赤水河大橋主纜纏包帶除濕工程技術(shù)復(fù)合防護(hù)體系

（1.鎮(zhèn)江藍(lán)舶科技股份有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212008；2.四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，四川 成都 610041；3.鎮(zhèn)江藍(lán)舶科技股份有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212008）

1 國(guó)內(nèi)主纜防護(hù)工程技術(shù)現(xiàn)狀

從防腐和密封的角度而言，目前懸索橋主纜防護(hù)技術(shù)通過(guò)不斷發(fā)展衍生了三個(gè)發(fā)展方向，一是密封用的涂裝材料和噴涂工藝的不斷改進(jìn)；二是在主纜內(nèi)部通入干燥空氣達(dá)到主動(dòng)除濕和防腐的目的；三是在主纜最外層熱熔復(fù)合材料的纏包帶，從而增強(qiáng)主纜的密封性能，這樣就引出了主纜三種類型的防護(hù)體系：第一類是圓形鋼絲纏繞+外層涂料涂裝密封的復(fù)合體系；第二類是采用S 型鋼絲纏繞+外層密封涂裝+干燥空氣除濕的復(fù)合體系；第三類是采用圓形鋼絲纏繞+熱熔包裹纏包帶+干燥空氣除濕的復(fù)合體系。

“圓形鋼絲纏繞+熱熔纏包帶+空氣除濕”復(fù)合體系綜合和突出了三者的優(yōu)勢(shì)，是被動(dòng)和主動(dòng)防護(hù)的有效集成，被動(dòng)防護(hù)是指纏繞鋼絲約束和定型主纜鋼絲形成了第一層防護(hù)層，而纏包帶在此基礎(chǔ)上形成了密封、防腐的第二層防護(hù)層；主動(dòng)防護(hù)是指利用一定壓力、一定溫度的干燥流動(dòng)空氣主動(dòng)地改善了主纜鋼絲間隙通道的環(huán)境，有效排除了主纜架設(shè)、纏繞和纏包施工過(guò)程中由于雨水、空氣潮氣等造成不可避免的纜內(nèi)積水。該復(fù)合防護(hù)技術(shù)于2017年運(yùn)用在云南龍江特大橋主纜防護(hù)工程上，從運(yùn)行已近三年的效果來(lái)看，其技術(shù)先進(jìn)性、造價(jià)成本、維護(hù)管理等指標(biāo)得到了業(yè)內(nèi)的肯定。

2 大橋主纜結(jié)構(gòu)和環(huán)境特點(diǎn)

2.1 大橋主纜結(jié)構(gòu) 赤水河大橋是習(xí)水至古藺段橫跨川黔兩省高速公路的重要控制性工程，大橋全長(zhǎng) 2237.669 米，跨越赤水河，其中主跨1200m，采用懸索橋設(shè)計(jì)，赤水河至橋面高約 290 米。貴州岸為重力式錨碇，四川岸錨碇為隧道錨，主梁為桁架式梁。貴州岸引橋布置為2×30+4×（4×40）m 的T 型梁，四川岸引橋?yàn)?×33m 現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，大橋索塔的塔柱總高243.5m。

2.2 大橋環(huán)境和氣候條件 赤水河大橋橋址地區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫13.1℃，最冷1月份平均2.4℃，最熱7月份平均氣溫23.1℃，極端最高氣溫34.4℃，極端最低－8.4℃，年平均≥30℃的日數(shù)為14.3天，最低氣溫≤0℃的日數(shù)為33.4 天，平均無(wú)霜期254 天。年平均降雨量為1137.8 毫米，集中于下半年，年平均降雨量日數(shù)日降水量≥0.1 毫米210.3 天，日降水量≥5 毫米的日數(shù)55.3 天，暴雨量日降水量≥50 毫米2.1 天，大暴雨日日降水量≥100 毫米0.4 天，最大一日降水量曾達(dá)178.8 毫米。受大氣環(huán)流及地形等影響，西南大部分地區(qū)的氣候呈現(xiàn)多樣性，“一山分四季，十里不同天”。另外，氣候變化頻繁不穩(wěn)定，災(zāi)害性天氣種類較多，干旱、秋風(fēng)、凌凍、冰雹等頻度大，山區(qū)霧多造成空氣濕度大，這些氣候條件給大橋主纜防護(hù)工藝，特別是除濕體系中的除濕效率提高和參數(shù)優(yōu)化控制提出了更為苛刻的要求。

3 大橋主纜防護(hù)復(fù)合體系需要解決的問(wèn)題

問(wèn)題1：如何結(jié)合氣候特征優(yōu)化除濕工藝及其參數(shù)

本文針對(duì)我國(guó)西南地區(qū)的特定氣候條件和環(huán)境因素，對(duì)主纜纏包帶和干燥空氣除濕復(fù)合防護(hù)體系的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究，結(jié)合大橋所處地區(qū)氣候多變、霧氣重、濕度大的特定條件，對(duì)纏包帶材質(zhì)性能和施工工藝、除濕系統(tǒng)參數(shù)、除濕機(jī)前端保護(hù)平臺(tái)等關(guān)鍵工藝和設(shè)備選型提出了更高的要求。由此，需要統(tǒng)計(jì)和分析大橋地區(qū)每天、每月的溫度、濕度變化數(shù)據(jù)和規(guī)律，比對(duì)除濕系統(tǒng)中的進(jìn)氣、排氣索夾中溫度傳感器、濕度傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為優(yōu)化轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的控制參數(shù)提供依據(jù)，進(jìn)一步提高除濕系統(tǒng)的除濕能力和提高整個(gè)體系運(yùn)行的監(jiān)控效率。

問(wèn)題2：如何有效降低主纜防護(hù)體系的能耗

干燥空氣除濕體系具有主動(dòng)性和有效性的顯著特點(diǎn)，是目前主纜防護(hù)體系的主流，但這類除濕系統(tǒng)方面存在著除濕機(jī)能耗大、熱量利用率低的問(wèn)題，也是擺在業(yè)內(nèi)工程技術(shù)人員面前的一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的難題。破解這個(gè)難題需要系統(tǒng)性地分析各個(gè)因素，包括環(huán)境因素，需要從防護(hù)復(fù)合體系的整體性優(yōu)化、各個(gè)參數(shù)（風(fēng)量、風(fēng)壓、濕度、溫度和時(shí)間等諸多控制參數(shù)）的優(yōu)化和復(fù)雜環(huán)境條件的施工工藝等關(guān)鍵技術(shù)入手，從而合理選型轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)、合理利用除濕機(jī)再生風(fēng)的熱量、合理設(shè)計(jì)送氣管路（降低管路壓損）、合理設(shè)計(jì)進(jìn)/出氣索夾密封和設(shè)定控制運(yùn)行參數(shù)等具體環(huán)節(jié)，才能有效降低除濕系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的能耗，提高除濕系統(tǒng)的運(yùn)行效率和運(yùn)行的可靠性。

總之，本文結(jié)合大橋地區(qū)的氣候條件，通過(guò)改進(jìn)除濕機(jī)的送風(fēng)（處理風(fēng)）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加熱量回收結(jié)構(gòu)，優(yōu)化管路和加強(qiáng)密封來(lái)降低壓力損失，保證處理風(fēng)和再生風(fēng)流量的穩(wěn)定性等諸多設(shè)計(jì)和工藝手段來(lái)提高主纜防護(hù)體系的密封能力和除濕能力。

4 大橋主纜纏包帶密封體系的技術(shù)要點(diǎn)

主纜纏包帶防護(hù)體系主要依賴?yán)p包帶自身的物理性能和熱熔后的密封能力，纏包帶由三層結(jié)構(gòu)組成的，其中上下兩層橡膠體為氯磺化聚乙烯聚合材料，中間層為纖維加強(qiáng)網(wǎng)，三者借助專用裝備和通過(guò)熱壓工藝已形成了一種高彈性、抗老化的復(fù)合材料。

有關(guān)纏包帶材料組成、物理性能測(cè)試和密封性能測(cè)試等已有多篇文獻(xiàn)做了介紹，本文重點(diǎn)介紹纏包帶施工工藝及其技術(shù)要點(diǎn)。

（1）主纜纏包帶施工環(huán)境和施工前準(zhǔn)備 纏包帶施工環(huán)境要求：大氣環(huán)境較為干燥的天氣，濕度不超過(guò)90%，雨天不能施工，環(huán)境溫度低于+5℃必須采取升溫措施。

主纜表面必須干燥，不能有液態(tài)水和冰塊；主纜纏絲表面必須干凈清潔，不能有污垢和銹跡；纏絲表面如有尖銳凸起物要用角磨機(jī)打磨平滑，防止尖角鋒利物刺傷纏包帶。

（2）主纜纏包帶施工基本方法 纏包帶整體應(yīng)從主纜的頂端往下進(jìn)行纏包纏繞作業(yè)，索夾間應(yīng)從下端往上施工。根據(jù)主纜直徑選用相應(yīng)的纏包帶規(guī)格、纏帶機(jī)和加熱裝置，根據(jù)搭接寬度的要求調(diào)整好纏帶機(jī)的螺旋升角，面向索體上端從下往上順時(shí)針或逆時(shí)針進(jìn)行纏繞操作。

（3）主纜索夾附近的施工 由于纏帶機(jī)不能緊靠索夾端面進(jìn)行纏繞操作，需用專用起始纏包帶，手工纏繞主纜一圈后再開(kāi)始手工纏包；起始帶長(zhǎng)度大于主纜周長(zhǎng)5～10cm，起始帶的一側(cè)插入索夾環(huán)縫2～3cm。手工纏包時(shí)，必須保持足夠的張力，由下而上開(kāi)始偏角度纏繞4 圈后并且已達(dá)到52%以上的搭接率后，可以使用纏帶機(jī)進(jìn)行纏繞操作。

（4）更換新纏包帶卷連接要求 一卷纏包帶纏繞完成后，要用正確方式拼接纏包帶（以順時(shí)針安裝為例）。主要操作要點(diǎn)是：保持上一卷纏包帶的張力，解下剩余纏包帶然后切斷；下一卷的起始段插入上一卷的結(jié)尾，深度大于50mm，并用管道膠布粘緊固定（加熱時(shí)務(wù)必要將粘緊連接管道膠布撕下），然后繼續(xù)進(jìn)行纏繞操作；纏包帶保持原位，保持張緊度，同時(shí)攤開(kāi)剩余的纏包帶卷；剪斷纏包帶，以便拼接處在與纜索頂部400mm 寬度范圍之內(nèi)；用管道膠帶將未固定端固定到位，或者用熱氣槍和滾壓輥將未固定端熱焊在重疊尾端；開(kāi)始纏繞新卷時(shí)，使搭接處朝下；如果用管道膠布將未固定端固定在一起，在新卷纏繞約3 圈后要拆下固定接合處的管道膠布。

（5）纏包帶加熱 纏包帶加熱溫度：120℃～130℃，纏包帶加熱壓力：0.2～0.3Mpa，纏包帶加熱時(shí)間：3min/周期，2 個(gè)加熱時(shí)間段作為一個(gè)周期。加熱操作步驟和要點(diǎn)是：將加熱毯包覆到主纜上，連接電源線和溫控線，收緊加熱毯上的收緊帶，在加熱毯充氣口上充氣，一般氣壓力控制在0.2～0.3MPa；充氣完成后開(kāi)始加熱，等溫度顯示儀和時(shí)間到達(dá)設(shè)定值后關(guān)掉電源，必須做到溫度控制與時(shí)間控制的雙控；加熱完成后關(guān)掉電源并釋放氣囊氣壓，解開(kāi)收緊帶，加熱毯旋轉(zhuǎn)90 °～180°，對(duì)同一主纜斷面的中間縫隙進(jìn)行加熱；纏包帶加熱完畢后，需要不受干擾地冷卻，冷卻時(shí)間至少需要15min；對(duì)于小部分不能正確粘結(jié)的部位，使用加熱槍或加熱毯進(jìn)行重新加熱。

5 大橋主纜除濕體系的技術(shù)要點(diǎn)

5.1 主纜除濕體系的基本情況

赤水河大橋主纜系統(tǒng)將大橋每側(cè)的主纜分為2 個(gè)除濕區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域采用1 套除濕系統(tǒng)，維持每個(gè)區(qū)域主纜內(nèi)部的干燥空氣的循環(huán)運(yùn)行。主纜除濕系統(tǒng)在兩座主塔內(nèi)各布置一套空氣制備站，除濕機(jī)選用LBCST-1100P 型，處理風(fēng)量為1000m3/h，再生風(fēng)量為530m3/h，除濕量7.2Kg/h，加熱功率6.75Kw。

干燥空氣通過(guò)送氣管道沿主纜送入設(shè)于大橋主纜上的12 處索夾的進(jìn)氣口，送入主纜的干燥空氣滲透進(jìn)入主纜鋼絲縫隙后帶走水分，再通過(guò)主纜索夾上的排氣口排出，完成主纜除濕空氣流動(dòng)的整個(gè)過(guò)程。主纜除濕系統(tǒng)包括除去微顆粒的過(guò)濾器、除去空氣中水分的轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)（包括加熱器、處理風(fēng)風(fēng)機(jī)、再生風(fēng)風(fēng)機(jī)）、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、冷卻器、干燥空氣分配箱、進(jìn)氣索夾、排氣索夾、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)監(jiān)控等組成。外部空氣在過(guò)濾器除去顆粒，然后經(jīng)除濕機(jī)進(jìn)行除濕，干燥空氣（處理風(fēng)）由羅茨鼓風(fēng)機(jī)送到冷卻器，經(jīng)冷卻器冷卻到60℃以下，經(jīng)分氣箱送入每一個(gè)進(jìn)氣索夾，氣流流量通過(guò)設(shè)于分氣箱處的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)至規(guī)定值，從進(jìn)氣索夾送入主纜。每一個(gè)進(jìn)氣索夾處都配有壓力傳感器，送入主纜內(nèi)的干空氣壓強(qiáng)不超過(guò)3000Pa。進(jìn)氣索夾處還設(shè)有安全保護(hù)閥，防止送入主纜的氣壓過(guò)高。

5.2 主纜除濕系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

在上述除濕系統(tǒng)中存在以下幾點(diǎn)可利用熱能：除濕機(jī)處理風(fēng)出風(fēng)口高溫空氣熱能的利用、再生風(fēng)出風(fēng)口高溫空氣熱能的利用、除濕機(jī)組內(nèi)部殘留熱能的利用，基于這樣的考慮，本文提出了一種充分利用除濕機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，其基本原理簡(jiǎn)述如下：

除濕系統(tǒng)安放在封閉的空間內(nèi)工作，室內(nèi)裝有溫度控制器來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，降低除濕系統(tǒng)在工作中所受外界溫度變化的影響，通過(guò)進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口與外界進(jìn)行空氣交換，在進(jìn)風(fēng)口出裝有過(guò)濾網(wǎng)，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量?？諝膺M(jìn)入除濕機(jī)前需要經(jīng)過(guò)除濕系統(tǒng)中的過(guò)濾器進(jìn)行進(jìn)一步過(guò)濾，從而提高處理風(fēng)和再生風(fēng)質(zhì)量，不僅提高除濕機(jī)的使用壽命，而且提高除濕效率。并且修改了原先除濕系統(tǒng)設(shè)備通過(guò)管道連接，對(duì)主纜除濕設(shè)備進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化改變除濕機(jī)送風(fēng)管路結(jié)構(gòu)，對(duì)除濕機(jī)管路壓損的影響，優(yōu)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡量減少管路的壓力損失，以保證處理風(fēng)和再生風(fēng)流量的穩(wěn)定。再生風(fēng)進(jìn)口的冷空氣能夠?qū)Τ凉裣到y(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行降溫，處理風(fēng)出口多余熱能也能傳遞給再生風(fēng)進(jìn)行預(yù)加熱，使得主纜除濕系統(tǒng)，不會(huì)因?yàn)闊崮艿臒o(wú)法及時(shí)擴(kuò)散，導(dǎo)致重復(fù)啟停，再生風(fēng)吸收了除濕系統(tǒng)內(nèi)部熱能和處理風(fēng)多余的熱能，降低了再生加熱的功率。

綜上所述主纜除濕系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)改進(jìn)后可利用的熱能得到充足利用、穩(wěn)定了主纜送氣風(fēng)量、保護(hù)主纜除濕設(shè)備，集成式的布置使得設(shè)備布置更加統(tǒng)一美觀便于后期的維護(hù)保養(yǎng)。

6 結(jié)語(yǔ)

繼云南龍江特大橋的主纜防護(hù)工程之后，赤水河大橋也采用了“熱熔纏包帶+干燥空氣除濕”復(fù)合防護(hù)體系和施工工藝，工程實(shí)例說(shuō)明：大跨進(jìn)懸索橋主纜防護(hù)系統(tǒng)利用纏包帶體系能夠很好的對(duì)主纜進(jìn)行防腐工作，并且纏包帶體系能夠很好的和主纜除濕系統(tǒng)相配合，結(jié)合大橋環(huán)境特點(diǎn)采用復(fù)合防護(hù)體系，今后會(huì)有更多的實(shí)橋應(yīng)用案例。赤水河大橋?qū)χ骼|采用熱熔纏包帶進(jìn)行防護(hù)時(shí)，除了對(duì)纏包帶材料、性能進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)之外，對(duì)纏包機(jī)操作的施工流程和工藝要點(diǎn)，以及纏包機(jī)無(wú)法操作區(qū)域的作業(yè)要點(diǎn)做出了進(jìn)一步的規(guī)范，為國(guó)內(nèi)推廣和制定熱熔纏包帶作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了實(shí)踐和探索。赤水河大橋?qū)χ骼|采用除濕體系進(jìn)行防護(hù)時(shí)，考慮了大橋所處區(qū)域環(huán)境的氣候特點(diǎn)優(yōu)化了除濕系統(tǒng)的布局和工作參數(shù)，并對(duì)傳統(tǒng)除濕系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，充分回收了除濕系統(tǒng)自身工作產(chǎn)生的熱量并進(jìn)行了合理的利用，大大提升了除濕系統(tǒng)的除濕能力。