彭琳琳

(中交二航局第四工程有限公司 安徽 蕪湖 241000)

斜拉索防腐新措施

彭琳琳

(中交二航局第四工程有限公司 安徽 蕪湖 241000)

根據(jù)德國(guó)交通部門有關(guān)規(guī)定，通過斜拉索鋼絲表面粉刷400μm油漆從而達(dá)到防腐目的。在斜拉索表面修復(fù)和刷漆方面，其主要途徑采用固定或移動(dòng)式平臺(tái)（如腳手架）進(jìn)行整根拉索粉刷作業(yè)，這種方式將對(duì)現(xiàn)有橋梁的正常運(yùn)營(yíng)造成一定影響。在管道防護(hù)方面一般采用丁基橡膠帶（Butyl Rubber Tapes），若斜拉索防腐也采用該類方式，那么維修設(shè)備和工作量將顯著減少。由于采用自動(dòng)化包裹設(shè)備，不再需要相關(guān)的工作平臺(tái)和起重設(shè)備，省時(shí)省力且對(duì)交通的影響明顯減少。本文提出了這種經(jīng)濟(jì)型斜拉索防腐新措施，并在兩座斜拉橋得到了應(yīng)用，為以后類似工程提供參考。

防腐；健康監(jiān)測(cè)；密封鋼絲；丁基橡膠帶；測(cè)試；目測(cè)；包裹設(shè)備

1 概述

1.1 斜拉索涂裝防腐

根據(jù)德國(guó)關(guān)于密封鋼絲外部防腐的有關(guān)規(guī)定和指南，僅允許采用表面涂裝防腐體系，類似的防腐體系也在其他國(guó)家得到應(yīng)用。其基本要求包括以下幾點(diǎn)：

1.鋼絲表面清理、扭絞及電鍍均為精致作業(yè)；

2.電鍍鋼絲和未電鍍鋼絲需分別進(jìn)行四層和五層涂漆，涂漆層厚度分別為410μm和460μm；

3.在斜拉橋建成后，至少在斜拉索外表面進(jìn)行防腐；

4.每一層涂漆必須具有一定硬度后才能進(jìn)行下一層涂漆；

5.斜拉索最低表面溫度為5度和露點(diǎn)為3K。

通過采用固定或移動(dòng)式平臺(tái)方式確保整根斜拉索均滿足以上規(guī)范要求。由于環(huán)保意識(shí)，平臺(tái)作業(yè)需要處于相對(duì)封閉的空間，特別在高塔或斜拉索體系空間布置復(fù)雜的情況下，這部分費(fèi)用占斜拉索防腐費(fèi)用的較大比例。

1.2 密封鋼絲的防腐探討

在德國(guó)邊境城市凱爾市和法國(guó)斯特拉斯堡之間有一座跨萊茵河的人行斜拉橋（跨徑布置為43.72m+183.37m+43.72m=270.81m），該橋?yàn)?004年德-法園林博覽會(huì)的主要建筑。拉索外表面的防腐工作未在園林博覽會(huì)開幕前完成。因此，需要探討另一種新型斜拉索防腐體系。

2 丁基橡膠帶

2.1 闡述

丁基橡膠帶防腐體系包括繞斜拉索重疊覆蓋 50%的兩層丁基橡膠帶（如圖 2所示），其總厚度達(dá)到2.6mm左右。在重疊區(qū)域，通過層與層之間的冷焊方式使得丁基橡膠微粒呈相互擴(kuò)散形態(tài)，這樣以來形成類似于管道護(hù)套的密封區(qū)間，對(duì)于斜拉索的機(jī)械傷害有很高的抵御能力并起到防水、防霧和密封效果。由于橡膠帶是直接纏繞斜拉索外表面，因而拉索外表面必須干燥，如果外表面清理工作不到位，那么必須進(jìn)行高質(zhì)量的粉刷作業(yè)。在管道防腐領(lǐng)域，橡膠帶防腐方式的應(yīng)用已有40多年，并能很好的達(dá)到指標(biāo)要求。

根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)30672和12068相關(guān)規(guī)定，覆蓋層為兩層材料組成，上層的聚乙烯鉑片（PE）覆蓋下層橡膠帶從而形成可抵御外荷載的堅(jiān)實(shí)保護(hù)層，且PE層顏色的多樣性是必要的。

2.2 健康監(jiān)測(cè)與維護(hù)

為確保這種橡膠帶纏繞防腐方式不會(huì)對(duì)舊索的保護(hù)層造成損傷，在拉索損傷的部位500mm區(qū)域才采用橡膠帶，因此可通過觀測(cè)掌握膠帶長(zhǎng)期行為。在比如事故、火災(zāi)或破損的情況下，先將損傷的部位清除，再用新的橡膠帶予以替換。為提高橡膠帶的粘附力，可對(duì)拉索表面涂抹底漆。

3 首次應(yīng)用

自2008年7月以來，通過相機(jī)對(duì)拉索進(jìn)行了目測(cè)且保存了調(diào)查結(jié)果。通過這次觀察未發(fā)現(xiàn)有斷裂的拉索，但部分鍍鋅鋼絲外表面出現(xiàn)了腐蝕情況。

由于前期成功的試驗(yàn)，決定2008年8月開始采用拉索的纏繞包裹工作。首先，通過自行式旋轉(zhuǎn)刷設(shè)備或手動(dòng)方式對(duì)拉索進(jìn)行清洗。由于梁段錨固處于走道附近，因此不得不考慮這塊區(qū)域的破壞情況。對(duì)120m的拉索進(jìn)行了底漆涂刷以增強(qiáng)橡膠帶的粘結(jié)效應(yīng)，拉索和索套管之間的聯(lián)合采用密封的永久材料（如圖7所示）。在這個(gè)區(qū)域采用手動(dòng)操作包裝設(shè)備進(jìn)行橡膠帶的纏繞，以上的位置允許使用一臺(tái)自動(dòng)包裝機(jī)器人?；A(chǔ)層由機(jī)器人完成，一旦完成整根拉索后立即進(jìn)行覆蓋層的包裝工作。該項(xiàng)目于2009年6月順利完成，由于長(zhǎng)時(shí)間的惡劣天氣導(dǎo)致該工程的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

4 漢堡克爾布蘭德大橋的應(yīng)用

4.1 工程概況

跨易北河的克爾布蘭德大橋于 1969年至 1974年建造，跨徑布置為 97.5m +325m + 97.5m =520m，正交異性板鋼橋面寬為17.8m，凈高58m，采用箱型截面，共計(jì)88根斜拉索。該橋拉索腐蝕情況如下：

1.所有的鍍鋅鋼絲表面的三個(gè)外層均受到熱侵腐蝕；

2.采用鋅鉻酸鹽和聚氨酯作為底漆的基礎(chǔ)層厚度僅為150～200μm；

3.采用鐵云母和聚氨酯的兩個(gè)覆蓋層厚度僅為150～200μm。

通過橋面搭設(shè)帳篷進(jìn)行外層的450μm防腐現(xiàn)場(chǎng)工作。

4.2 防腐工作改進(jìn)

1.初步階段

為了檢查橋梁結(jié)構(gòu)防腐保護(hù)情況和交通條件，應(yīng)先對(duì)8根破壞最為嚴(yán)重的拉索進(jìn)行強(qiáng)化維護(hù)。這些拉索直徑為65mm～120mm，拉索最大長(zhǎng)度為120m，總表面積達(dá)到290m2。采用灰色膠帶不僅與橋梁結(jié)構(gòu)相和諧，且有效解決嚴(yán)重的空氣污染。

首先，通過自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備對(duì)8根拉索進(jìn)行表觀檢查并記錄檢查結(jié)果，然后進(jìn)行磁感應(yīng)測(cè)試；根據(jù)目測(cè)結(jié)果，對(duì)現(xiàn)有的防腐保護(hù)松動(dòng)部分進(jìn)行拆除。

由于靠近橋面板的這個(gè)區(qū)域拉索幾何形態(tài)較緊，因此決定這個(gè)區(qū)域采用傳統(tǒng)的拉索防護(hù)方法進(jìn)行維護(hù)，并在此區(qū)域上部設(shè)置500mm橡膠帶搭接長(zhǎng)度（如圖9所示），塔端設(shè)置 300mm的搭接長(zhǎng)度。為了完成維修工程，右側(cè)車道被迫關(guān)閉；為減少交通堵塞，采用兩臺(tái)機(jī)器人能在短短7天內(nèi)順利完成橡膠帶包裝工作。

2.第二階段

借鑒第一階段的成功經(jīng)驗(yàn)，決定對(duì)剩下的80根拉索均采用丁基橡膠帶的防腐方法。首先進(jìn)行消息收集：①橡膠帶的存在是否對(duì)磁感應(yīng)測(cè)試結(jié)果有所影響；②如果設(shè)備在橡膠帶上運(yùn)行，是否對(duì)橡膠帶造成傷害。以上相關(guān)的測(cè)試均在30度條件下執(zhí)行。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使在直徑120mm的拉索上行走和設(shè)備達(dá)到300kg時(shí)也不會(huì)對(duì)橡膠帶造成傷害；橡膠帶的存在也不會(huì)對(duì)磁感應(yīng)測(cè)試結(jié)果造成影響。

5 發(fā)展前景

通過兩座斜拉索的成功實(shí)施，德國(guó)施工技術(shù)研究所普遍接受了這種新型的防腐措施，德國(guó)聯(lián)邦道路公路所出版了相關(guān)的技術(shù)指南，并計(jì)劃于2012年秋季采用該類防腐措施對(duì)Obere Argen 橋進(jìn)行維護(hù)。

本文提出的采用丁基橡膠帶的防腐保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)研發(fā)，并應(yīng)用于斜拉索的維護(hù)工程；與此同時(shí)，在其他方面的應(yīng)用也在研發(fā)，如同時(shí)采用紅白色交替的橡膠帶（如圖 10所示）?？紤]到經(jīng)濟(jì)性，包裹方式也可多樣化，如作為平行鋼絲和鋼絞線套管的PE管，丁基橡膠膠帶修改顏色（如白色可減少升溫情況）或隱藏表面可能存在的缺陷等。試驗(yàn)表明橡膠帶纏繞形成的螺旋形態(tài)可抵御雨風(fēng)振動(dòng)的影響。同時(shí)，懸索橋的主纜和采用混凝土的剛性斜拉索均可采用橡膠帶包裹的防腐方式。

6 總結(jié)

相比傳統(tǒng)的刷漆保護(hù)方式，采用橡膠帶包裹斜拉索方法和施工過程具有明顯優(yōu)勢(shì)，這種材料能很好地抵御水、蒸汽、氧氣的侵蝕且材料屬性及顏色穩(wěn)定。

6.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

1. 該系統(tǒng)基于防腐技術(shù)要求，斯圖加特大學(xué)已對(duì)材料的特性進(jìn)行了測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果也得到了德國(guó)科技學(xué)院的認(rèn)同；

2.由于2.6毫米的總厚度、覆蓋層的PE薄膜以及重疊區(qū)自動(dòng)冷焊，研制了一個(gè)材質(zhì)致密類似軟管狀的鞘，從而確保橡膠帶能以良好的粘附在拉索表面；

3.該系統(tǒng)充分考慮了拉索的伸長(zhǎng)率、振動(dòng)情況以及橡膠帶的彈性行為，甚至拉索填充材料溢出也不會(huì)影響橡膠帶的粘結(jié)效應(yīng)。

6.2 系統(tǒng)應(yīng)用

1.由于采用自動(dòng)包裹機(jī)器人，系統(tǒng)操作便利，耗時(shí)少且廣泛適用于各種氣候條件；

2.由于自動(dòng)包裹，無需腳手架平臺(tái)，并對(duì)交通量的影響較?。?/p>

結(jié)合包裹過程的監(jiān)控措施，施工質(zhì)量及保證均按照ISO9001和SCC相關(guān)規(guī)定；通過目測(cè)或自動(dòng)檢查設(shè)備了解使用期的橡膠帶行為，甚至通過額外控制措施了解長(zhǎng)期行為，以及進(jìn)行拉索磁感應(yīng)測(cè)試。一旦存在損傷，可通過添加額外的膠帶進(jìn)行修復(fù)。

該系統(tǒng)工效高、安全性好且便于長(zhǎng)期維護(hù)。

原文來源：Structrual Engineering International 2012-3

G322

B

1007-6344（2016）07-0328-01