主缆缠丝施工方案.doc

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1、主缆缠丝防护施工方案1 前言主缆缠丝是用专用的缠丝设备以一定的张力使镀锌软钢丝（圆形或特制的S形软钢丝）密匝牢固地缠绕在主缆上的作业。主缆缠丝的主要作用是保持主缆外形并与涂装材料共同组成主缆防护体系，尽可能延长主缆使用寿命。缠丝施工质量主要由缠丝导入拉力和缠丝密匝缠绕圈数两个指标控制。2主缆缠绕钢丝分类2.1 镀锌钢丝镀锌钢丝属于传统的主缆防护方法，应用性能较好的高强度热镀锌钢丝和重防腐涂料，逐步形成了在主缆钢丝外层“腻子缠丝涂料涂装”为主体的悬索桥主缆腐蚀防护方法。其具体步骤是对经过紧缆处理过的（圆形）主缆钢丝外层涂抹防护腻子；然后沿主缆圆周方向连续缠绕一层45mm圆形镀锌软钢丝；最后在缠丝

2、外表面用多层涂料分层涂装；这样形成一个封闭的主缆防腐蚀保护层（见图1）。图1 镀锌钢丝缠丝保护示意图2.2 S形钢丝S形钢丝是应用在主缆干燥除湿腐蚀防护体系内，具体步骤是沿紧缆处理过的主缆圆周方向连续缠绕一层环环相扣密封性好的“S”型钢丝（图2）；在其外层缠聚乙烯带或橡胶防腐带，然后将特殊涂料涂装；对主缆形成气密和水密的密封层（图3）。S形钢丝的质量特性见表1。图2 S形钢丝断面图3 S形钢丝缠绕示意图 表1 S形钢丝的质量特性 项 目技术参数线 材JISG3505（软钢丝材）标准规定的SWRM6K抗拉强度550N/mm2延伸率1.5%以上扭转次数6次以上锌附着量280g/m2锌附着性试验后用

3、手指轻擦不产生剥落、龟裂公称断面积13.32mm2公称断面周长21.81mm单位重量7830kg/m33 缠丝设备3.1 缠丝机分类3.1.1 人工型缠丝机的缠丝盘（机头）是由人力带动旋转完成缠丝称为人工型缠丝机。主要用于小直径主缆缠丝(例如丰都长江大桥)及大直径主缆索夹间缠丝节段尾端部位缠丝。因机动型缠丝机在索夹间缠丝节段的尾端部位，缠丝机的回转系统与索夹干扰，因此在靠近索夹端面的位置，停止机械缠丝，剩余部分以手动缠丝。3.1.2 机动型缠丝机的缠丝盘（机头）是由电动机、减速器及变速机构带动旋转完成缠丝称为机动型缠丝机。主要用于大直径主缆缠丝。例如：汕头海湾大桥、厦门海沧大桥、润扬长江大桥等

4、。机动型缠丝机是可自行进行跨越索夹的全节段式施工。缠丝在2个索夹间节段进行，各节段重复相同的作业；3.2 缠丝机性能及总体结构主要以机动型缠丝机缠丝机性能及总体结构进行说明。手动缠丝机是属于简易型，在此不再阐述。主缆缠丝机总体结构图如图4所示，平面图如图5所示。图4 主缆缠丝机总体结构图图5 缠丝机平面图3.2.1. 缠丝机性能要求（1）缠丝机可在主缆上自行行走（前进、后退）。（2）缠丝和走行时，缠丝机遇到索夹和吊索，可自行跨越，连续行走。（3）缠丝头齿圈绕主缆转动速度可与主机走行速度相匹配、并可根据缠绕钢丝直径的不同和直径公差进行微调，以保证钢丝密匝缠绕。（4）缠丝（机头旋转）与走行可同步进

5、行，亦可各自单独动作。（5）缠丝进行时钢丝带有左右的张力，张力大小可以在一定范围内调整。（6）可完成缠绕靠索夹端部的部分。3.2.2 主要结构缠丝机以机构功能可分机架、夹紧机构、传动机构、缠丝机构和走行、自动越夹机构等五部分。（1）机架：机架是门形下开口框架，由型钢和钢板拼焊而成。（2）夹紧机构：基本结构是丝杆、螺母、手轮和闸瓦。为了获得所需的夹紧力矩，应辅以专用板手，夹紧靠人力搬动。（3）传动机构：整台机器靠l台四级交流电动机驱动，主要由减速器、变速箱和离合器组成。缠丝速度可调，走行速度亦可调，两者有可靠的匹配并根据被缠绕软钢丝的直径公差，可以微调使匹配准确。主机与夹持架可交替行走。可在行走

6、机构不动的情况下施转大齿圈，亦可在大齿圈停转时走行跨越索夹。机器可前进，亦可后退。（4）缠丝机构：缠丝机构包括大齿圈、丝轮、导向轮、张紧装置、压辊装置。靠大齿圈的旋转实现缠绕动作，靠机器行走实现密匝缠绕排线，本机为双头缠丝，大齿圈上有两套相同的丝轮、导向轮、顶紧装置机构。在索夹端部缠丝，还设计有端部缠丝附件。（5）走行机构：走行机构中的摆动轮是在主缆上行走的，固定轮在索夹上才起作用。当机器临近索夹时，固定轮先上索夹，作承担机器一份重量；随之凸块碰索夹，自动拨出摆轮上的销子，使摆轮有可能摆动；随后索夹推压推杆，摆轮开始摆动，直至摆轮的高程够上索夹，机器便自动越过索夹。过索夹后，推杆上的弹簧推动推

7、杆复原，摆轮复位，销子自动销.。这一连串的动作是在走行中连续进行的，中间没有停歇，故不影片正常缠丝质量。反向走行亦可拨销，摆轮为被动自由状态，过索夹后靠拉簧复位。3.3 主要技术参数表2所示为厦门海沧大桥圆形钢丝缠丝机主要技术参数。表2 圆形钢丝缠丝机性能参数项 目性能参数缠丝方法连续缠丝缠丝方向上坡或下坡适用钢丝45mm圆形钢丝缠丝张力02.5KN同时缠绕钢丝数量2线储丝轮能力120125kg2个储丝轮适应主缆直径550590mm跨越主缆索夹长度最大1700mm大齿圈转速529.5r/min缠丝速度314.5m/h调速方式机械无极移位方法齿条式电动机Y型 11KW主缆倾角030重量9700k

8、g控制和监控缠丝、移动分离，张力速度同步表3所示为润扬长江大桥S形钢丝缠丝机主要技术参数。 表3 S形钢丝缠丝机性能参数 项 目性能参数缠丝方法连续缠丝缠丝方向上坡或下坡适用钢丝S形钢丝缠丝张力最大3.00KN同时缠绕钢丝数量2线储丝轮能力3.00KN2个储丝轮适应主缆直径906mm跨越主缆索夹长度最大1700mm缠丝转速1.530r/min缠丝速度11.25225.6mm/min移动方法齿条式)行走方法2台卷扬机牵引自行行走速度1.6m/min，60HZ倾角30重量7500kg控制和监控缠丝、移动分离，张力速度同步3.4.缠丝机试验3.4.1 工厂模拟缠丝试验由于主缆缠丝施工工艺复杂，要求缠

9、丝机具有灵活可靠的多种性能，包括传动方式的变换、调速、夹紧、走行、跨越索夹、移位、大齿圈过索夹时活门启闭可靠性；缠丝时钢丝走向是否顺畅；密匝缠丝的匹配与调整能否满足缠绕钢丝公差变化；缠丝张力调整、索夹端部缠丝及在主缆倾角工况下密匝、紧密缠丝等。为满足上述要求，对第一台样机进行工厂模拟缠丝试验，这是对整机性能的综合考核，详见表4、5、6、7。表4 夹持架自动越夹走行机构及自动拨销机构的动作试验记录试 验 内 容走 行 速 度点 动慢 速中 速快 速1，主机夹紧机构稳定状况2，传动机构的运转状况3，夹持架走行状况4，越夹走行机构及拨销机构的动作状况5，制动与离合状况6，电机电流（ A ）上坡过夹下

10、坡过夹表5主机自动越箍走行机构及自动拨销机构的动作试验记录试 验 内 容走 行 速 度点 动慢 速中 速快 速1，夹持架稳定状况2，各传动机构的运转状况3，越夹走行机构及拨销机构的动作状况4，制动与离合状况6，电机电流（ A ）上坡过夹下坡过夹表6节中缠丝试验记录试 验 内 容缠 丝 速 度点 动慢 速中 速快 速1，夹持架夹紧状况2，各机构的动作状况3，制动与离合状况4，缠丝质量5，缠丝时主机过夹状况5，生产率表7端部缠丝试验 试 验 内 容索夹上端（结尾端）索夹下端（起始端）1，无走行缠丝质量2，嵌入索槽内状况3，缠丝质量4，缠丝到达位置（距索夹最外端）5，焊接固定状况6，各机构的动作状况

11、7. 电机电流（ A ）3.4.2缠丝焊接试验缠丝的张力为12.5KN，因此，缠丝的焊接是缠丝作业中的一项重要工序，焊接质量影响整个缠丝工程质量。按照缠丝工况，主缆缠丝时需要两种焊接工艺：一种是已缠绕钢丝并固焊；另一种是缠绕钢丝对接焊。（1）缠绕钢丝并固焊，主要用手每个索夹端部缠丝的起头和结尾、端部缠丝与正常缠丝之间的工序转换以及钢丝对接处。常见并固焊有两种方法，一是汕头海湾大桥、西陵长江大桥采用的铜焊法和虎门大桥及日本广泛采伐的铝热铜焊。1）铜焊。属于气焊，采用可燃气体与氧气混合燃烧所产生的高温，熔化锡黄铜焊丝+四硼酸纳焊接。为减少或消除（理论上）己缠钢丝拉力，采用专用卡箍夹紧主缆，在卡箍预

12、留窗口中进行焊接。此焊法焊点强度大于铝热铜焊，成本低，有成功先例。但以上两桥缠丝拉力较低（1.41.9kN），在缠丝拉刀2.32.5kN下试验，很难掌握焊接焊温度和时间，成功率极低，可操作性差。2）铝热铜焊。焊接方法为日本专利技术，成本较高。具体操作：将逦有铝粉和氧化铜的坩埚放入专用石墨模具，一并置于主缆已缠钢丝待焊处，用点火炝点燃药粉，铝粉燃烧时的高热将氧化铜熔化并还原成铜，利用熔融铜的熔合才使钢丝并固。此法方便，安全、简化了操作过程。厦门海沧大桥、润扬长江大桥缠绕钢丝并固焊采用铝热铜焊法。（2）.缠绕钢丝对接焊，主要用于缠丝过程中更换贮丝筒接长缠绕钢丝或处理意外断丝。厦门海沧大桥采用闪光对

13、接焊。我公司丰都长江大桥施工的缠绕钢丝并固焊及对接焊接采用直流脉冲钨极氩弧焊接技术，缠丝对接采用专对焊夹具和无应力圈间焊接技术，保证焊接质量。3.4.3 工地缠丝试验（1）试验目的：1）了解缠丝机整体性能，初步熟悉操作要点和操作规程，掌握常见故障的处理方法；2）掌握如何对缠丝机张力进行标定；3）了解并初步掌握索夹起始端（下端）和结尾端（上端）等特殊部位缠丝方法；4）基本掌握缠绕丝圈的圈间焊接及缠绕钢丝对接焊接技术；（2）试验内容1）缠丝张力标定；2）索夹下端部（起始端）缠丝3）索夹间正常缠丝；4）索夹上端部（缠丝结尾端）缠丝；5）主机、夹持架移动及跨越索夹；6）己缠绕钢丝并固焊试验，7）缠绕钢

14、丝对接焊试验。4 主缆缠丝施工主缆缠丝施工以润扬长江大桥S形钢丝缠丝方法说明，而圆形镀锌钢丝的缠丝方法与S形钢丝缠绕方法基本相同。4.1 缠丝施工工艺流程图（见图6）4.2 缠丝施工准备4.2.1 储丝轮绕丝S形钢丝按每个索夹间区间精确计算钢丝用量并以卷供应，缠丝前通过特制绕丝机以一定张力将S形钢丝卷转绕至储丝轮上，以供相应主缆索夹区间缠丝使用。4.2.2 主缆表面清理及涂密封膏（防腐密封腻子）缠丝前用丙酮清理主缆表面污渍，待表面清洁干燥后，在主缆表面涂抹专用防腐密封膏，边缠边涂，对主缆进行密封防腐。4.2.3 缠丝张力确定对于主缆张力未达到设计恒载张力前缠丝，随着荷载加入主缆张力变化会引起主

15、缆伸长、缆径变化，要求缠丝张力保证在任何情况下缠绕在主缆上的钢丝对主缆表面压力大于0，即主缆张力达到设计恒载时，缠绕钢丝残余张力大于0。在考虑缠丝后主缆荷载增加量、温度变化等因素后，通过解析计算(过程略)，确定缠丝张力范围为2.502.80KN。一般情况下缠丝张力由设计方给定，施工者根据设计张力要求对缠丝机进行调整和锁定。4.3 缠丝施工顺序润扬长江大桥缠丝施工先缠边跨，后缠中跨。边跨由锚碇向索塔方向进行缠丝施工，中跨由跨中往索塔方向进行。厦门海沧大桥缠丝施工先缠中跨主缆，后缠边跨主缆，并按照由上到下顺序缠丝。跨越索夹设备拆除机械缠丝尾端人工缠丝准备工作 储丝轮配置 主缆表面清理储丝轮安装起始

16、段缠丝机械缠丝更换储丝轮绕丝空储丝轮回收图6 缠丝施工流程4.4 缠丝作业工序主缆缠丝通过缠丝机进行，主要施工工艺包括：索夹前起始段人工挤压缠丝、索夹间节段机械缠丝（含走行）、缠丝机走行过索夹、缠丝焊接、尾端手动缠丝等操作。现以润扬大桥主缆缠丝施工说明缠丝作业工序。4.4.1 缠丝机试运转将缠丝机安装在塔顶边跨侧主缆上，进行安装保养调试工作。在各减速机、变速箱中加足润滑油，其他各运动副间均按要求加注润滑油或润增脂。按要求进行空机试运转，做好缠丝试验前的一切准备工作。调整缠丝机齿圈转动及前移电机变频器，使齿圈每转动1圈(即缠丝1圈)的同时沿机架行走9。4.4.2 缠丝试验缠丝前先进行缠丝试验，主

17、要检验缠丝机性能及焊接强度，并确认达到以下标准：（1）缠绕钢丝相互之间无间隙；（2）无重叠缠绕、交叉缠绕(乱丝)；（3）缠丝表面光滑；（4）焊点焊接强度要确保剪切强度在缠绕钢丝的张力之上。4.4.3 索夹节段起始段缠丝（1）储丝轮安装完毕，穿绕钢丝，使缠丝出丝轮端部距索夹端面间距为20。（2）将缠丝机转速调整为最慢速。（3）用钢丝钳将缠丝丝头扭挂在索夹螺杆上。（4）缠丝机点动缠丝3圈后停机，按图6所示端部缠丝焊点布置焊接并打磨。（5）接着点动进行端部缠丝34圈后停机，切除多余钢丝，人工用木锤、尼龙棒将钢丝推入索夹端部，钢丝与索夹用尼龙楔固定。（6）回退缠丝齿圈至出丝轮与缠绕钢丝平行，即可进行正

18、常节段间机械缠丝。4.4.4 机械缠丝主缆缠丝使用的缠丝机是可自行进行跨越索夹的全节段式施工。缠丝在2个索夹间节段进行，各节段重复相同的作业，索夹和索夹间的1个周期的缠丝过程简述如下：（1）缠丝机后端紧靠索夹下端面，前后行走架处于缠丝机前后端机架，缠丝机通过葫芦与猫道扶手索固定。安装储丝轮，后出丝轮出丝在索夹前端开始起始段缠丝。（2）当缠绕钢丝长度达到1左右时，焊接钢丝并打磨，将钢丝由后出丝轮转至前出丝轮。（3）松开前后端机架与主缆之间的夹紧装置，缠丝机处于行走模式，卷扬机牵引机架前移，缠丝齿圈相对主缆静止不动(行走齿条向后拨动)，就位后固定机架。（4）储丝轮剩余钢丝6圈左右并焊钢丝，剪断剩余

19、钢丝，卸去空储丝轮。利用前行走架挂梁更换储丝轮。（5）夹持架前行同(3)。（6）储丝轮由前缠丝轮出丝，钢丝接头与前段钢丝并焊后，继续缠丝。（7）松开夹持架与主缆夹紧机构，夹持架前行到上一索夹端部(缠丝齿圈相对主缆静止)；前行走机构向下移动到夹持架中部，前机架顶升机构千斤顶回缩，夹持架前行跨越索夹；前机架顶升机构千斤顶顶升与主缆支撑，前行走机构顶升千斤顶回缩，前行走机构行走跨越索夹后千斤顶顶升与主缆支撑。（8）缠丝机工作进行索夹区间尾端主缆缠丝、焊接。4.4.5 索夹节段尾端手动缠丝在索夹间缠丝节段的尾端部位，缠丝机的回转系统如与索夹干涉，在靠近索夹端面的位置，停止机械缠丝，剩余部分以手动缠丝。

20、使用紧线器和夹具等专用工具按以下步骤施工：（1）用铝热焊剂焊接机械缠丝端部和手动缠丝节段的起始点；（2）焊接后，用缠绕钢丝在主缆上缠绕1周，用紧线器收紧后焊接；（3）多次重复以上作业，使钢丝紧密地缠绕至索夹端面。4.5 缠绕钢丝的焊接相邻的缠绕钢丝以铝热焊剂焊接的方式进行连接接头处理。焊点布置及数量见图7，1个索夹区间焊点分为3种：起始点并焊3圈(3处两点)，中间段间隔1并焊2圈(2处两点)，尾端手动缠丝每圈均并焊(1处两点)，接头处焊点如图7所示。因作业需要，临时停止缠丝时，迅速地进行2点3处焊接。如临时停止部位的焊接在1间距附近时，该处的1间距的焊接可省略。图7 索夹间1个节段缠丝焊点布置

21、在储丝轮钢丝剩余6圈左右时，钢丝并焊后切除多余钢丝。更换储丝轮，并焊接头。钢丝接头部位，应使端面相互接触，尽可能无间隙的施工。再次缠丝后在接头处注入粘缝材料，填埋间隙。5主缆缠丝施工要点（1）主缆张力达到成桥的70%以后即可开始进行缠丝施工，为保证缠丝质量以及工期计划，以主缆张力达到成桥状态80为控制目标；（2）缠丝张力范围为2.502.80KN（3）起始段缠丝，缠丝出丝轮端部距索夹端面间距为20。（4）铝热焊点外观呈小丘形，用砂轮机打磨保留1以上的焊高。6 劳动力组织厦门海沧大桥缠丝施工根据缠丝机数量，分成四个施工作业组，每个施工作业组分成3个小组进行缠丝、倒盘、丝盘转运。每单个施工作业组人

22、员配备如下：技术人员2人、施工员6人、钳工2人、吊装工2人、普工6人，合计：18人。4个施工作业组人员总计72人，外配电工4人，贮丝盘缠丝员2人，人员累计总数78人。7 机具设备配置（见表8）表8 机具设备配置表名 称型号规格总计数量名 称型号规格总计数量主缆缠丝机4台剪丝钳4把手动缠丝机4台钢丝钳8把链葫芦10t （长链条）4台撬棒32x15008根链葫芦5t （长链条）8台撬棒18x5008根贮丝机2台千斤头121.5x8m12条对焊机4台千斤头24.5x3m12条贮丝轮机动32个乙炔气焊工具8套贮丝轮手动8个铝热焊固接焊模8套角向磨光机4台铝热焊点火枪8套螺旋千斤顶10t8台紫铜棒400

23、 x30016条手动搬手16把螺丝刀4008把固定卡箍4副钳工锤1kg8把索夹垫板22块活动搬手150-3004套主缆防护垫板132块固定搬手38-42、45-528把8 质量控制要点由于主缆缠丝，对缠绕钢丝相互整齐咬合排列的密封性能以及钢箱梁吊装期间提前缠丝，对缠丝张力控制、焊接强度等要求均比较高，因此现场施工时各工序均按照详细的质量控制内容进行施工及检查验收，使施工质量得到了有效的控制，并优于设计要求。质量管理项目见表9。 表9 质量管理项目 管理项目管理要领管理方法缠丝前主缆表面清理1 清扫主缆表面。此时，确认无垃圾、油分附着其上，若有油分的话，用溶剂等除去。2 确认主缆钢丝表面没有生锈

24、(或白锈)。3 对于生锈部位用钢丝刷除去锈斑后，用富锌漆等进行涂装修补。白锈部位不需进行涂装修补。目视确认缠丝时缠绕状况1 确认S形缠绕钢丝无间隙及重叠咬合。2 如发现钢丝排列出现间隙、重叠的话，立即停机并修正。另外，停机迅速实施2点X3焊接。目视确认缠绕张力以设定的缠丝张力范围为管理目标，将缠丝张力控制在该范围内施工。确认显示的张力缠丝后焊接1 根据上述要领，确认所需的点数和位置的数量；机械缠丝起始端部2点X3处；临时停机部2点X出；节段内1m节间部2点X2处；手动缠丝每根每1圈2点X1处。2 焊点修磨加工后的焊高在1mm以上。3 表面平整。目视确认 9 安全注意事项主缆缠丝是全桥施工的关键

25、，既要保证主缆缠丝的施工质量，又要保证缠丝施工作业的安全，因此制定严格的安全措施是非常必要的。（1）主缆缠丝是在跨江悬空的猫道上工作，施工人员必须经过安全技术培训，考核合格后上岗，严格执行岗位责任制。（2）严格依照高空作业安全规定佩带防护用品。（3）施工过程中注意猫道悬挂绳的解除和安装，严禁乱拆卸。保证猫道悬挂绳间距不小于12m，猫道面层不容许有漏洞。猫道拦杆绳及侧网要求完整可靠。（4）施工过程中保持主缆的清洁，猫道上严禁堆放杂物。（5）缠丝机在索夹倾角大于80度的主缆区段上施工时，须严格紧固主机与夹特器，并用链条葫芦栓固缠丝机。（6）缠丝机与夹持器安装就位后，立即紧固夹持器。（7）缠丝机自动

26、跨越索夹行走机构，过夹时要检查各机构的动作与复位情况。（8）缠丝机在非工作状况时要锁恽每个扣件，用链条葫芦栓固主机，并切断缠丝机工作电源。10 结语主缆缠丝是悬索桥缆索防腐工程的关键工序，缠丝质量直接影响主缆寿命，因此主缆缠丝施工技术需要，施工单位精心组织，通过试缠丝的一系列相关试验，指导施工过程，确保了缠丝质量。主缆缠丝机目前是一种非定型的产品，缠丝机的来源有两个，一是从国外引进，但价格太高。二是国内工程项部自主开发研制。因此缠丝机的结构各不相同，但基本性能和动作原理是一致的。缠丝机的开发研制需根据工程特点，按照实用、可靠、经济的原则进行。我公司丰都长江大桥自主开发研制的手动缠丝机取得好的经济效益和社会效益。对机动型的缠丝机还有待于将来作进一步的研究，为提升公司的施工水平而努力。