1、. 山區大跨、大噸位無塔纜索起重機施工工法山區大跨、大噸位無塔纜索起重機施工工法1 前言XXX特大橋橋梁全長545.54m，主橋為1-430m上承式鋼管混凝土拱橋，橫跨XXX峽谷，均為陡峭的懸崖峭壁，地形位于不對稱“V”字型河谷岸坡，地形復雜，施工場地狹小，施工和交通運輸條件極為困難。為了實現鋼管拱肋安裝需要，中鐵XX局集團公司成立科研組進行科技公關，設計了WJLQ3000KN型無塔纜索起重機。此纜索起重機具有結構簡單、施工快捷、操作簡便等特點，經總結形成本工法。中國鐵道建筑總公司組織專家對山區大跨、大噸位無塔纜索起重機施工技術進行了鑒定，在鑒定意見中認為這種山區大跨大噸位無塔纜索起重機在國內

2、數領先水平。圖1-1 無塔纜索起重機總體布置圖2 工法特點2.0.1 取消傳統纜索起重機塔架，可節約工期和節省造價。2.0.2 采用“一種穩定的板單元”結構，該結構節能、節材、環保、可靠。2.0.3 采用“雙向雙筒螺旋摩擦卷揚機”，解決了傳統纜索起重機牽引設備功能單一、投入設備較多、運行不同步、不穩定、操作不便、能源損耗較大、成本高等問題。2.0.4 采用“增力式自調平衡運行小車”，其能夠在承重索上運行自調平衡，與雙向雙筒螺旋摩擦卷揚機作為運行和起升機構，成功解決了傳統纜索起重機運行機構和起升機構運行不穩定的問題。2.0.5 采用“多股自控半自行鏈式支索器”解決了牽引、起重索在施工過程中容易產

3、生纏絞現象，嚴重影響纜索起重機的正常使用的問題；同時改變傳統支索器結構，使走行輪和支輪系統由剛性連接變為鉸接，極大改善了支索系統的靈活性，使其作用能得到充分的發揮。2.0.6 索鞍和后錨采用“特殊結構的綜合重力式錨固”。3 適用范圍本工法適用于在地形為 “V”字型，施工場地狹小，施工和交通運輸條件極為困難的山區條件下的纜索起重機。4 工藝原理以懸掛于兩支點間的鋼索作為承重結構，利用載重運行小車在鋼索上的往返移動，進行構件吊裝作業的一種起重機系統。系統主要由組合式索鞍、主索（承重索）導撓系統、牽引索導撓系統、起重索導撓系統、增力式自調平衡運行小車、定滑輪和動滑輪組、雙鉤回轉吊鉤系、懸鏈式支索機構

4、、動力源（10t快速單筒卷揚機4臺、28t雙筒慢速卷揚機4臺），電控柜、防雷系統和重力式地錨等十一個系統組成單跨雙索制。采用電控空間調速運動技術，在跨度范圍內作空間運行。5 施工工藝流程與操作要點5.1施工工藝流程（見圖5.11）荷載計算纜索起重機設計施工準備錨碇施工組合式索鞍安裝主索導撓系統安裝牽引導撓系統安裝運行小車安裝起重導撓系統安裝試吊圖5.1-1 施工工藝流程圖5.2操作要點5.2.1 荷載計算纜索起重機是露天工作，作用在纜索起重機上主要荷載有自荷重載、起升荷載、水平荷載、慣性荷載、沖擊荷載、風荷載、斜向拉力荷載、碰撞荷載、安裝荷載、試驗荷載、工藝荷載和溫度荷載等。冰雪荷載和地震荷載

5、不考慮。主要的荷載和參數選取如下：自重荷載：包括主索自重、牽引索自重、起重索自重、運行小車及滑輪組重、鏈式支索系統重、索鞍自重、動力源自重。起升荷載：包括最大吊重、吊具重。各種系數：起升沖擊系數1=1.0，動荷載系數2=1.3，風力系數C=1，風壓高度變化系數kh=2.025，突然卸載沖擊系數3=0.5873，運行沖擊系數4=1.1622651。水平荷載：包括運行慣性力Ph和水平側向力Ps。碰撞荷載Pb：每一組索道上兩臺起重小車同時運行，設計上已設置緩沖器。但剛體分析法對重量分布和緩沖彈性特性同緩沖力相平衡，所產生的力和水平慣性力乘以系數7等于碰撞載荷7=1.2（00.5）。5.2.2錨碇與組

6、合式索鞍本纜索起重機索鞍臺基礎設計為重力式錨碇，依靠其自重和特殊的結構適型來平衡纜索起重機的最大張力。主要對錨碇進行傾覆穩定性、抗拔力、抗滑穩定性驗算，為確保錨碇的抗滑穩定性，在錨碇與地基間增設了一部分錨桿，這樣錨碇的實際抗滑穩定性系數比計算要大，可增強了纜索起重機的安全儲備。索鞍采用組合式，將主索、牽引索、起重索的錨固和轉向集于一體，簡化了構造形式。在錨碇內埋設板單元結構鋼構件，使其與組合式索鞍相連接，由此實現將主索拉力傳遞到錨碇上（見圖5.2.2-1），并通過主索可調裝置對主索的標高和一致性進行調節。圖5.2.2-1 錨碇及組合式索鞍圖錨碇根據現場地質條件可視圍巖變化情況適時調整坡比并采取

7、防護加固措施，地勢險要處開挖均以人力為主進行。為便于出渣，同時保留跨內方向的山體以提供抗滑阻力，開挖采用掏槽式、橫橋向由一端向另一端分層推進的方法進行，基底按設計位置及數量施打錨桿。錨碇C25混凝土方量較大，屬于大體積混凝土施工，施工時應嚴格按照大體積混凝土施工的溫度控制技術和要求進行。 在加工件和非加工件驗收合格后，即可進行組合式索鞍安裝。索鞍安裝調整好后，組裝牽引轉換輪組、輪座、臥式牽引導向輪組、工作索滑輪組、承力軸、水平承力梁、主索調緊裝置、主索索鞍等其它的設備和零部件。當全部構件安裝完畢后要對其連接部位進行全面檢查，尤其對螺栓的擰緊度進行檢查。5.2.3增力式自調平衡運行小車由車身、定

8、滑輪部分、動滑輪部分三大部分組成（見圖5.2.3-1），大量采用了板單元結構，運行過程中能夠在承重索上運行自調平衡，可與雙向雙筒螺旋摩擦卷揚機作為運行和起升機構，解決了纜索起重機運行機構和起升機構運行不穩定的問題。按照設計要求的加工精度完成制作后，抽出行走輪軸后，利用安裝架把運行小車吊在主索上，然后用繩留住，再使動滑輪和運行小車通過行走輪軸連成一個整體且保持垂直，最后按照設計圖紙要求穿繞起重索。運行系統組裝完畢后，先在原裝配地點做上、下空載運行，檢查鋼絲繩纏繞方法的正確性和運行小車組裝的精度。圖5.2.3-1 運行小車圖5.2.4 牽引和起重導撓系統牽引導撓系統（見圖5.2.4-1）的牽引索是

9、“一進一出雙繩制”。在電控系統指令下，接收系統啟動電控柜和牽引卷揚機，繞入卷筒的牽引索經過一系列導撓后，在索鞍導向滑輪組牽引懸掛式運行小車和起升機構，直到需要的位置。回空時在電控系統的控制下，回空牽引索牽引運行小車，經導撓卷入回空卷筒。傳統纜索起重機牽引形成較多，但受牽引設備的功能單一，投入設備較多、運行同步、不穩定、操作不便，能源損耗較大，施工成本加等問題較多。為了解決上述問題，采用“雙向雙筒螺旋摩擦卷揚機”（示意圖見圖5.2.4-2）。起重導撓系統（見圖5.2.4-3）的起重索采用一線制。在電控器的控制下，起重索從10t卷揚機卷筒出繩（繩頭固定在對岸索鞍臺車上）經導向輪、定滑輪、吊鉤的動滑

10、輪導撓后減速、增力，吊鉤向下運動。為了避免定、動滑輪組在下降時產生自銷現象，采用“順繞法”，（局部“花繞法”）。在機構設計中定滑輪組上增設四個平衡輪，改善滑輪組中鋼絲繩的受力關系，克服動滑輪自銷現象和歪斜現象。圖5.2.4-1 牽引導撓系統示意圖圖5.2.4-2雙向雙筒螺旋摩擦卷揚機示意圖圖5.2.4-3 起重導撓系統示意圖5.2.5多股自控半自行鏈式支索器對于大跨度、大噸位纜索起重機而言，因其牽引、起重索的繩徑和繩長都很大，施工過程中，在風荷載和外力作用下極容易產生纏絞現象，嚴重影響纜索起重機的正常使用；同時由于起重索繩徑、繩長很大，起重索的自重很大，這樣導致施工中要大大增加吊具的配重來平衡

11、其自重。對于上述問題，一般都是通過支索器來解決。傳統的支索器，其走行輪和支輪系統是剛性連接的，是一個整體，極大地制約了其靈活性和作用的發揮。針對這個通病，在支索器走行輪和支輪系統間增設了一根吊軸，使走行輪和支輪系統由傳統的剛性連接變為鉸接，能靈活自由活動。極大改善了支索系統的靈活性，使其作用能得到充分的發揮。詳見圖5.2.51、圖5.2.52。圖5.2.51 支索器剖面圖圖5.2.52 鏈式支索器組裝圖5.2.6主索安裝A、主索牽引索安裝施工現場位于V字形峽谷，現場地勢險要，施工場地狹小，因此主索架設采用“小索（主索牽引索）代主索在索道上拖拉架設法”的安裝工藝。主索一級牽引索安裝在橋頭兩端各安

12、裝兩臺10T卷揚機，卷揚機連線分別對應主橋上下游拱肋中心線。把2根11mm牽引鋼絲繩一端頭分別安裝在兩岸下游卷揚機上，另一端頭利用人工放到河底，聯結牢固后（一岸繩頭留出15m），收緊另一岸卷揚機，調緊后形成第一級牽引索。 主索二級牽引索安裝將一根6×36SW+IWR型、公稱直徑為16mm的鋼絲繩卷入一岸上游卷揚機上，活端頭固結在一級牽引索上（繩頭留出15m），啟動卷揚機，將16mm的鋼絲繩拖拉安裝到另岸上游卷揚機上，形成二級牽引索。 主索三級牽引索安裝拆除一級牽引索，將一根6×36SW+IWR型、公稱直徑為26mm的鋼絲繩卷入一岸下游卷揚機上，活端頭固結在二級牽引索上（繩頭

13、留出15m），啟動卷揚機，將26mm的鋼絲繩拖拉安裝到另岸下游卷揚機上，形成三級牽引索。拆除二級牽引索。B、主索滑道索安裝滑道索采用兩根6×36SW+IWR型、公稱直徑為42mm的鋼絲繩，利用三級牽引索拖拉安裝，方法同上，最后將滑道索兩端分別固定在兩岸安裝臺架上，垂度控制在60米，雙索間距與牽引天車行走輪距匹配。C、主索安裝在滑道索上安裝一個自制的天車，天車上安裝4個行走輪，2個為一組，下面安裝2個定滑輪， 將主索一端頭用小繩固定在天車后定滑輪上，且端頭伸出15米左右。牽引索采用26mm鋼絲繩，將其一端固定在一岸錨點上，另一端利用三級牽引索牽引至另岸，通過天車定滑輪后，轉向牽引安裝在

14、一岸上游10t卷揚機上。然后開始牽引，將主索牽引過河，按圖紙要求固定在調緊裝置上。為了防止牽引過頭，在主索后頭設置預留卷揚機。利用三級牽引索將天車拉回另岸，同理牽引安裝剩余主索。所有主索固定在調緊裝置后，利用拉力傳感器逐一進行調整，并用儀器觀測其撓度，將其撓度調整控制到設計值。5.2.7牽引索安裝牽引索的安裝方法基本上和主纜索相同。安裝前，先在兩岸各安裝兩臺28T摩擦式卷揚機。安裝時，借助于工作繩和主索做依托，把牽引索一端通過28T摩擦式卷揚機。牽引索在卷揚機上纏繞可采用小繩徑拖帶的方法安裝，當牽引索通過卷揚機后，按圖紙要求，安裝成一個閉合的線路，死頭采用導鏈收緊，然后固定在運行小車上。5.2

15、.8試吊A、靜載試驗首先用全站儀測定兩岸索鞍架橫、縱向垂直線作為檢驗索鞍架的剛度測量基準線。吊物按0.75、1.0、1.1、1.25倍額定載荷分級配重，起升重物至離地100200mm處停懸10分鐘，測量索鞍垂直軸線位移情況和地基穩定性，做好記錄。經10分鐘后慢慢卸載，檢查彈性變形和非彈性變形，做好記錄。如此反復三次，并記錄永久變形量。確認無異常現象時，兩岸吊鉤進入跨中央（L/2）同時起升1.25倍額定荷載，停懸10分鐘，檢測方法同上。B、動載試驗靜載試驗通過后，進入動載試驗。動載試驗吊物按0.5、0.75、1.0、1.1倍額定載荷分級配重，并分別進行單鉤、同索雙鉤、異索雙鉤及四鉤同時起吊試驗。

16、試驗中按工作級別規定的時間做復查、起動、運轉、停車、正轉反轉等動作，累計時間達到一小時。如果各機構動作靈敏，工作平穩可靠，各項性能達到設計要求，各限位開關及安全保護聯銷裝置的動作準確可靠，各部零部件和結構無損傷現象，電器系統和電機無過熱現象，所有指標經有資質的檢測單位簽字認可，則可以進入使用階段。6 材料與設備（見表61）表61 主要材料及機具設備表序號名稱規格單位數量備注1運行小車套4雙索道2鏈式支索器套148雙索道3索鞍套4雙索道4鋼絲繩CFRC8×41SW-62m15560雙索道主索5鋼絲繩6×36SWIWR-42m8208雙索道牽引索6鋼絲繩4V×39S5

17、FC-26m10224雙索道起重索7鋼絲繩16mmm2000輔助牽索8鋼絲繩11mmm2000輔助牽索9卷揚機2JM28F臺4牽引10卷揚機JK10F26160臺4起重11卷揚機50kN臺4輔助安裝12滑車6門50t個4安裝主索13滑車4門40t個10安裝用14滑車雙門20t個10安裝用15滑車單門10t個10安裝用16倒鏈滑車SH130kN個12安裝用17倒鏈滑車SH150kN個18安裝用18混凝土C25m 32580錨碇19機加工件t17620對講機5km臺16指揮、聯系21輸送泵HBT60C臺1混凝土澆筑22全站儀徠卡702臺1測量定位7 質量控制纜索起重機安裝前，對起重小車、各種工作索

18、、索鞍設備、電控系統、地基等按照設計全面復查技術參數和性能，不符合者不得安裝。索鞍地基基礎不平度不得大于2mm，栓連形位差不得大于±1.26mm，索鞍基礎縱、橫垂直度偏差不得大于2mm，南北索鞍對稱中心線與橋中心線共線。其余各階段質量控制、驗收按照如下規范、標準進行控制：公路工程技術標準（JTGB012003）公路橋涵設計通用規范（JTGD602004）公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（JTG D622004）公路橋涵地基與基礎設計規范（JTJ0241985）起重機設計規范（GB38111983）鋼結構設計規范（GB500172003）優質鋼絲繩標準（GB89181996）起

19、重機用鑄造滑輪標準（GB/T90051999）建筑卷揚機標準（GB/T19552002）8安全措施8.0.1纜索吊安裝是一項組織紀律嚴密、操作技術要求高的工作，必須建立明確的崗位操作責任制，統一指揮，統一行動。除指定的現場指揮人員外，其他任何人不得發號施令。8.0.2高空作業人員必須先經身體檢查合格，不合適高空作業的人員不得勉強進行高空作業。高空作業時，不僅要戴安全帽，穿防滑鞋，設置安全網，還應檢查是否有系安全帶、安全的位置。8.0.3遇有下列情況之一時，不得進行吊安裝作業：作業人員看不清、聽不清指揮信號；大中雨、嚴寒冰雪和五級以上大風天氣；夜間照明不良。8.0.4高空作業的下方設明顯的警告標志，在此危險區域內，無關人員嚴禁進入。9環保措施9.0.1重視環境保護工作，強化環保意識，學習環保知識，建立環境保護小組。9.0.2 修建臨時排水渠道，并與永久性排水設施相連接，隨時清理，防止淤積和沖刷。9.0.3 施工機械防止嚴重漏油，禁止機械在運轉中產生的油污水未經處理就直接排放，或維修施工機械時油污水直接排放。9.0.4 采用爆破控制技術，盡量減少對植被的破壞，破壞處及早進行恢復。10效益分析10.0.1利用本纜索起重機無需設置塔架，可節省資金。10.0.2纜索起重機的設計、安裝可與拱肋加工制作同時進行，這樣可加快工程進度，縮短工期