主缆安全施工方案

1、湖南省张家界至花垣高速公路项目第八合同段澧水特大桥主缆施工安全专项方案路桥集团国际建设股份有限公司2011年7月、工程概况张花高速第8合同段澧水特大桥为张家界至花垣高速公路上的一座 特大型桥梁，桥位地处张家界永定区与湘西自治州永顺县的交界处，横 跨澧水河峡谷，谷顶宽约420m，谷底宽约50m，桥面与谷底高差达400m 左右。澧水河两岸均为“溶蚀一侵蚀一构造”成因的岩溶峡谷。东岸张 家界端属张家界市三家馆镇鸭坪村，西岸花垣端属永顺县青坪镇太平村。本项目工程内容主要为：路基+澧水特大桥(悬索桥+T梁引桥)+太 平村桥。澧水特大桥主桥采用单跨简支钢桁架悬索桥，主缆跨径布布置为(200+856+190

2、) m。主缆共2根，设计矢跨比为1/10，主跨主缆计算跨径856m，张家界 岸边跨主缆计算跨径200m，花垣岸边跨主缆计算跨径190m。主缆施工采用预制平行钢丝索股(PPWS)，每根主缆中，从张家界岸 锚碇到花垣岸锚碇的索股有通长索股127股，两岸边跨另设4根背索， 背索在主索鞍锚梁上锚固。单束预制平行钢丝索股由127根平行镀锌钢 丝组成，钢丝抗拉强度1670MPa，用定型捆扎带绑扎，两端设热铸锚头。全桥钢丝索股在主缆截面内所处的位置不同，索股长度亦不相同，各索股长度的精确值详见设计图纸，每束索股通过锚头用拉杆连接器与 锚固系统连接，形成主缆系统。主缆索股经成型调整按一定的排列置入散索鞍、主索

3、鞍鞍槽内固定。 束索股经过紧缆而形成主缆结构。二、主缆施工方案简介.主缆施工要点整个主缆施工过程包括牵引系统的架设、猫道的架设及主缆索股架 设、主缆紧缆等工序，其主要施工要点主要有以下几点：.牵引系统采用远程火箭抛绳系统进行架设施工，索股牵引方向由东向西牵引。.主缆初紧缆采用3吨葫芦进行，正式紧缆采用紧缆机进行紧缆。.主缆施工步骤主缆施工都是按照一定的步骤进行施工的，主缆施工的步骤如下： 主副卷扬机安装一一火箭抛绳系统准备一一先导索架设一一牵引系统初 步形成一一架设猫道托架承重索一一对称架设猫道承重索一一铺设猫道 面网及扶手绳等一一铺设猫道滚轮，完善牵引系统一一基准索股架设、 调整及入鞍一一一

4、般索股架设、调整及入鞍一一初步紧缆一一正式紧缆。三、安全要素及采取的措施从施工的环境、气候条件及施工流程方面来看，主要影响到主缆施 工的安全因素有：气候、牵引设备安全及高空作业安全等几个方面。3 / 19在气候方面：在711月份，气候方面的情况不利于工程施工条件， 因夏天气温较高，在太阳底下作业容易中暑及疲劳;到冬天11月份以后， 穿的衣服较厚，手脚不灵活，同时风也比较大，猫道面网上有结冰情况， 在攀爬及高空作业都存在着较大的危险性。主缆所有的施工工序离不开塔吊和电梯，塔吊用来转运结构用材等 物资，电梯便于操作工人上下班及小型物资的转运。这两个设备都属于 特殊设备，要定期进行安全检查。高空作业

5、在整个施工过程中都要涉及到。总之，从主缆总体施工情况来看，在安全问题方面涉及到结构安全 方面、施工操作安全、远程火箭抛绳系统及特种设备安全等四个方面的 内容。（一）结构安全问题结构安全方面的问题主要涉及到牵引系统设备安全、主缆索股保护、 主缆牵引过程中的安全。1、牵引系统设备牵引系统的动力系统为4台牵引卷扬机，布置在花垣岸锚后路基段; 放索区设置在张家界岸锚后路基段，布置1400血场地为存放区域，纵向 布置一台80吨龙门吊;牵引索由3根 36的钢丝绳连接2个拽拉器组成， 其各种工况的计算过程详见计算书。2、主缆索股的保护主缆索股的保护涉及到本桥工程的结构安全，其保护涉及到两方面 的保护：一是索

6、盘进场时的保护，二是索股钢丝牵引过程中的保护。（1）.主缆索盘的保护：主缆索盘是通过汽车从厂家运输到工地的， 到了工地后要集中进行存放，为了保证索盘的结构安全，采取以下的措 施进行控制：索盘存放场地四周采用钢管和铁丝网围成一个封闭的整 体；清理路堑边坡坡面上的石头及松散岩石；索盘底部必须垫上2 根20X20cm的方木；索盘应用帆布包裹，使遇水不能灌入索盘内； 索盘存放场地内必须清除火种、火源等，同时每20平方米内布置一个干 粉灭火器；禁止闲杂人员进入索盘存放场地；进入索盘存放场地内 的工作人员不能携带火种及吸香烟；为了防止小偷及人为的故意破坏， 安排23名警卫人员进行保护。.施工过程主缆钢丝保

7、护：猫道上的滚轮采用尼龙系统的，保 证主缆索股在拽拉过程中不被刮伤；牵引系统的动力系数要达到1.2以 上，主牵引索、副牵引索的安全系数要到3以上；主缆紧缆的时候不 能用铁器敲打，以免损伤主缆钢丝的镀锌层；主缆入鞍的工作时也采 用同紧缆一致的办法保护主缆。（二）施工操作安全问题施工操作安全问题主要是主缆施工过程中，高空坠物对便道上的车 辆、行人的安全存在较大的安全隐患，同时也要保证人员在猫道上行走 的安全。针对此项安全问题，采取的安全措施有：对操作工人进行教 育，严禁向下丢抛物件；在猫道上每20米设置一个箩筐，用来装一些 废弃物，同时操作工人经常使用的螺母、螺栓、扳手等小型物具要用挎 包（项目部

8、配发）；猫道上要设置两层钢丝网，底层是一层承重网，上 面一层是小方格网，防止小物件向下坠落；切割及临时焊接作业，要 注意保护防止焊渣及切割物件向下掉；在张家界岸便道两头设置警卫， 临时封闭便道和通知靠便道主缆暂时停止作业；在花垣岸便道靠主缆 方向，通往3号墩柱、4号墩柱的便道要进行封闭；在冬季施工过程中， 上班时间一定要在9： 00后，待冰霜化后才能进行施工；操作人员上 班必须穿上防滑鞋，配备安全带。特种设备安全管理主缆施工都离不开塔吊、电梯及卷扬机，这几种设备都处于特殊设 备，都设置到用电问题。这两种设备在使用之前，一定要通过张家界质 监局检查。塔式起重机在塔吊安装前向张家界质监局报装；两岸

9、塔吊经过张家界质监局检 测合格后使用。建立塔式吊机安全技术档案，对塔吊运行情况详细进行 记录。对塔式吊机进行经常性维护，定期对塔吊进行自检，并作好记录。塔式吊机使用前制定详细的事故应急措施和救援预案。施工电梯.施工电梯至少15日内进行一次的清洁、润滑、调整和检查。.施工电梯配备专职的安全管理人员。.电梯使用之前应进行试运行，并进行例行的安全检查。.电梯的作业人员必须进行特种安全教育和培训，并经过相关考 核后方可持证上岗。电梯的运营使用应将电梯的安全注意事项和警示标志置于显著位置。3、卷扬机.卷扬机每至少15日内进行一次的清洁、润滑、调整和检查。.卷扬机配备专职的安全管理人员及操作人员。.卷扬机

10、使用之前应进行试运行，并进行例行的安全检查。.卷扬机的作业人员必须进行特种安全教育和培训，并经过相关 考核后方可持证上岗。.卷扬机的运营使用应将卷扬机安全注意事项和警示标志置于显著 位置。.要经常检查卷扬机的钢丝绳及涂抹黄油，卷扬机要设置专门的配 电房。.卷扬机操作过程中，要注意其牵引力的大小，不容许超过额定拉 力的0.8。4、施工过程操作要求、操作人员在工作中不得擅离岗位，不得操作与本人所获得的操 作证不相符的机械；不得将机机械设备交给无本机种操纵证的人员，以 确保人的安全和机械的完好。、操作人员必须按照本机说明规定，严格执行工作前的检查制度 和工作中注意观察及工作后的检查保养制度。工作前应

11、检查：工作场地周围有无妨碍工作的障碍物。如有，应在开工前进行 妥善处理。油、水、电及其他保证机械设备正常运转的条件是否完善。安全、操作机构是否灵活可靠。指示仪表、指示灯显示是否正常可靠油温，水温是否达到正常使用温度。工作中应观察；指示灯和仪表、工作和操作结构有无异常。工作场地有无异常变化；工作后应进行检查保养；作机构有无过热，松动或其他故障。参照例行保养规定进行例保作业。做好下一班的准备工作。填写好机械操作履历表。、驾驶室操作室内应保持整洁，严禁存放易燃，易爆物品。、严禁酒后操作机械，严禁机械带故障运转或超负荷运转。、机械设备在现场停放时，应选择安全的停放地点，关闭好驾驶 室（操作室），要拉上

12、驻车制动闸，夜间应有专人看管。、用手柄起动的机械就注意防止手柄倒转伤人，向机械内加油时， 附近应严禁烟火。、放置电动机的地点必须保持干燥，周围不得堆放杂物和易燃品。 启动高压电开关及高压电机时，应戴绝缘手套，穿绝缘胶鞋。（四）特殊工种人员的管理控制特种作业，是指容易发生人员伤亡事故，对操作者本人、他人及周围设施的安全有重大危害的作业。特种作业包括：电工作业；金属焊接切割作业；起重机械（含电梯） 作业；企业内机动车辆驾驶；登高架设作业；压力容器操作；爆破作业。特种作业人员必须具备以下基本条件：1、年龄满18周岁；2、身体健康，无妨碍从事相应工种作业的疾病和生理缺陷；3、初中以上文化程度，具备相应

13、工种的安全技术知识，4、符合相应工种作业特点需要的其他条件。监督管理要求1、特种作业人员必须持证上岗。无证上岗的，按国家有关规定对用 人单位和作业人员进行处罚。2、特种作业操作证不得伪造、涂改、转借或转让。3、特种作业人员需将操作证复印件交给安全环保部，由安全环保部 建立特种作业人员台账。4、特种作业人员应按要求参加项目部组织的安全教育培训。5、特种作业人员应严格遵守相应工种的安全操作规程。（五）临时用电安全技术要求所有绝缘，检验工具，应妥善保管，严禁他用，并定期检查、校 验。现场施工用高低压设备及经路，应按照施工设计及有关电气安全 技术规程安装和架设。线路上禁止带负荷接电和断电，并禁止带电作

14、业。化焊锡，锡块、工具要干燥，防止爆溅。不得使用锡焊容器盛装热电缆胶。高处浇注时下方不得有人。有人触电，立即切断电极，进行急救；电气着火，应立即将有关 电源切断，使用灭火器或干砂灭火。四、投入的安全防护用品从整个主缆施工过程来看，为了保证施工安全，安全防护用品一定 到位。主缆施工配备的防护用品见下表所示。表1 主缆安全防护用品一览表序号安全设需项目单位数量备注1安全帽顶200每人一顶2安全带条150高空作业用3防滑鞋双2400每人两双4干粉灭火器个100猫道上每50米一个5手套双2160每人每月3双6冬季防寒服套100每人1套7遮阳遮雨棚个4每个塔柱一个五、安全保障体系设置以项目经理为第一安全

15、责任人的安全生产保障机构，成立安全 生产委员会并配备专职的安全管理人员；各作业队也选配责任心强的专 职安全员，随时随地在现场检查，充分发挥监督作用，把事故苗头消灭 在萌芽状态。“安全生产”是一切施工的前提条件，因此，在整个施工过程中， 我们将始终贯彻“安全第一，预防为主”的方针，建立安全生产保证体 系。安全保障体系如下图所示：全无安五安全幡查安全控制安全工作体系安全技术苔理安全教育觊场安全苔理安全责任制上翅部门检查不定期检查定期检查防交通事故防高空落物防暴雨防触电防防塌方客科各队备安推广标桂化作业广播黑板报现场布H农D理安全奖罚条例安全活动责任消除事故隐用提高预翁预iall能力现场安全生产技术

16、规章制度提高安全意识和技能现场安全生产保障明确责任奖罚兑现安全保证体系图湖南省张家界至花垣高速公路项目第八合同段澧水特大桥牵引系统设计计算报告书计算:复核:审核:1、卷扬机设计1.1容绳量的计算在猫道架设完成之前，牵引系统在三跨间架空运行；而猫道架设完成后，牵 引系统就以猫道门架为依托往返于两岸进行主缆牵引作业。为了能够较好的架设中跨 猫道承重绳和顺利的将牵引索置入猫道门架导轮组中，牵引系统在架空运行时牵引索 的线型和猫道的线型尽量保持一致。牵引系统架空运行时的示意见图5.1所示。图5.1卷扬机容绳量计算简图由计算简图可知，卷扬机的容绳量不小于三跨索长之和。根据抛物线线型计算理 论，在均布荷载

17、作用下，单跨索长S为：S = L + h2/2L + q2L3/(24H2 cos2 p )(1)式中：L：索的水平跨径m；h:索端两个支承点之间的高差m；q：单位长度的索重kg/m；B 索端支承点之间的倾角； TOC o 1-5 h z p = arctan(h / L)(2)H：牵引索的水平分力；H = qL2 /(8 f cos p )(3)f：牵引索的垂度m；如果不计塔顶门架导轮组的摩擦阻力，那么三跨牵引索的水平分力相等。可得：H = qL 2/(8f cosp )(4)000将上式代入(1)式中：S = L + h2/2L + 8L3f2C0S2 00/(34 cos2 0)(5)L

18、0：中跨索的水平跨径m；F0：中跨牵引索的垂度m；B0中跨索端支承点之间的倾角。由3-5可知，抛物线线型下绳索的长度与索的水平跨径、垂度和支点间的高差有 关，而和绳索的线密度无关，这样主、副牵引索的计算长度相等。主、副牵引索的选取要根据最大牵引力和钢丝绳的破断拉力反复计算求得。在本 桥牵引索的选取中参考国内外悬索桥的牵引系统，预先设定主牵引索为6 36 (6X 37SW+IWR)钢丝绳、副牵引索为636 (6X37SW+IWR)钢丝绳，设计强度为1870MPa， 安全系数为4。在求出各牵引索承受最大牵引力后校核其安全性，如不满足则提高牵 引索设计强度，重新计算直至满足为止。计算参数：L1=27

19、8.99m； L0=856m； L2=255.9m；h1=96.4m；f=85.6m； h2=101.97m；q=5.42kg/m考虑张家界岸边跨及花垣岸边跨牵引索线形并非悬链线，故计算时以直线长度计 算：张家界岸边跨：S1=312.53m花垣岸边跨：S2=296.28m中跨：S0=878.87故 S=S1+S0+S2=1487.68m张家界岸副牵引卷扬机在位于锚碇基坑后，卷扬机距散索鞍门架还有近80m的距 离，在花垣岸主引卷扬机位于重力锚基坑后，距离散索鞍水平距离为70m，在考虑了 主、副牵引索的富余量后，以及考虑牵引索用于缆索吊起重和牵引用，将主、副卷扬 机的容绳量定为3000m，钢丝绳的

20、订货长度为2500m。1.2牵引速度及索股牵引时间的确定根据大桥的工期计划以及以往施工经验，将系统的速度定为2-25m/min，其中主 缆索股牵拉作业时按10m/min、20m/min两个档次运行。计入拽拉器通过导轮组时速 度减慢等因素后，索股牵拉时间为90min，空载回程时间为60min，一个工作周期为180min。平均每个工作日单侧牵引系统可以牵拉2-3根索股。完成单侧127根索股架 设所需的有效工作日为51天，加上天气条件等因素的影响整个主缆架设工期为70 天。1.3反拉力的计算反拉力是指卷扬机在放绳时提供给牵引索的与其运动方向相反的拉力，它由卷扬 机的液压马达的背压所提供，用来确保牵引

21、索在中跨运行时的垂度满足施工要求以及 不影响其下航路正常的通航（在有通航要求时）。这在猫道及其门架导轮组尚未架设、 牵引系统尚处于架空运行时就显得尤为重要。如图5.2所示，主牵引卷扬机收绳时， 副牵引卷扬机放绳并提供一定的反拉力；同样，在副牵引卷扬机收绳的时候，主牵引 卷扬机放绳并提供一定的反拉力，使牵引索保持一定的垂度。反拉力的大小控制了牵 引索的垂度，反之，确定了牵引系统架空运行时牵引索在中跨的允许垂度就可以求出 反拉力的大小。在不考虑边跨高差和滑轮组摩擦阻力时（计算结果偏于安全），主、 副卷扬机所需的最大反拉力相同。其计算如下：图5.2反拉力计算简图T0 = qL0/2J1 + LJ（6

22、）（6）式中：L0：中跨水平跨度，本桥为856m；q：单位长度主牵引索的质量，6 36（6X37SW+IWR）钢丝绳q = 5.42kg/m；f0：牵引系统架空运行时在中跨的允许垂度，取85.6m （主缆空缆垂度）; 带入上式计算得：T0 = 62.46KN由于牵引托架承重绳、中跨猫道承重绳以及主缆索股等工况要求的反拉力各不相同，并考虑到卷扬机所提供反拉力的能力要有一定的安全储备，所以将主、副牵引卷 扬机的反拉力调节范围定为10KN-100KN。1.4主牵引卷扬机最大牵引力的计算工况分析中得知在架设托架承重绳、猫道承重绳、猫道面层和主缆索股的过程中， 牵引托架承重绳(636 (6X37SW+I

23、WR)接近花垣岸塔顶时所需的牵引力最大，如图5.3所示。图5.3主牵引卷扬机牵引力计算简图主牵引卷扬机的最大牵引力为:Tmax(7)上式中:T = T fb 1 zT2 = qLJ 2(1 + L0/(6 fa)(8)(9)f :定滑轮的阻力系数，对于滚动轴承，f = 1.02 ；a :拽拉器至花垣岸散索鞍处主牵引卷扬机之间转向定滑轮数，a = 2；T :牵引托架承重绳时副牵引卷扬机设定的反拉力，T = 62.46KN ；:拽拉器至张家界岸散索鞍处副牵引卷扬机之间转向定滑轮数，b = 2；:托架承重索为6 36 (6X37S+FC)单位长度质量，q = 5.42kg/m；:牵引时托架承重绳允许

24、的垂度，f = 85.6m ； tL0:中跨水平跨度，本桥为856m。表2主牵引卷扬机牵引力计算表t (KN)t (KN)t (KN)最大牵引力64.9862.46127.44建议主牵引卷扬机的最大牵引力为200KN。1.5副牵引卷扬机牵引力的计算副牵引卷扬机将拽拉器拉回时需克服的主牵引卷扬机的反拉力和定滑轮的摩擦 阻力，其最大牵引力为：T = T fab（10）z式中：f :定滑轮的阻力系数，对于滚动轴承，f = 1.02 ；a :拽拉器至花垣岸散索鞍处主牵引卷扬机之间的定滑轮数，a = 2；T :主牵引卷扬机设定的反拉力；b :拽拉器至张家界岸散索鞍处副牵引卷扬机之间的定滑轮数，b = 2；当