斜拉桥施工斜拉索质量问题分析及其预防

维普资讯 http://www.cqvip.com 应　用　技　术　一＇ｎｌｌｎｌｌ　肖灿云　、索力偏差过大　＇＿——Ｉ　１．特征。按设计要求终调标高和索力后，　经索力仪测定，实际索力与设计索力仍相　差１０％以上，或顺桥向两侧和横桥向两侧对称的斜拉索组的　索力相差大于１０％。　２．产生原因。（１）拉索长度误差较大，或拉索的非线性变　形不一．索的非线性松弛因素影响不一，导致拉索实际长度　相差较大。（２）施工控制方法不当，设计计算模式与施工工况　有较大差异。（３）节段施工时，施工荷载与设计值相差过大，　且反馈信息及指令修改不及时不准确。成桥后节段的标高和　索力相差过大。（４）张拉拉索时的千斤顶油压表具未进行统　一检验，测力表具误差较大。　３、防治措施。可以从下述几方面进行预防：（１）要严格按　设计的施工顺序浇筑节段混凝土、挂索、调索。安装、张拉斜　拉索时，同侧对称组和两岸对应组的拉索，施工时间应尽可　能同步。（２）为减少线性变形因素的影响和提高拉索的可靠　度．应对每根主索进行预张拉。（３）以标高控制为主，二期恒　载施工张拉拉索时应以索力控制为主，同时要顾及拉索索力　的偏差。当发现标高符合设计要求，但顺桥向两侧和横桥向　侧斜拉索组索力有较大差异时，应立即查找原因。（４）张拉千　斤顶应按规定统一检验标定。索力测量仪器与张拉千斤顶表　具应相互校核．偏差应予以修正。　二、斜拉索钢丝锈蚀与断裂　１．病害特征。拉索钢丝生锈、流淌锈水．锈皮脱落。铝套　筒灌水泥浆式护套铝皮起鼓、破裂。　２．产生原因。（１）套筒式拉索护套内注水泥浆时．浆液未　充盈至套筒顶部；或者套筒上端浆液离析不凝固；套筒有裂　缝，造成雨水、大气侵入；铝管套筒灌水泥浆护套，水泥浆与　铝皮起化学反应，铝皮半年或一年时间就迅速腐蚀破裂。（２）　聚乙烯或橡胶护套在拉索架设中受损．又未及时修补．雨水、　大气顺裂口侵入，腐蚀钢丝。（３）拉索钢丝本身耐腐蚀能力较　差。（４）应力病蚀．高强度钢丝应力很高．在反复荷载和风振　作用下．钢丝发生腐蚀。　３．预防与治理措施。（１）选用防腐性能较好的镀锌高强　度钢丝和成熟有效的斜拉索防护技术。不能用易与水泥浆起　化学反应的金属作为套筒式护套的外包材料．如不用未经处　理的铝管和易老化的塑料套筒、不用易脆裂的玻璃钢护套．　也不要用施工困难的钢丝网水泥壳套等。采用套筒压注水泥　浆防护的斜拉索．其金属套筒腐蚀、护套内高强度钢丝已锈　蚀，必须更换斜拉索。（２）在运输、架设期间必须加强对拉索　的防护。避免与地面直接接触，或拖拉而被尖物划伤．有损坏　则必须修复，不能修复则更换。斜拉索端部应力较集中处发　现钢丝有腐蚀应立即更换拉索。以热挤高密度聚乙烯作护套　的工厂成品索，如护套发现有裂缝，套内钢丝有轻微浮锈，应　清除浮锈，并在钢丝表面涂防锈涂料或防锈油后热补聚乙烯　护套。（３）在酸雨环境、大风雨点、拉索振动频率失常、索力变　化异常时。应加强对斜拉索损坏情况的监测。　三、锚头锈蚀　１．病害特征。锚头外锚圈或盖板内螺纹、锚头上的结构　固定螺栓及孔洞锈蚀，轻度表面浮锈，严重的锚头流淌锈水，　侵入内部锚定板及钢丝墩头，锚圈严重锈蚀影响锚固螺母的　拧动。　２．产生原因。（１）锚头安装后没有及时除锈涂黄油或防锈　油、防锈涂料。（２）锚头盖板未安装，或盖板固定螺栓松动脱落以　致盖板脱落或不密封，水、气侵入。（３）锚定板的防护层，如环氧　树脂、橡胶板、涂料膜等老化、龟裂、脱落失效。　３．防治办法。（１）锚板上防护层损坏必须修补，保证密封　防水。（２）斜拉索架设后，一般需张拉、调索多次。因此在拉索　终调后，必须彻底检查张抗端和固定端的锚头，彻底除锈，涂　刷防腐油或涂料。安装锚头盖板必须牢靠，固定螺栓应有制　振防松动措施。　四、斜拉索振动异常　１．病害特征。斜拉索在风雨中振幅增大，甚至剧烈摆动，　有时伴有波状驰振，严重时甚至两索相碰。剧烈的振动会损　坏索的钢套筒、套筒帽及其固定螺栓、拉索的防振阻尼橡胶　圈和索的护套。经常发生振动异常，加剧斜拉索的疲劳损伤．　行人和车辆行驶感觉不安全。　２．产生原因。（１）风振的成因表现形式有涡振、尾流驰振　和雨振。ａ．涡振：风以某个攻角、风速吹动斜拉索时．施涡脱　落。据观测一般由２ｍ／ｓ～ｌＯｍ／ｓ左右的风速引起。ｂ．尾流驰振：　当拉索有某种外形，在适当的风攻角和风速下会发生驰振。　在一个索面上的２根并列的斜拉索，当间距为拉索直径的　１０～２　倍时，就会由上风侧斜拉索的尾流激发下风侧拉索形　成椭圆形的振动。产生的尾流驰振可能是产生拉索剧烈摆动　甚至相碰的原因。ｃ．雨振：下雨时．当风的作用方向与斜拉索　的下坡一致时，索表面形成上下两条流水通道．使其截面变为　对空气动力不稳定而发生振动。据观测．雨振常发生于光滑的　ＰＥ（聚乙烯借作护套的拉索．风速为６ｍ／ｓ～１８ｍ／ｓ的情况。（２）安　装的制振阻尼圈松动或脱落。　３．防治措施。（１）改变拉索断面形状以求空气动力方面　的稳定。国外已有采用在斜拉索的表面相隔适当的间距增加　一条突起的小肋以制振，目的是破坏在拉索表面形成的流水　通道，使气流在小肋条处产生剥离，因而使截面周边的气流　发生紊乱。根据风洞试验，这种带小肋条的斜拉索，对所有　风向，不管有无小雨都能起到制振效果。（２）辅助索连结索　面，每隔３０ｍ～４０ｍ将几根斜拉索用辅助索连结起来，在一个　索面上布置若干根辅助索，从而增加振动频率以控制振动。　（３）阻尼减振器制振。在斜拉索的上端．斜拉索与索孔混凝土　暖　墨霸２００８年第１期６１　维普资讯 http://www.cqvip.com

应　用　技　术　ｌ１　蕾　间和下端的拉索钢套筒或混凝土索孔内安装高阻尼橡胶阻尼圈　以增加结构振动的衰减效果。　五、斜拉索ＰＥ或ＰＵ防护套破损　１．病害特征。以ＰＥ（高密度聚乙烯）或ＰＵ（聚氨酯）或ＰＥ、ＰＵ　复合材料作为拉索防护套破损开裂，或外覆的ＰＵ护套起皱、剥　落。严重的甚至露出内包带或拉索钢丝。　２．产生原因。（１）护套塑料老化。（２）由ＰＥ、ＰＵ复合防护的护　、——　－地质因素分析。对于黄土隧道．其围岩的　白承能力不足源于黄土的类型及其物理力　套，由　两者线胀系数不一，且又互不亲和，在外力作用下，使外　层ＰＵ护套起皱、破裂。或者受到意外或人为的破坏，如车辆撞　性。第一，强度特性。它是施工塌方的关键因素。隧道开挖的　击、拉刮，人为刻、削等。（３）安装斜拉索时，拉索防护套被硬物或　过程也是地层内应力重新分布的过程，在隧道开挖前，土体　锐器刮伤，在风雨寒暑的自然环境中，由于热胀冷缩和在日光及　处于天然的应力平衡状态；隧道开挖后。土体原有的天然应　振动、拉力等外力的作用下．裂痕或隐伤逐渐发展。　力状态被破坏，围岩应力在洞周一定范围内产生了重新分　３预防措施。（１）安装拉索时，应按拉索安装技术规程采取　布。黄土强度较低，在开挖后，当围岩应力超过其强度后。产　保护拉索护套的防护措施。如吊装拉索时，避免拉索直接地在地　面或桥面拖拉．而垫以地毯或将拉索置于专用的橡胶滚轮架上　分向外传递，导致松动区周边继续产生塑性变形．松动区向　拖动。在行人较多的斜拉桥拉索靠近桥面的２ｍ～２．５ｍ高度内，　外扩大。黄土隧道周边松动范围扩展较快，随着这些变形的　用金属套包裹拉索。（２）不采用ＰＥ、ＰＵ复合的拉索防护方案，而　逐渐扩展，围岩的整体强度降低，在围岩土体内部出现空洞　用涂料防护、复合ＰＥ及缠包带复合防护等成熟的拉索防护技　导致局部发生坍塌，浅埋时在地表出现下沉，塑性区进一步　术。（３）如果已发生质量方面的缺陷，可以用热补法修补ＰＥ或　扩大，土压力的剧增最终导致整体失稳．大面积塌方。第二．　ＰＵ刻痕、裂缝。剥除起皱损坏的ＰＵ护套，清除内层的ＰＥ护套　生径向塑性位移，形成塑性松动区，应力一部分释放，另一部　学性质、结构、构造以及渗流场状态的特殊　污垢，以热补法修补缺陷后．用专用缠包带代替原外层防护套。　发现护套损坏的斜拉索，内层高强钢丝有损坏锈蚀或护套不堪　补强修复的，则必须更换。　工程特性。黄土具有多裂隙性、崩解性和湿陷性等工程特性。　黄土垂直节理发育，垂直方向渗透性强，地表水很快渗透至　地下，使深部黄土处于饱水状态，其原有结构完全丧失．从而　使强度和承载力降低。当隧道开挖至饱水黄土层时，围岩随　即因失去支撑而塌方。另一方面，由于黄土垂直节理发育．彼　六、索孔位置不准确　．　１，特征。斜拉索轴线与索孔轴线不一致，致使拉索孔壁摩　此在水平方向的连接力较弱，黄土隧道一般按疏松石质隧道　擦，索孔内避振圈或填充料安装困难。　的普氏理论计算、设计。在干燥时，黄土的强度较高，衬砌受　２．产生原因。（１）索塔施Ｔ时，索孔坐标、标高控制不严，放　力较小；遇水后颗粒联结力削弱，黄土强度随之降低，此时极　样不准。（２）索塔混凝土浇筑时，跑模或索孔模型位置变动。（３）　易引起衬砌受力不均匀，并且由于隧道表层黄土厚度分布多　劲性骨架安装不准确．以劲性骨架作依托的索管预埋件随之变　不均匀，从而在黄土梁峁区隧道易成偏心压力．成为偏压隧　位。（４）梁、塔、墩铰接的斜拉桥在施工时临时固结不当，导致索　道，造成塌方等地质灾害。隧道洞口及隧道表层斜坡地段具　塔在施工时摆动，影响索孔定位准确。（５）设计索孔直径预留过　有黄土高边坡特征，同时又是受人为改变较大的自然边坡，　小．施工达不到设计要求的精度。（６）调索后的最终拉索位置与　坡体内应力大小和方向均发生了变化，经过反复干湿膨胀收　设计位置误差过大。　缩，发生裂隙，在雨水的催化作用下容易产生滑坡、滑塌等工　３．预防措施。（１）准确复核索孔预埋件的坐标、标高，每～索　程地质灾害。黄土的崩解性和湿陷性会导致隧道周围侧压力　孔应有独立的坐标、标高校核系统，避免系统误差。（２）浇筑混凝　剧增，围岩失去白稳，沿两个破裂面向隧道空间移动，导致支　土时．索孔预埋件必须可靠固定，不得在浇筑混凝土时使预埋件　护拱脚收敛变形异常。一般情况下，黄土隧道塌方仅表现为　位移。（３）准确安装劲性骨架，当索孔预埋件以劲性骨架为依托　洞顶掉块，或者坍塌至一定高度会白行稳定。但当隧道跨度　时，除校核劲性骨架位置外，应独立校核索孔预埋件位置。（４）　较大，且遇黄土饱和时，或隧道埋藏较浅，也可坍塌到地表。　塔、梁、墩铰接结构在施＿Ｔ时的临时固结装置必须可靠，防止在　塌方处治以后，围岩仍在继续其不断的调整，并以松动地压　施工时索塔位移，加强施工过程中的索塔位移观测。（５）设计时　的形式作用于支护体上。若处治措施不当或不力，支护体不　应充分考虑拉索安装的误差及在不同拉力作用下悬链线的空间　能适应围岩白组织和白适应的调整过程．有可能使隧道衬砌　曲线位置的变化，尤其在索塔混凝土壁较厚、索管较长时应在孔　再次破坏，严重者再次塌方。洞口段往往形成实际上的黄土　壁与拉索间留有适当间隙。（６）调索时应尽量使拉索的索力保持　高边坡，在干燥时强度较高，具有较好的自稳性；遇水后强度　在设计允许的范围内。（７）安装或调索后如发现索与索管壁摩　降低。随降雨入渗量增加，边坡土体含水量逐渐增大，其塑性　擦，应采取措施予以隔离，避免摩擦，防止拉索磨损。　破坏域不断扩大。变形破坏过程为坡体蠕滑——＞后缘拉　洞口洞脸及附近长期干燥失水发生收缩．风化剥落，造成裂　（作者单位：中铁二局第五工程有限公司）　裂——＞变形扩展——＞剪出口形成——＞坡体滑塌。另外，　６２圈慰圜２００８年第ｌ期