鋼管混凝土拱橋鋼結(jié)構(gòu)涂裝防護(hù)施工技術(shù)研究

陳冠名

摘要：為了保證鋼橋在設(shè)計(jì)年限內(nèi)達(dá)到長效防腐和安全性的要求，對(duì)涂裝防腐施工技術(shù)的研究是十分有必要的。文章以平南三橋?yàn)槔?，從涂裝防護(hù)體系、涂裝施工工藝流程及要點(diǎn)、涂裝防護(hù)施工技術(shù)規(guī)程及控制重點(diǎn)等方面，介紹了超大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋和鋼格子梁的涂裝防護(hù)施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鋼管混凝土拱橋;涂裝防護(hù);施工技術(shù);控制要點(diǎn)

中國分類號(hào)：U448.34文章標(biāo)識(shí)碼：A401534

0 引言

隨著我國公路鋼橋事業(yè)的不斷發(fā)展，涂裝防腐技術(shù)在不斷地完善和進(jìn)步，鋼橋的涂料保護(hù)壽命也從最開始的2～3年，到如今發(fā)展為涂裝防腐設(shè)計(jì)保護(hù)年限>30年，免維修周期為15年[1]。涂裝防護(hù)是鋼橋建設(shè)中不可缺少的環(huán)節(jié)，其直接影響了鋼橋的長效防腐和安全性。隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，大跨度鋼橋的建設(shè)對(duì)涂裝防腐提出更高的要求，涂裝防腐既要滿足長效防腐和安全性的要求，又對(duì)漆膜厚度、涂料選擇、表面處理、性價(jià)比等提出了更高的要求，所以鋼橋涂裝防護(hù)施工的控制就顯得尤為重要[2]。大跨度鋼橋的不斷出現(xiàn)，使得涂裝防護(hù)的研究課題也越來越得到重視，本文以平南三橋的涂裝防腐施工為例，希望通過對(duì)平南三橋鋼管拱肋及鋼格子梁的涂裝防護(hù)施工技術(shù)的研究，闡述大跨度鋼管混凝土拱橋鋼結(jié)構(gòu)涂裝防護(hù)施工技術(shù)及質(zhì)量控制重點(diǎn)。

1 工程概況

平南三橋主橋采用主跨575 m中承式鋼管混凝土拱橋，橋面梁為“工”型格子梁，主要涂裝施工對(duì)象為鋼管拱肋和鋼格子梁。涂裝工序分為：節(jié)段轉(zhuǎn)至涂裝車間后按照所處區(qū)域配套體系進(jìn)行涂裝，依次完成噴砂、鋼管拱肋外表面噴鋁（鋼格子梁噴涂底漆）、中間漆、面漆，涂裝完后進(jìn)行存放和轉(zhuǎn)運(yùn)。見圖1、圖2。

2 涂裝防腐體系

2.1 防腐年限要求

根據(jù)橋位所處的腐蝕環(huán)境，管式桿件和板式桿件受力狀況不同，本橋采用了不同的防腐體系，鋼管混凝土拱橋所有外露鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件部分均要求噴砂除銹和防腐涂裝[3]，且均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的保護(hù)年限>30年，免維修周期15年。

2.2 涂裝前鋼結(jié)構(gòu)表面要求

2.1.1 涂裝前鋼結(jié)構(gòu)外表面清磨要求

鋼管拱肋及鋼格子梁結(jié)構(gòu)完工后需進(jìn)行外表面清磨才能進(jìn)入涂裝車間，表面清磨包括對(duì)鋼結(jié)構(gòu)外表面飛濺、焊渣、焊瘤、電弧擦傷、焊縫、麻坑劃痕、缺口、焊縫缺陷等修補(bǔ)、打磨，同時(shí)清理表面附著物及雜物，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行鹽分測(cè)試[4]。為保證涂裝質(zhì)量，在鋼管拱肋和鋼格子梁節(jié)段進(jìn)入涂裝車間前，還需對(duì)鋼梁鋼板切邊，其他鋒利棱角、尖角部位進(jìn)行倒角處理，要求使用角向磨光機(jī)打磨至R2 mm以上圓弧，同時(shí)要求去除鋼板和螺栓孔邊角毛刺。

2.1.2 各結(jié)構(gòu)部位噴砂除銹等級(jí)及粗糙度要求（表1）

2.3 鋼管混凝土鋼橋鋼結(jié)構(gòu)涂裝層配套體系（表2）

3 涂裝防護(hù)施工流程

3.1 主拱拱肋節(jié)段廠內(nèi)涂裝防護(hù)施工工藝流程

（1）主拱拱肋節(jié)段進(jìn)噴砂房前，對(duì)涂裝房內(nèi)預(yù)設(shè)的鋼墩布置點(diǎn)進(jìn)行噴砂除銹和底漆施工，墩位點(diǎn)涂裝完成后，將節(jié)段轉(zhuǎn)運(yùn)至涂裝車間，按照墩位預(yù)處理位置落墩。

（2）主拱拱肋節(jié)段進(jìn)行噴砂除銹施工后要求鋼結(jié)構(gòu)表面除銹等級(jí)達(dá)到Sa3.0級(jí)，噴砂除銹施工前一般采用遮蔽的形式保護(hù)工地焊接坡口。噴砂除銹施工完成后需對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行粗糙度及清潔度檢查，檢查合格則可在清砂后進(jìn)行電弧噴鋁施工。

（3）鋼結(jié)構(gòu)噴砂除銹完工后8 h內(nèi)進(jìn)行外表面的電弧噴鋁施工，鋁層厚度為160 [WTBZ]μm，層數(shù)為1層，噴鋁施工過程中如果發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)表面有局部返銹的應(yīng)及時(shí)遮蔽隔離，等其他完好的外表面噴鋁施工完成后再對(duì)返銹面重新進(jìn)行打磨除銹，局部返銹面除銹達(dá)到Sa3.0級(jí)后再進(jìn)行噴鋁施工。噴砂除銹完工后需對(duì)主拱拱肋節(jié)段外表面進(jìn)行鋁層厚度、鋁層附著力及外觀檢查，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求后可進(jìn)行下一道工序。

（4）主拱拱肋節(jié)段完成噴鋁施工并檢查合格后可進(jìn)行環(huán)氧封閉漆施工，主拱拱肋主體結(jié)構(gòu)外表面環(huán)氧封閉漆涂層厚度為160 [WTBZ]μm，層數(shù)為1層，同時(shí)需對(duì)主拱拱肋的檢修道噴涂1層厚度為80 [WTBZ]μm的環(huán)氧富鋅底漆。主體結(jié)構(gòu)的環(huán)氧封閉漆及檢修道的環(huán)氧富鋅底漆施工完工后需分別對(duì)其外表面的油漆層進(jìn)行涂層厚度、附著力及外觀的檢查，相對(duì)應(yīng)的油漆層各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求后可進(jìn)行下一道工序。

（5）主拱拱肋節(jié)段外表面中間漆施工中需對(duì)主體結(jié)構(gòu)噴涂兩層涂層厚度為50 [WTBZ]μm的環(huán)氧云鐵中間漆，同時(shí)對(duì)檢修道噴涂3層單層厚度為60 [WTBZ]μm環(huán)氧云鐵中間漆。環(huán)氧云鐵中間漆完工后對(duì)其外表面的油漆層進(jìn)行涂層厚度、附著力及外觀的檢查，相對(duì)應(yīng)的油漆層各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求后可進(jìn)行下一道工序。

（6）主拱拱肋節(jié)段外表面氟碳面漆施工，廠內(nèi)進(jìn)行2層單層厚度為40 [WTBZ]μm的面漆噴涂，面漆完工后進(jìn)行涂層厚度、附著力、外觀檢查，合格后進(jìn)行存放，廠內(nèi)主拱拱肋涂裝完工，可發(fā)運(yùn)至橋址進(jìn)行吊裝。

3.2 鋼格子梁節(jié)段廠內(nèi)涂裝防護(hù)施工工藝流程

（1）墩位預(yù)處理。

（2）鋼格子梁節(jié)段進(jìn)行噴砂除銹施工后要求工字梁外表面除銹等級(jí)達(dá)到Sa2.5級(jí)，高強(qiáng)螺栓連接處的摩擦面要求達(dá)到Sa3.0級(jí)。

（3）高強(qiáng)螺栓連接處的摩擦面進(jìn)行無機(jī)富鋅防銹防滑涂料噴涂施工，涂層單層厚度為80 [WTBZ]μm，層數(shù)為1層。

（4）鋼格子梁節(jié)段外表面環(huán)氧富鋅底漆施工（除了剪力釘面外），涂層厚度為80 [WTBZ]μm，層數(shù)為1層。

（5）鋼格子梁節(jié)段外表面環(huán)氧云鐵中間漆施工，涂層單層厚度為60 [WTBZ]μm，層數(shù)為3層。

（6）鋼格子梁節(jié)段外表面氟碳面漆施工，廠內(nèi)進(jìn)行2層單層厚度為40 [WTBZ]μm的面漆噴涂施工（不含人行道頂面）。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)吊裝后涂裝防護(hù)施工工藝流程

（1）吊裝現(xiàn)場(chǎng)工地焊縫完成焊接后進(jìn)行焊縫處的涂裝防護(hù)施工。

（2）涂裝前采用手工除銹的方式對(duì)焊縫表面進(jìn)行除銹，主拱拱肋焊縫處要求除銹等級(jí)達(dá)到St3.0級(jí)或St2.5級(jí)，鋼格子梁對(duì)接縫及高強(qiáng)螺栓面除銹等級(jí)均要求達(dá)到St3.0級(jí)。

（3）鋼結(jié)構(gòu)表面除銹合格后進(jìn)行單層厚度為80 [WTBZ]μm的環(huán)氧富鋅底漆噴涂施工，底漆完工后進(jìn)行涂層厚度、附著力、外觀檢查，合格后進(jìn)行下一道工序。

（4）底漆完成后高強(qiáng)螺栓連接面拼接板四周采用硫化型橡膠密封劑進(jìn)行密封，密封膠截面成等腰三角形。

（5）鋼結(jié)構(gòu)工地焊縫處環(huán)氧云鐵中間漆噴涂施工，涂層為3層，單層厚度為30 [WTBZ]μm。中間漆完工后進(jìn)行涂層厚度、附著力、外觀檢查，合格后進(jìn)行下一道工序。

（6）鋼結(jié)構(gòu)工地焊縫處最后進(jìn)行2層單層厚度為40 [WTBZ]μm的氟碳面漆的噴涂。面漆完工后進(jìn)行涂層厚度、附著力、外觀檢查。

（7）最后進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)所有節(jié)段的損傷涂層修補(bǔ)。

4 涂裝防護(hù)施工技術(shù)規(guī)程及控制重點(diǎn)

4.1 施工前階段

4.1.1 涂料的要求

（1）涂料采購回廠規(guī)定

涂料品種、規(guī)格、技術(shù)性能指標(biāo)等由供應(yīng)商提供，并且必須滿足設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求，此外供應(yīng)商還需出具涂料完整的出廠質(zhì)量合格證明書和出廠檢驗(yàn)證明材料。供應(yīng)商需對(duì)其提供涂料的質(zhì)量及穩(wěn)定性負(fù)責(zé)，并安排技術(shù)代表駐廠。采購回廠的涂料取得監(jiān)理工程師的認(rèn)可后，還需將樣品送到有資質(zhì)的檢測(cè)部門進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的復(fù)檢。

（2）涂料取樣規(guī)定

涂裝購置方直接從采購回廠的成品罐中取樣，取樣過程要在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師、涂裝施工方、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、涂料提供商見證下進(jìn)行。

（3）涂料使用規(guī)定

不允許投入使用未經(jīng)驗(yàn)收合格的涂料;不允許領(lǐng)用未按要求完成所有試驗(yàn)及相對(duì)應(yīng)檢測(cè)報(bào)告未收到和未驗(yàn)證的涂料。

4.1.2 施工作業(yè)人員的要求

涉及涂裝作業(yè)的特殊工種必須持證上崗;特殊工種工作人員上崗前須通過技能考核認(rèn)定后方可上崗作業(yè);正式施工前對(duì)噴砂除銹、電弧噴鋁、油漆噴涂施工等的特殊工種作業(yè)人員、檢驗(yàn)和試驗(yàn)人員組織關(guān)于工藝、安全、質(zhì)量、環(huán)保等方面的培訓(xùn)和交底會(huì)。

4.1.3 涂裝設(shè)備的要求

用于噴砂、噴鋁、噴漆的砂槍、便攜式噴砂槍，真空吸塵器和砂輪機(jī)，高壓無氣噴漆泵，電弧噴涂機(jī)，噴嘴、軟管等設(shè)備應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，并且保證其質(zhì)量和完好性。

4.2 廠內(nèi)涂裝施工階段

4.2.1 噴砂除銹施工質(zhì)量控制重點(diǎn)

（1）噴砂除銹施工的環(huán)境要求：作業(yè)環(huán)境溫度在5℃～38 ℃，車間內(nèi)的相對(duì)濕度<80%，鋼結(jié)構(gòu)表面溫度高于施工環(huán)境露點(diǎn)溫度3 ℃以上。可采用干濕溫度計(jì)和露點(diǎn)對(duì)照表檢測(cè)施工環(huán)境溫度，采用干濕溫度計(jì)和露點(diǎn)對(duì)照表檢測(cè)相對(duì)濕度，采用紅外測(cè)溫儀檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)表面溫度。當(dāng)噴砂除銹施工環(huán)境不能滿足要求時(shí)，要求停止作業(yè)或采取相應(yīng)的處理措施。

（2）噴砂除銹完成后，噴鋁及噴漆施工前，要求處理鋼結(jié)構(gòu)表面影響涂層服役性能的焊渣、焊瘤、毛刺及其他表面缺陷。

（3）一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)二次表面處理完成后4 h內(nèi)是涂層施工的最佳時(shí)間。當(dāng)出現(xiàn)相對(duì)濕度<60%的情況時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況延長噴涂施工的時(shí)間，但不應(yīng)超過12 h。無論完成噴砂除銹后鋼結(jié)構(gòu)擱置多長時(shí)間，只要表面出現(xiàn)返繡現(xiàn)象，必須重新除銹后才能進(jìn)行涂裝。

4.2.2 電弧噴鋁施工質(zhì)量控制重點(diǎn)

（1）電弧噴鋁施工要求溫度在5 ℃～38 ℃，相對(duì)濕度<80%，鋼結(jié)構(gòu)表面溫度高于施工環(huán)境露點(diǎn)溫度3 ℃以上，當(dāng)施工環(huán)境不能滿足要求時(shí)，停止施工或采用高速鼓風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)等調(diào)整涂裝車間環(huán)境，噴鋁施工環(huán)境溫度在-5 ℃～5 ℃時(shí)，可采用冬用型低溫固化劑產(chǎn)品。

（2）電弧噴鋁處理工藝要求應(yīng)符合《熱噴涂金屬和其他無機(jī)覆蓋層鋅、鋁及其合金》（GB/T9793-2012）[5]標(biāo)準(zhǔn)。

（3）鋼結(jié)構(gòu)二次表面處理完成后8 h內(nèi)是電弧噴鋁施工的最佳時(shí)間，噴鋁過程中發(fā)現(xiàn)局部作業(yè)面返銹應(yīng)采用薄鐵皮隔離，待噴鋁完成并返沖砂修補(bǔ)后噴鋁。

（4）熱噴鋁施工采用多層涂層疊加噴涂的施工工藝，在下一層噴涂施工前，及時(shí)修復(fù)缺陷面。

4.2.3 油漆層噴涂施工質(zhì)量控制重點(diǎn)

（1）油漆噴涂施工的環(huán)境要求：作業(yè)環(huán)境溫度在5 ℃～38 ℃（環(huán)氧封閉漆為10 ℃～38 ℃），車間內(nèi)的相對(duì)濕度<80%，鋼結(jié)構(gòu)表面溫度高于施工環(huán)境露點(diǎn)溫度3 ℃以上。氟碳面漆施工時(shí)，環(huán)境溫度不允許低于5 ℃。其他油漆涂層施工環(huán)境溫度在-5 ℃～5 ℃時(shí)，采用冬用型低溫固化劑產(chǎn)品或其他措施。當(dāng)施工環(huán)境不能滿足要求時(shí)，停止施工或采用高速鼓風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)等調(diào)整涂裝車間環(huán)境。漆膜的固化過程中也要避免灰、砂、鹽和腐蝕性物質(zhì)混入涂膜中。在外場(chǎng)作業(yè)時(shí)應(yīng)避免在可能導(dǎo)致涂裝缺陷的天氣環(huán)境下進(jìn)行涂裝施工，比如風(fēng)、雨、雪等天氣。

（2）油漆噴漆前，需對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面的噴涂死角以及油漆難附著的地方進(jìn)行預(yù)涂。

（3）涂裝車間內(nèi)噴漆前，需對(duì)工件表面的工地預(yù)留焊接口處進(jìn)行退層階梯遮蔽保護(hù)：從坡口邊緣向母材外表面，依次預(yù)留出母材寬100 mm、底漆寬300 mm的遮蔽保護(hù)，第一道中間漆寬100 mm的遮蔽保護(hù)，第二道中間漆寬100 mm的遮蔽保護(hù)。

（4）涂裝施工采用高壓無氣噴涂時(shí)，稀釋劑與涂料體積的配比應(yīng)按產(chǎn)品說明書上的要求調(diào)制。需更換稀釋劑的用量和品種時(shí)，應(yīng)報(bào)備監(jiān)理工程師，在取得監(jiān)理工程師的批準(zhǔn)后方可變更。

（5）涂料的最小復(fù)涂間隔及混合適用期應(yīng)根據(jù)涂料廠家提供的說明書及本橋的《涂裝試驗(yàn)大綱》的要求確定。為了確保涂裝的質(zhì)量，施工時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格按照涂層的最小復(fù)涂間隔進(jìn)行涂層的覆蓋，并在油漆的適用期內(nèi)使用油漆，嚴(yán)禁使用超過適用期的油漆。

4.3 廠內(nèi)涂裝成品的儲(chǔ)存及養(yǎng)護(hù)

鋼結(jié)構(gòu)完成面漆施工及檢驗(yàn)后宜儲(chǔ)存在恒溫、干燥、通風(fēng)的室內(nèi)，工地預(yù)留焊接口處應(yīng)做好退層階梯遮蔽保護(hù)，廠內(nèi)發(fā)現(xiàn)有破損面及缺陷時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

4.4 吊裝現(xiàn)場(chǎng)涂裝要求

4.4.1 吊裝現(xiàn)場(chǎng)涂裝各道工序控制重點(diǎn)

吊裝現(xiàn)場(chǎng)除銹及各道油漆層施工重點(diǎn)參照本文4.2節(jié)廠內(nèi)涂裝施工階段的內(nèi)容。

4.4.2 吊裝現(xiàn)場(chǎng)損傷面修補(bǔ)要求

節(jié)段吊裝成橋后需對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面因施工、運(yùn)輸、吊卸、存儲(chǔ)及安裝過程產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行修復(fù)。損傷面進(jìn)行涂裝修復(fù)前需手工打磨處理至除銹等級(jí)St2.5級(jí)或St3.0，修復(fù)面要求略大于損傷面積，鋼結(jié)構(gòu)不同部位的修復(fù)涂裝工序均按該部位在廠內(nèi)涂裝配套體系進(jìn)行，各層油漆的檢測(cè)方法也與廠內(nèi)完工的檢測(cè)方法一致。

4.4.3 高強(qiáng)螺栓連接面涂裝要求

按規(guī)范《鋼板栓接面抗滑移系數(shù)的測(cè)定》（GB/T34478-2017）的要求，高強(qiáng)螺栓無機(jī)富鋅防銹防滑涂漆涂裝面要求廠內(nèi)試板的抗滑移系數(shù)試驗(yàn)值≥0.55，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)應(yīng)≥0.45[6]?，F(xiàn)場(chǎng)高強(qiáng)螺栓安裝完成并檢驗(yàn)合格后，4 d內(nèi)要求完成拼接處的母材、連接板及高強(qiáng)螺栓等外露面的油漆施工。

4.4.4 高強(qiáng)螺栓連接面處板縫處理要求

吊裝現(xiàn)場(chǎng)的高強(qiáng)螺栓安裝完成后，及時(shí)對(duì)連接板和鋼格子梁腹板貼合的板縫處使用硫化型橡膠密封劑進(jìn)行密封，以防止水汽從銹連接板與鋼結(jié)構(gòu)貼合面侵入內(nèi)部。

4.4.5 吊裝現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接縫涂裝施工要求

節(jié)段出廠前應(yīng)對(duì)工地焊接口的對(duì)接縫進(jìn)行遮蔽保護(hù)和退層階梯處理，工地對(duì)接縫焊接完成后應(yīng)打磨處理至除銹等級(jí)St3.0級(jí)。

5 結(jié)語

在涂裝防護(hù)施工中，對(duì)涂裝施工過程的質(zhì)量控制是鋼結(jié)構(gòu)涂裝防護(hù)的重點(diǎn)，涂裝業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為：良好的施工過程控制要比選用高性能的涂料更重要。有效的涂裝施工質(zhì)量控制可以明顯延長涂層的使用壽命，進(jìn)而延長鋼結(jié)構(gòu)橋梁的使用壽命。作為鋼結(jié)構(gòu)涂裝防護(hù)施工的工作者，無論是施工方還是監(jiān)理方，都應(yīng)該在涂裝防護(hù)體系的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照涂裝作業(yè)的施工方法、相關(guān)規(guī)范及技術(shù)規(guī)程、質(zhì)量檢測(cè)與質(zhì)量管理方法對(duì)涂裝防護(hù)施工全過程進(jìn)行質(zhì)量把控。

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