特大跨徑懸索橋先導(dǎo)索架設(shè)施工技術(shù)
前言
馬鞍山長江公路大橋左汊主橋為世界第一的三塔兩跨懸索橋，結(jié)構(gòu)成對稱布置，跨徑為360+2×1080+360m，矢跨比為1/9，主纜長3045.53m，單根主纜由154根索股組成，采用雙線往復(fù)式牽引系統(tǒng)牽引架設(shè)施工。主跨河道寬超過2000m，主航道位于南主跨，北主跨順橋向有沙洲，不通航。
1 先導(dǎo)索架設(shè)方法簡介
先導(dǎo)索架設(shè)一般有陸地牽引架設(shè)、水上牽引架設(shè)和空中牽引架設(shè)方法。
1.1 陸地人工、機(jī)械拖拉架設(shè)法
陸地人工、機(jī)械拖拉法工效較低，在地形有利、跨度不大、無地面障礙物的情況下采用，不適合有高深陡坡、高壓線、植物和農(nóng)作物多的地方。馬鞍山大橋南邊跨上游側(cè)牽引索及貓道承重繩即在地面上由鏟車牽拉至南邊塔，用塔吊提升繩頭與牽引系統(tǒng)的拽拉器連接牽引。
1.2 水上牽引架設(shè)法
1.2.1 自由懸掛牽引法
先將兩岸邊跨索一端與卷揚(yáng)機(jī)相連，一端臨時固定在橋塔橫梁上，拖輪與一岸的邊跨索連接，封航后將其拖向?qū)Π叮c對岸索連接，然后啟動兩端卷揚(yáng)機(jī)，拉起先導(dǎo)索完成架設(shè)。此法是常用的傳統(tǒng)方法，施工簡便，但橋梁跨度較大時封航時間較長。廣東虎門大橋、廈門海滄大橋、日本大鳴門大橋采用該方法架設(shè)先導(dǎo)索。
1.2.2 分段牽引江中對接法
將兩岸先導(dǎo)索都拖至江中定位駁船臨時固定，再用繩卡對接，然后啟動兩端卷揚(yáng)機(jī)完成先導(dǎo)索架設(shè)。此法可縮短封航時間，但需要的船只數(shù)量較多。該法在宜昌長江大橋、武漢陽邏長江大橋、廣州珠江黃埔大橋得到應(yīng)用。
1.2.3 浮索牽引法
在先導(dǎo)索上按一定間隔固定浮子，使其漂浮在水面上，用拖船牽引過江（海）。該法適用于暗礁等障礙物較多的水域，但施工工序復(fù)雜，受風(fēng)浪影響大，封航時間長。日本因島大橋、關(guān)門大橋采用該方法架設(shè)先導(dǎo)索。
1.3 空中牽引架設(shè)法
1.3.1 火箭發(fā)射牽引法
將先導(dǎo)索拴在經(jīng)過改良的火箭尾部，火箭發(fā)射時先導(dǎo)索隨彈頭被帶向另一岸。火箭速度快，飛行時間僅需幾秒，但落點(diǎn)誤差較大，可達(dá)40～80m?；鸺l(fā)射時，火焰溫度在1 000℃以上，與火箭尾部相連的鋼絲繩必須是特制的，其后再接工作索。該法較適用于山區(qū)，湖北四渡河大橋先導(dǎo)索采用該方法架設(shè)。
1.3.2 直升飛機(jī)牽引法
在空中用直升飛機(jī)將先導(dǎo)索直接從一岸牽引到另一岸。直升飛機(jī)的抗風(fēng)能力強(qiáng)、載重大、速度快，懸停中可調(diào)整方向，適應(yīng)海上作業(yè)。該法要求放索架有較高的放索速度和反拉力，先導(dǎo)索與飛機(jī)的連接、配重、拋擲等操作難度較大。日本明石海峽大橋、浙江西堠門大橋采用該方法架設(shè)先導(dǎo)索。
1.3.3 其它飛行器牽引法
如載人動力傘、熱氣球等，因安全性較差，且對風(fēng)速、風(fēng)向、飛行高度有嚴(yán)格要求而很少被采用。
2 馬鞍山大橋先導(dǎo)索架設(shè)
2.1 先導(dǎo)索架設(shè)方案比選
通過對橋位氣候、水文、地形、通航要求調(diào)查，結(jié)合各種先導(dǎo)索架設(shè)施工所需人員、機(jī)械設(shè)備、時間以及對通航的影響、技術(shù)難度要求和安全風(fēng)險大小等，施工單位將先導(dǎo)索架設(shè)方案圈定在了三種施工方案上，分別為快艇水上牽引、飛艇空中牽引、直升機(jī)空中牽引，此三種方案經(jīng)詳細(xì)比較，最終采用飛艇空中牽引先導(dǎo)索架設(shè)的方案。
2.2 飛艇牽引先導(dǎo)索架設(shè)施工
先導(dǎo)索架設(shè)順序為先北主跨、后南主跨，即飛艇牽引先導(dǎo)索分別從北塔頂飛至中塔頂，再從中塔頂飛至南塔頂，分兩次完成先導(dǎo)索架設(shè)施工。
經(jīng)風(fēng)速測定滿足飛艇飛行要求后，在南塔、中塔、北塔頂插放標(biāo)志旗、導(dǎo)向輪，在北塔、中塔定頂安裝放索架，飛艇在起飛地組拼好之后起飛至北塔頂，將2mm迪尼瑪繩與飛艇連接并牽引至中塔，繩兩端臨時固定在北塔、中塔頂門架上，同樣將2mm迪尼瑪繩從中塔牽引至南塔并臨時固定，之后采用塔頂10t卷揚(yáng)機(jī)逐級將2mm迪尼瑪繩置換為3mm、13mm迪尼瑪繩，再用塔底25t卷揚(yáng)機(jī)分級將13mm迪尼瑪繩置換為22mm鋼絲繩過渡索和36mm鋼絲繩牽引索，最終形成貓道承重繩牽引施工的單線往復(fù)式牽引系統(tǒng)。
2.2.1 具體施工方法
（1）先導(dǎo)索（一級牽引繩）架設(shè)
遙控操作手控制飛艇飛至北塔塔頂正上方20m處，將先導(dǎo)索（2mm迪尼瑪繩）繩頭與飛艇牽引器連接，啟動飛艇牽引先導(dǎo)索過江至中塔，在塔頂觀測人員確認(rèn)飛艇拋繩位置合適后，遙控指揮拋繩錘將先導(dǎo)索繩頭拋至中塔頂部，人工將先導(dǎo)索繩頭從牽引器中卸下固定在中塔上。北塔頂先導(dǎo)索的繩頭從索盤中放出并進(jìn)行臨時固定。采用同樣的架設(shè)方法架設(shè)中塔至南塔的先導(dǎo)索。
?。?）二～四級牽引繩置換
通過安裝在橋塔頂部的10t卷揚(yáng)機(jī)一端收一端放的方式，將先導(dǎo)索（2mm迪尼瑪繩）分次置換為二級牽引繩（3mm迪尼瑪繩）、三級牽引繩（13mm迪尼瑪繩）、四級牽引繩（22mm鍍鋅鋼絲繩），第四級牽引繩置換完畢后臨時固定在門架頂。
?。?）單線往復(fù)式牽引系統(tǒng)形成
馬鞍山大橋為三塔兩跨懸索橋，兩主跨分別形成單線往復(fù)式牽引系統(tǒng)進(jìn)行貓道承重索架設(shè)施工。分別在南北錨碇后、中塔承臺頂面布設(shè)25t卷揚(yáng)機(jī)作為動力系統(tǒng)，并在兩錨碇后的25t卷揚(yáng)機(jī)儲繩筒上纏繞36mm鍍鋅鋼絲繩（牽引索），利用鏟車牽引36mm鍍鋅鋼絲繩至南、北塔底，用塔吊提升繩頭至塔頂與22mm鋼絲繩相連，中塔側(cè)卷揚(yáng)機(jī)與22mm鋼絲繩相連，啟動中塔25t卷揚(yáng)機(jī)收繩（22mm鋼絲繩）、錨碇后25t卷揚(yáng)機(jī)放繩（36mm鋼絲繩）完成過渡索置換，并將36mm鋼絲繩臨時固定在中塔門架上，然后將纏繞有36mm鋼絲繩牽引索的儲繩筒替換中塔25t卷揚(yáng)機(jī)處22mm鋼絲繩儲繩筒，利用拽拉器將兩根36mm鋼絲繩連接形成往復(fù)式牽引系統(tǒng)。
2.2.2 施工重點(diǎn)及注意事項
?。?）為保證飛行安全，飛艇需配置雙發(fā)動機(jī)、自動遙控失控保護(hù)裝置、遙控脫繩裝置。需要時，遙控脫繩裝置可以準(zhǔn)確快速的使所帶繩索與飛艇脫離。遙控裝置設(shè)有自動失控保護(hù)，飛艇失去地面遙控時，會自動調(diào)整為降落姿態(tài)。
?。?）飛艇發(fā)動機(jī)須保證在無工作負(fù)荷的情況下，單個發(fā)動機(jī)也能完成基本的飛行任務(wù)。
?。?）飛艇組裝應(yīng)在警戒區(qū)內(nèi)進(jìn)行，嚴(yán)禁煙火，避免靜電，防止運(yùn)動部件對人體的傷害。
（4）艇囊在充氣時，所有施工人員應(yīng)穿著棉質(zhì)工裝，以防靜電。
?。?）在對發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)試時，應(yīng)防止螺旋槳對人體的傷害。
起飛時，先確保飛艇的高度已高處塔上塔吊的高度，再平飛至塔頂懸停。
3 結(jié)束語
馬鞍山長江公路大橋先導(dǎo)索于2012年1月18日上午10時架設(shè)，架設(shè)過程中有雨，風(fēng)速接近飛艇允許的極限風(fēng)速，但架設(shè)過程安全、順利，兩主跨先導(dǎo)索架設(shè)施工用時20分鐘左右，后續(xù)2、3、4級牽引繩置換在2天內(nèi)完成。本橋成功采用飛艇逐次架設(shè)兩個主跨的先導(dǎo)索，用時短、未封航、過程簡便，具有廣闊的推廣應(yīng)用價值。
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