平行鋼絲斜拉索錨端防護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)及維護(hù)設(shè)計(jì)研究

黃振東

（北京九通衢檢測(cè)技術(shù)股份有限公司，北京 100070）

1 引言

目前，國(guó)內(nèi)平行鋼絲斜拉索預(yù)埋管積水和滲漏問題一直是斜拉橋梁端防腐的難題。以往的斜拉索梁端預(yù)埋管防腐設(shè)計(jì)方案大多采用“單一填充”的方案，即僅在預(yù)埋管內(nèi)填充防腐油脂、發(fā)泡材料等。近年來(lái)，檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)此種單一填充設(shè)計(jì)方式在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中暴露出許多問題，如一定年限內(nèi)，由于溫度及斜拉索的振動(dòng)，不銹鋼防水罩存在開焊，封口膠開裂、失效，發(fā)泡材料降解、出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象，由于雨水滲入會(huì)使泡沫膨脹、硬化，導(dǎo)致后期維護(hù)十分困難。

2 橋梁概況

浙江某跨江斜拉橋?yàn)槌鞘锌焖俾飞弦蛔p塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋。橋梁全長(zhǎng)713m，全寬45m，主橋跨徑組合為95.5m+222m+95.5m，斜拉索采用Φ7鍍鋅高強(qiáng)平行鋼絲成品索，拉索采用雙層PE護(hù)套，兩端均采用帶外螺紋的張拉端冷鑄錨。全橋共設(shè)斜拉索144根，規(guī)格由Φ7×151～ 295根不等，最長(zhǎng)斜拉索為主跨C18號(hào)索，索長(zhǎng)約122m。橋梁于2008年9月開通運(yùn)營(yíng)。

3 平行鋼絲斜拉索體系的結(jié)構(gòu)組成

為了對(duì)斜拉索進(jìn)行精確有效的檢測(cè)和深度分析病害，需在此之前識(shí)別斜拉索體系結(jié)構(gòu)，平行鋼絲斜拉索體系分為三個(gè)主要部分：

（1）錨固段。包括張拉端與固定端，張拉端由錨杯、錨圈、錨墊板、錨頭防護(hù)罩等組成，固定端由錨杯、螺母、錨墊板、錨頭防護(hù)罩等組成。

（2）過(guò)渡段。由連接筒（預(yù)埋管）、減震器、防水罩等組成。

（3）自由段。由高強(qiáng)鋼絲、纏包帶、熱擠壓PE護(hù)套等組成。

4 錨端防護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果

盡管斜拉索在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了防腐、防滲漏等防護(hù)問題，也配備了相應(yīng)的防護(hù)體系，如不銹鋼防護(hù)罩、密封罩、預(yù)埋管內(nèi)填充防腐油脂等。但許多采用平行鋼絲斜拉索的斜拉橋在經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng)后，拉索體系仍然出現(xiàn)了不同程度的病害現(xiàn)象。本次通過(guò)對(duì)平行鋼絲斜拉索體系的外觀、爬索及開錨檢測(cè)發(fā)現(xiàn)以下病害：

（1）錨固段。檢查發(fā)現(xiàn)主要病害為上、下錨頭防腐油脂失效（老化變質(zhì)、油脂不足或缺失），下錨頭防護(hù)罩積水，上、下錨頭錨墊板銹蝕，下錨頭防水墊圈老化，下錨頭漏油（見圖1～ 4）。

圖1 防腐油脂缺失

圖2 防腐油脂變質(zhì)

圖3 防護(hù)罩內(nèi)積水

圖4 防水墊圈老化

（2）過(guò)渡段。檢查發(fā)現(xiàn)主要病害為鋼錨管銹蝕、鋼錨管積水、防水罩密封膠開裂、防水罩開焊、鋼護(hù)套密封膠開裂（見圖5～ 8）。

圖 5 鋼錨管內(nèi)積水

圖 6 防水罩密封膠開裂

圖 7 不銹鋼防水罩開焊

圖 8 鋼護(hù)套密封膠開裂

（3）自由段。檢查發(fā)現(xiàn)主要病害為PE護(hù)套存在淺劃痕。

5 病害原因分析

本次檢測(cè)的問題主要為預(yù)埋管及下錨頭積水、防腐油脂失效問題。主要原因包括橋面上、下兩部分防護(hù)系統(tǒng)失效。

（1）橋面以上防水系統(tǒng)失效。防水罩上口密封膠開裂失效、防水罩開焊、鋼護(hù)套上口密封膠開裂失效均會(huì)導(dǎo)致雨水流入預(yù)埋管內(nèi)并導(dǎo)致預(yù)埋管內(nèi)防腐油脂乳化、失效，雨水經(jīng)預(yù)埋管向下流并帶出部分防護(hù)油脂，進(jìn)而造成下錨頭積水、防腐油脂失效、漏油等病害。

（2）橋面以下防水系統(tǒng)失效。錨頭防護(hù)罩內(nèi)密封圈老化失效，外界雨水會(huì)從老化失效的密封圈縫隙進(jìn)入錨頭內(nèi)，進(jìn)而造成下錨頭積水。

6 錨端系統(tǒng)維護(hù)方案

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，斜拉索錨端系統(tǒng)維護(hù)工程主要解決雨水滲漏及斜拉索防腐問題。維護(hù)工程包括過(guò)渡段及錨固段兩大部分。

6.1 過(guò)渡段維護(hù)

（1）對(duì)原不銹鋼防水罩開焊處進(jìn)行補(bǔ)焊打磨處理。

（2）提升不銹鋼防水罩及上方鋼護(hù)套后，更換預(yù)埋管內(nèi)的防腐油脂，其工藝為：采用油脂加注機(jī)，高壓作用下利用輸油管把新油脂灌送到鋼錨管底，把舊油脂擠壓上來(lái)，完成油脂更換。

（3）油脂更換后，用非硫化型阻蝕密封膏在預(yù)埋管上端口進(jìn)行密封處理，進(jìn)一步防止雨水滲入預(yù)埋管內(nèi)。在密封處理前，預(yù)埋管上端口應(yīng)預(yù)留20cm左右厚的密封位置。非硫化型阻蝕密封膏需具有足夠的耐熱性、耐低溫性和粘附率。

（4）對(duì)不銹鋼防水罩及鋼護(hù)套進(jìn)行復(fù)位，并在防水罩上口及鋼護(hù)套上口用硫化型密封膠封口。硫化型密封膠需要有足夠的拉伸性能和耐老化性能，若膠體伸長(zhǎng)率不夠，在熱脹冷縮和斜拉索振動(dòng)作用下，會(huì)導(dǎo)致膠體撕裂拉開，同時(shí)，膠體與基體接觸面積需足夠大，若膠體與基體上或下接觸面積小，相同受力作用下，接觸面積小的一方膠體會(huì)先開裂。

（5）在原不銹鋼防水罩上增設(shè)橡膠防雨罩，并用密封膠進(jìn)行端口防護(hù)，進(jìn)一步加強(qiáng)防水性能。

（6）對(duì)預(yù)埋管（鋼錨管）外表進(jìn)行除銹刷漆處理。

6.2 錨固段維護(hù)

（1）更換上、下錨頭內(nèi)防腐油脂。

（2）更換上、下錨頭內(nèi)防水墊圈。

（3）對(duì)錨墊板進(jìn)行除銹、刷漆處理。

（4）對(duì)缺失、松動(dòng)的錨杯蓋及防護(hù)罩螺栓進(jìn)行補(bǔ)裝、擰緊處理。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在預(yù)埋管上端口填充非硫化型阻蝕密封膏，原不銹鋼防水罩上設(shè)計(jì)一個(gè)橡膠防雨罩，這種采用“防腐油脂或者發(fā)泡材料等填充物+非硫化型阻蝕密封膏+不銹鋼防水罩+橡膠防雨罩”的設(shè)計(jì)是一種更為有效的防水方案，此種防水方案在同類斜拉索橋型維護(hù)中具有一定借鑒意義。