主纜安全施工方案

1、湖南省張家界至花垣高速公路項目第八合同段澧水特大橋主纜施工安全專項方案路橋集團國際建設(shè)股份有限公司2011年7月、工程概況張花高速第8合同段澧水特大橋為張家界至花垣高速公路上的一座 特大型橋梁，橋位地處張家界永定區(qū)與湘西自治州永順縣的交界處，橫 跨澧水河峽谷，谷頂寬約420m，谷底寬約50m，橋面與谷底高差達400m 左右。澧水河兩岸均為“溶蝕一侵蝕一構(gòu)造”成因的巖溶峽谷。東岸張 家界端屬張家界市三家館鎮(zhèn)鴨坪村，西岸花垣端屬永順縣青坪鎮(zhèn)太平村。本項目工程內(nèi)容主要為：路基+澧水特大橋(懸索橋+T梁引橋)+太 平村橋。澧水特大橋主橋采用單跨簡支鋼桁架懸索橋，主纜跨徑布布置為(200+856+190

2、) m。主纜共2根，設(shè)計矢跨比為1/10，主跨主纜計算跨徑856m，張家界 岸邊跨主纜計算跨徑200m，花垣岸邊跨主纜計算跨徑190m。主纜施工采用預(yù)制平行鋼絲索股(PPWS)，每根主纜中，從張家界岸 錨碇到花垣岸錨碇的索股有通長索股127股，兩岸邊跨另設(shè)4根背索， 背索在主索鞍錨梁上錨固。單束預(yù)制平行鋼絲索股由127根平行鍍鋅鋼 絲組成，鋼絲抗拉強度1670MPa，用定型捆扎帶綁扎，兩端設(shè)熱鑄錨頭。全橋鋼絲索股在主纜截面內(nèi)所處的位置不同，索股長度亦不相同，各索股長度的精確值詳見設(shè)計圖紙，每束索股通過錨頭用拉桿連接器與 錨固系統(tǒng)連接，形成主纜系統(tǒng)。主纜索股經(jīng)成型調(diào)整按一定的排列置入散索鞍、主索

3、鞍鞍槽內(nèi)固定。 束索股經(jīng)過緊纜而形成主纜結(jié)構(gòu)。二、主纜施工方案簡介.主纜施工要點整個主纜施工過程包括牽引系統(tǒng)的架設(shè)、貓道的架設(shè)及主纜索股架 設(shè)、主纜緊纜等工序，其主要施工要點主要有以下幾點：.牽引系統(tǒng)采用遠程火箭拋繩系統(tǒng)進行架設(shè)施工，索股牽引方向由東向西牽引。.主纜初緊纜采用3噸葫蘆進行，正式緊纜采用緊纜機進行緊纜。.主纜施工步驟主纜施工都是按照一定的步驟進行施工的，主纜施工的步驟如下： 主副卷揚機安裝一一火箭拋繩系統(tǒng)準備一一先導(dǎo)索架設(shè)一一牽引系統(tǒng)初 步形成一一架設(shè)貓道托架承重索一一對稱架設(shè)貓道承重索一一鋪設(shè)貓道 面網(wǎng)及扶手繩等一一鋪設(shè)貓道滾輪，完善牽引系統(tǒng)一一基準索股架設(shè)、 調(diào)整及入鞍一一一

4、般索股架設(shè)、調(diào)整及入鞍一一初步緊纜一一正式緊纜。三、安全要素及采取的措施從施工的環(huán)境、氣候條件及施工流程方面來看，主要影響到主纜施 工的安全因素有：氣候、牽引設(shè)備安全及高空作業(yè)安全等幾個方面。3 / 19在氣候方面：在711月份，氣候方面的情況不利于工程施工條件， 因夏天氣溫較高，在太陽底下作業(yè)容易中暑及疲勞;到冬天11月份以后， 穿的衣服較厚，手腳不靈活，同時風也比較大，貓道面網(wǎng)上有結(jié)冰情況， 在攀爬及高空作業(yè)都存在著較大的危險性。主纜所有的施工工序離不開塔吊和電梯，塔吊用來轉(zhuǎn)運結(jié)構(gòu)用材等 物資，電梯便于操作工人上下班及小型物資的轉(zhuǎn)運。這兩個設(shè)備都屬于 特殊設(shè)備，要定期進行安全檢查。高空作業(yè)

5、在整個施工過程中都要涉及到?？傊?，從主纜總體施工情況來看，在安全問題方面涉及到結(jié)構(gòu)安全 方面、施工操作安全、遠程火箭拋繩系統(tǒng)及特種設(shè)備安全等四個方面的 內(nèi)容。（一）結(jié)構(gòu)安全問題結(jié)構(gòu)安全方面的問題主要涉及到牽引系統(tǒng)設(shè)備安全、主纜索股保護、 主纜牽引過程中的安全。1、牽引系統(tǒng)設(shè)備牽引系統(tǒng)的動力系統(tǒng)為4臺牽引卷揚機，布置在花垣岸錨后路基段; 放索區(qū)設(shè)置在張家界岸錨后路基段，布置1400血場地為存放區(qū)域，縱向 布置一臺80噸龍門吊;牽引索由3根 36的鋼絲繩連接2個拽拉器組成， 其各種工況的計算過程詳見計算書。2、主纜索股的保護主纜索股的保護涉及到本橋工程的結(jié)構(gòu)安全，其保護涉及到兩方面 的保護：一是索

6、盤進場時的保護，二是索股鋼絲牽引過程中的保護。（1）.主纜索盤的保護：主纜索盤是通過汽車從廠家運輸?shù)焦さ氐模?到了工地后要集中進行存放，為了保證索盤的結(jié)構(gòu)安全，采取以下的措 施進行控制：索盤存放場地四周采用鋼管和鐵絲網(wǎng)圍成一個封閉的整 體；清理路塹邊坡坡面上的石頭及松散巖石；索盤底部必須墊上2 根20X20cm的方木；索盤應(yīng)用帆布包裹，使遇水不能灌入索盤內(nèi)； 索盤存放場地內(nèi)必須清除火種、火源等，同時每20平方米內(nèi)布置一個干 粉滅火器；禁止閑雜人員進入索盤存放場地；進入索盤存放場地內(nèi) 的工作人員不能攜帶火種及吸香煙；為了防止小偷及人為的故意破壞， 安排23名警衛(wèi)人員進行保護。.施工過程主纜鋼絲保

7、護：貓道上的滾輪采用尼龍系統(tǒng)的，保 證主纜索股在拽拉過程中不被刮傷；牽引系統(tǒng)的動力系數(shù)要達到1.2以 上，主牽引索、副牽引索的安全系數(shù)要到3以上；主纜緊纜的時候不 能用鐵器敲打，以免損傷主纜鋼絲的鍍鋅層；主纜入鞍的工作時也采 用同緊纜一致的辦法保護主纜。（二）施工操作安全問題施工操作安全問題主要是主纜施工過程中，高空墜物對便道上的車 輛、行人的安全存在較大的安全隱患，同時也要保證人員在貓道上行走 的安全。針對此項安全問題，采取的安全措施有：對操作工人進行教 育，嚴禁向下丟拋物件；在貓道上每20米設(shè)置一個籮筐，用來裝一些 廢棄物，同時操作工人經(jīng)常使用的螺母、螺栓、扳手等小型物具要用挎 包（項目部

8、配發(fā)）；貓道上要設(shè)置兩層鋼絲網(wǎng)，底層是一層承重網(wǎng)，上 面一層是小方格網(wǎng)，防止小物件向下墜落；切割及臨時焊接作業(yè)，要 注意保護防止焊渣及切割物件向下掉；在張家界岸便道兩頭設(shè)置警衛(wèi)， 臨時封閉便道和通知靠便道主纜暫時停止作業(yè)；在花垣岸便道靠主纜 方向，通往3號墩柱、4號墩柱的便道要進行封閉；在冬季施工過程中， 上班時間一定要在9： 00后，待冰霜化后才能進行施工；操作人員上 班必須穿上防滑鞋，配備安全帶。特種設(shè)備安全管理主纜施工都離不開塔吊、電梯及卷揚機，這幾種設(shè)備都處于特殊設(shè) 備，都設(shè)置到用電問題。這兩種設(shè)備在使用之前，一定要通過張家界質(zhì) 監(jiān)局檢查。塔式起重機在塔吊安裝前向張家界質(zhì)監(jiān)局報裝；兩岸

9、塔吊經(jīng)過張家界質(zhì)監(jiān)局檢 測合格后使用。建立塔式吊機安全技術(shù)檔案，對塔吊運行情況詳細進行 記錄。對塔式吊機進行經(jīng)常性維護，定期對塔吊進行自檢，并作好記錄。塔式吊機使用前制定詳細的事故應(yīng)急措施和救援預(yù)案。施工電梯.施工電梯至少15日內(nèi)進行一次的清潔、潤滑、調(diào)整和檢查。.施工電梯配備專職的安全管理人員。.電梯使用之前應(yīng)進行試運行，并進行例行的安全檢查。.電梯的作業(yè)人員必須進行特種安全教育和培訓，并經(jīng)過相關(guān)考 核后方可持證上崗。電梯的運營使用應(yīng)將電梯的安全注意事項和警示標志置于顯著位置。3、卷揚機.卷揚機每至少15日內(nèi)進行一次的清潔、潤滑、調(diào)整和檢查。.卷揚機配備專職的安全管理人員及操作人員。.卷揚機

10、使用之前應(yīng)進行試運行，并進行例行的安全檢查。.卷揚機的作業(yè)人員必須進行特種安全教育和培訓，并經(jīng)過相關(guān) 考核后方可持證上崗。.卷揚機的運營使用應(yīng)將卷揚機安全注意事項和警示標志置于顯著 位置。.要經(jīng)常檢查卷揚機的鋼絲繩及涂抹黃油，卷揚機要設(shè)置專門的配 電房。.卷揚機操作過程中，要注意其牽引力的大小，不容許超過額定拉 力的0.8。4、施工過程操作要求、操作人員在工作中不得擅離崗位，不得操作與本人所獲得的操 作證不相符的機械；不得將機機械設(shè)備交給無本機種操縱證的人員，以 確保人的安全和機械的完好。、操作人員必須按照本機說明規(guī)定，嚴格執(zhí)行工作前的檢查制度 和工作中注意觀察及工作后的檢查保養(yǎng)制度。工作前應(yīng)

11、檢查：工作場地周圍有無妨礙工作的障礙物。如有，應(yīng)在開工前進行 妥善處理。油、水、電及其他保證機械設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的條件是否完善。安全、操作機構(gòu)是否靈活可靠。指示儀表、指示燈顯示是否正常可靠油溫，水溫是否達到正常使用溫度。工作中應(yīng)觀察；指示燈和儀表、工作和操作結(jié)構(gòu)有無異常。工作場地有無異常變化；工作后應(yīng)進行檢查保養(yǎng)；作機構(gòu)有無過熱，松動或其他故障。參照例行保養(yǎng)規(guī)定進行例保作業(yè)。做好下一班的準備工作。填寫好機械操作履歷表。、駕駛室操作室內(nèi)應(yīng)保持整潔，嚴禁存放易燃，易爆物品。、嚴禁酒后操作機械，嚴禁機械帶故障運轉(zhuǎn)或超負荷運轉(zhuǎn)。、機械設(shè)備在現(xiàn)場停放時，應(yīng)選擇安全的停放地點，關(guān)閉好駕駛 室（操作室），要拉上

12、駐車制動閘，夜間應(yīng)有專人看管。、用手柄起動的機械就注意防止手柄倒轉(zhuǎn)傷人，向機械內(nèi)加油時， 附近應(yīng)嚴禁煙火。、放置電動機的地點必須保持干燥，周圍不得堆放雜物和易燃品。 啟動高壓電開關(guān)及高壓電機時，應(yīng)戴絕緣手套，穿絕緣膠鞋。（四）特殊工種人員的管理控制特種作業(yè)，是指容易發(fā)生人員傷亡事故，對操作者本人、他人及周圍設(shè)施的安全有重大危害的作業(yè)。特種作業(yè)包括：電工作業(yè)；金屬焊接切割作業(yè)；起重機械（含電梯） 作業(yè)；企業(yè)內(nèi)機動車輛駕駛；登高架設(shè)作業(yè)；壓力容器操作；爆破作業(yè)。特種作業(yè)人員必須具備以下基本條件：1、年齡滿18周歲；2、身體健康，無妨礙從事相應(yīng)工種作業(yè)的疾病和生理缺陷；3、初中以上文化程度，具備相應(yīng)

13、工種的安全技術(shù)知識，4、符合相應(yīng)工種作業(yè)特點需要的其他條件。監(jiān)督管理要求1、特種作業(yè)人員必須持證上崗。無證上崗的，按國家有關(guān)規(guī)定對用 人單位和作業(yè)人員進行處罰。2、特種作業(yè)操作證不得偽造、涂改、轉(zhuǎn)借或轉(zhuǎn)讓。3、特種作業(yè)人員需將操作證復(fù)印件交給安全環(huán)保部，由安全環(huán)保部 建立特種作業(yè)人員臺賬。4、特種作業(yè)人員應(yīng)按要求參加項目部組織的安全教育培訓。5、特種作業(yè)人員應(yīng)嚴格遵守相應(yīng)工種的安全操作規(guī)程。（五）臨時用電安全技術(shù)要求所有絕緣，檢驗工具，應(yīng)妥善保管，嚴禁他用，并定期檢查、校 驗?，F(xiàn)場施工用高低壓設(shè)備及經(jīng)路，應(yīng)按照施工設(shè)計及有關(guān)電氣安全 技術(shù)規(guī)程安裝和架設(shè)。線路上禁止帶負荷接電和斷電，并禁止帶電作

14、業(yè)?；稿a，錫塊、工具要干燥，防止爆濺。不得使用錫焊容器盛裝熱電纜膠。高處澆注時下方不得有人。有人觸電，立即切斷電極，進行急救；電氣著火，應(yīng)立即將有關(guān) 電源切斷，使用滅火器或干砂滅火。四、投入的安全防護用品從整個主纜施工過程來看，為了保證施工安全，安全防護用品一定 到位。主纜施工配備的防護用品見下表所示。表1 主纜安全防護用品一覽表序號安全設(shè)需項目單位數(shù)量備注1安全帽頂200每人一頂2安全帶條150高空作業(yè)用3防滑鞋雙2400每人兩雙4干粉滅火器個100貓道上每50米一個5手套雙2160每人每月3雙6冬季防寒服套100每人1套7遮陽遮雨棚個4每個塔柱一個五、安全保障體系設(shè)置以項目經(jīng)理為第一安全

15、責任人的安全生產(chǎn)保障機構(gòu)，成立安全 生產(chǎn)委員會并配備專職的安全管理人員；各作業(yè)隊也選配責任心強的專 職安全員，隨時隨地在現(xiàn)場檢查，充分發(fā)揮監(jiān)督作用，把事故苗頭消滅 在萌芽狀態(tài)?！鞍踩a(chǎn)”是一切施工的前提條件，因此，在整個施工過程中， 我們將始終貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，建立安全生產(chǎn)保證體 系。安全保障體系如下圖所示：全無安五安全幡查安全控制安全工作體系安全技術(shù)苔理安全教育覬場安全苔理安全責任制上翅部門檢查不定期檢查定期檢查防交通事故防高空落物防暴雨防觸電防防塌方客科各隊備安推廣標桂化作業(yè)廣播黑板報現(xiàn)場布H農(nóng)D理安全獎罰條例安全活動責任消除事故隱用提高預(yù)翁預(yù)iall能力現(xiàn)場安全生產(chǎn)技術(shù)

16、規(guī)章制度提高安全意識和技能現(xiàn)場安全生產(chǎn)保障明確責任獎罰兌現(xiàn)安全保證體系圖湖南省張家界至花垣高速公路項目第八合同段澧水特大橋牽引系統(tǒng)設(shè)計計算報告書計算:復(fù)核:審核:1、卷揚機設(shè)計1.1容繩量的計算在貓道架設(shè)完成之前，牽引系統(tǒng)在三跨間架空運行；而貓道架設(shè)完成后，牽 引系統(tǒng)就以貓道門架為依托往返于兩岸進行主纜牽引作業(yè)。為了能夠較好的架設(shè)中跨 貓道承重繩和順利的將牽引索置入貓道門架導(dǎo)輪組中，牽引系統(tǒng)在架空運行時牽引索 的線型和貓道的線型盡量保持一致。牽引系統(tǒng)架空運行時的示意見圖5.1所示。圖5.1卷揚機容繩量計算簡圖由計算簡圖可知，卷揚機的容繩量不小于三跨索長之和。根據(jù)拋物線線型計算理 論，在均布荷載

17、作用下，單跨索長S為：S = L + h2/2L + q2L3/(24H2 cos2 p )(1)式中：L：索的水平跨徑m；h:索端兩個支承點之間的高差m；q：單位長度的索重kg/m；B 索端支承點之間的傾角； TOC o 1-5 h z p = arctan(h / L)(2)H：牽引索的水平分力；H = qL2 /(8 f cos p )(3)f：牽引索的垂度m；如果不計塔頂門架導(dǎo)輪組的摩擦阻力，那么三跨牽引索的水平分力相等。可得：H = qL 2/(8f cosp )(4)000將上式代入(1)式中：S = L + h2/2L + 8L3f2C0S2 00/(34 cos2 0)(5)L

18、0：中跨索的水平跨徑m；F0：中跨牽引索的垂度m；B0中跨索端支承點之間的傾角。由3-5可知，拋物線線型下繩索的長度與索的水平跨徑、垂度和支點間的高差有 關(guān)，而和繩索的線密度無關(guān)，這樣主、副牽引索的計算長度相等。主、副牽引索的選取要根據(jù)最大牽引力和鋼絲繩的破斷拉力反復(fù)計算求得。在本 橋牽引索的選取中參考國內(nèi)外懸索橋的牽引系統(tǒng)，預(yù)先設(shè)定主牽引索為6 36 (6X 37SW+IWR)鋼絲繩、副牽引索為636 (6X37SW+IWR)鋼絲繩，設(shè)計強度為1870MPa， 安全系數(shù)為4。在求出各牽引索承受最大牽引力后校核其安全性，如不滿足則提高牽 引索設(shè)計強度，重新計算直至滿足為止。計算參數(shù)：L1=27

19、8.99m； L0=856m； L2=255.9m；h1=96.4m；f=85.6m； h2=101.97m；q=5.42kg/m考慮張家界岸邊跨及花垣岸邊跨牽引索線形并非懸鏈線，故計算時以直線長度計 算：張家界岸邊跨：S1=312.53m花垣岸邊跨：S2=296.28m中跨：S0=878.87故 S=S1+S0+S2=1487.68m張家界岸副牽引卷揚機在位于錨碇基坑后，卷揚機距散索鞍門架還有近80m的距 離，在花垣岸主引卷揚機位于重力錨基坑后，距離散索鞍水平距離為70m，在考慮了 主、副牽引索的富余量后，以及考慮牽引索用于纜索吊起重和牽引用，將主、副卷揚 機的容繩量定為3000m，鋼絲繩的

20、訂貨長度為2500m。1.2牽引速度及索股牽引時間的確定根據(jù)大橋的工期計劃以及以往施工經(jīng)驗，將系統(tǒng)的速度定為2-25m/min，其中主 纜索股牽拉作業(yè)時按10m/min、20m/min兩個檔次運行。計入拽拉器通過導(dǎo)輪組時速 度減慢等因素后，索股牽拉時間為90min，空載回程時間為60min，一個工作周期為180min。平均每個工作日單側(cè)牽引系統(tǒng)可以牽拉2-3根索股。完成單側(cè)127根索股架 設(shè)所需的有效工作日為51天，加上天氣條件等因素的影響整個主纜架設(shè)工期為70 天。1.3反拉力的計算反拉力是指卷揚機在放繩時提供給牽引索的與其運動方向相反的拉力，它由卷揚 機的液壓馬達的背壓所提供，用來確保牽引

21、索在中跨運行時的垂度滿足施工要求以及 不影響其下航路正常的通航（在有通航要求時）。這在貓道及其門架導(dǎo)輪組尚未架設(shè)、 牽引系統(tǒng)尚處于架空運行時就顯得尤為重要。如圖5.2所示，主牽引卷揚機收繩時， 副牽引卷揚機放繩并提供一定的反拉力；同樣，在副牽引卷揚機收繩的時候，主牽引 卷揚機放繩并提供一定的反拉力，使牽引索保持一定的垂度。反拉力的大小控制了牽 引索的垂度，反之，確定了牽引系統(tǒng)架空運行時牽引索在中跨的允許垂度就可以求出 反拉力的大小。在不考慮邊跨高差和滑輪組摩擦阻力時（計算結(jié)果偏于安全），主、 副卷揚機所需的最大反拉力相同。其計算如下：圖5.2反拉力計算簡圖T0 = qL0/2J1 + LJ（6

22、）（6）式中：L0：中跨水平跨度，本橋為856m；q：單位長度主牽引索的質(zhì)量，6 36（6X37SW+IWR）鋼絲繩q = 5.42kg/m；f0：牽引系統(tǒng)架空運行時在中跨的允許垂度，取85.6m （主纜空纜垂度）; 帶入上式計算得：T0 = 62.46KN由于牽引托架承重繩、中跨貓道承重繩以及主纜索股等工況要求的反拉力各不相同，并考慮到卷揚機所提供反拉力的能力要有一定的安全儲備，所以將主、副牽引卷 揚機的反拉力調(diào)節(jié)范圍定為10KN-100KN。1.4主牽引卷揚機最大牽引力的計算工況分析中得知在架設(shè)托架承重繩、貓道承重繩、貓道面層和主纜索股的過程中， 牽引托架承重繩(636 (6X37SW+I

23、WR)接近花垣岸塔頂時所需的牽引力最大，如圖5.3所示。圖5.3主牽引卷揚機牽引力計算簡圖主牽引卷揚機的最大牽引力為:Tmax(7)上式中:T = T fb 1 zT2 = qLJ 2(1 + L0/(6 fa)(8)(9)f :定滑輪的阻力系數(shù)，對于滾動軸承，f = 1.02 ；a :拽拉器至花垣岸散索鞍處主牽引卷揚機之間轉(zhuǎn)向定滑輪數(shù)，a = 2；T :牽引托架承重繩時副牽引卷揚機設(shè)定的反拉力，T = 62.46KN ；:拽拉器至張家界岸散索鞍處副牽引卷揚機之間轉(zhuǎn)向定滑輪數(shù)，b = 2；:托架承重索為6 36 (6X37S+FC)單位長度質(zhì)量，q = 5.42kg/m；:牽引時托架承重繩允許

24、的垂度，f = 85.6m ； tL0:中跨水平跨度，本橋為856m。表2主牽引卷揚機牽引力計算表t (KN)t (KN)t (KN)最大牽引力64.9862.46127.44建議主牽引卷揚機的最大牽引力為200KN。1.5副牽引卷揚機牽引力的計算副牽引卷揚機將拽拉器拉回時需克服的主牽引卷揚機的反拉力和定滑輪的摩擦 阻力，其最大牽引力為：T = T fab（10）z式中：f :定滑輪的阻力系數(shù)，對于滾動軸承，f = 1.02 ；a :拽拉器至花垣岸散索鞍處主牽引卷揚機之間的定滑輪數(shù)，a = 2；T :主牽引卷揚機設(shè)定的反拉力；b :拽拉器至張家界岸散索鞍處副牽引卷揚機之間的定滑輪數(shù)，b = 2；當