邱大彥張海良湯 亮

1云南交投集團(tuán)運(yùn)營(yíng)管理有限公司保山管理處（678000）

2上海浦江纜索股份有限公司（200120） 3奧盛集團(tuán)（200120）

1 概述

永康市溪心橋、華川橋位于永康市城區(qū)，均是城市主干道橋梁。溪心橋主橋?yàn)樽藻^式懸索橋，跨徑布置為37 m+90 m+37 m，塔和橋面均采用混凝土結(jié)構(gòu)，2003年建成通車(chē)。主纜和吊索均采用鍍鋅高強(qiáng)鋼絲，主纜采用預(yù)制平行鋼絲束（PPWS），預(yù)制平行鋼絲束每股由127Ф5.1 mm鍍鋅高強(qiáng)鋼絲組成，全橋共兩根主纜，每根主纜由19股索股組成，索股錨頭采用冷鑄鐓頭錨。主纜外防護(hù)采用氯磺化聚乙烯纏包帶防護(hù)。吊索采用熱擠聚乙烯高強(qiáng)鋼絲拉索（PWS），上端采用叉耳式熱鑄錨，通過(guò)銷(xiāo)釘與索夾連接，下端采用冷鑄鐓頭錨與橫梁相連，吊索規(guī)格為127Ф5.1 mm，全橋共58根。吊索下端設(shè)防水罩，橋面以上2.5 m高度內(nèi)用不銹鋼管保護(hù)，梁下錨頭外套錨具防護(hù)罩防護(hù)。

華川橋上部結(jié)構(gòu)為承式鋼管混凝土系桿拱結(jié)構(gòu)，跨徑分布為 13 m（引橋）+55 m（主橋）+13 m（引橋），2002年建成通車(chē)。全橋共有24根吊索，吊索采用熱擠聚乙烯高強(qiáng)鋼絲拉索（PWS），吊索規(guī)格為127Ф5.1 mm，采用冷鑄鐓頭錨。吊索下端設(shè)防水罩，橋面以上2.5 m高度內(nèi)用不銹鋼管保護(hù)，梁下錨頭外套錨具防護(hù)罩防護(hù)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外橋梁纜索的更換周期為8～20年，國(guó)內(nèi)外有多座橋梁因纜索系統(tǒng)失效而出現(xiàn)坍塌事故，造成了很大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，如2001年四川宜賓南門(mén)大橋[1]、2011年福建武夷山公館大橋、2018年意大利熱那亞大橋、2019年臺(tái)灣宜蘭南方澳跨海大橋（如圖1所示）等坍塌事故。

圖1 臺(tái)灣宜蘭縣南方澳跨海大橋纜索失效坍塌

2 纜索系統(tǒng)病害情況

2017年對(duì)上述兩座橋的纜索系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢測(cè)。纜索系統(tǒng)主要部件的檢查情況如下:

2.1 主纜、吊索索體防護(hù)情況

溪心橋主纜采用纏絲后氯磺化聚乙烯纏包帶防護(hù)，檢查包帶間沒(méi)有脫松，結(jié)合較好。兩端錨頭安裝完成后采用混凝土封閉，未做檢查。兩座橋吊索索體表面沒(méi)有明顯損壞，溪心橋吊索梁端設(shè)置了2 m高的不銹鋼護(hù)管防護(hù)，索體表面防護(hù)較好。

2.2 索夾病害情況

全橋東西兩側(cè)共58根吊索，吊索索夾表面均存在一定程度的銹蝕，其中21根吊索的索夾銹蝕較嚴(yán)重。

2.3 吊索上端叉耳、銷(xiāo)釘病害情況

全橋共發(fā)現(xiàn)43根吊索的叉耳出現(xiàn)輕微銹蝕現(xiàn)象，1根吊索的叉耳銹蝕較嚴(yán)重；40根吊索的銷(xiāo)釘出現(xiàn)輕微銹蝕現(xiàn)象，個(gè)別吊索銷(xiāo)釘?shù)穆菽复嬖谒蓜?dòng)現(xiàn)象。

2.4 吊索熱收縮套管病害情況

現(xiàn)場(chǎng)檢查中發(fā)現(xiàn)全橋共有11根吊索的熱收縮套管存在下滑、松動(dòng)、老化失效等病害。

2.5 吊索防水罩病害情況

檢查發(fā)現(xiàn)溪心橋共有11根吊索的防水罩頂部封膠出現(xiàn)老化開(kāi)裂現(xiàn)象，其中8根吊索還存在下錨頭積水現(xiàn)象，說(shuō)明防水罩頂部封膠老化開(kāi)裂現(xiàn)象也是導(dǎo)致下錨頭積水的一個(gè)重要原因。華川橋防水罩拆開(kāi)后均有滲水情況（如圖2所示），防水罩、索導(dǎo)管銹蝕情況嚴(yán)重。兩座橋下錨頭保護(hù)罩均存在不同程度積水，錨具表面螺紋、防護(hù)罩均出現(xiàn)一定程度的銹蝕，20%左右的錨頭因積水滲入而出現(xiàn)鋼絲墩頭銹蝕現(xiàn)象（如圖3所示）。

圖2 梁端吊索防水罩拆后銹蝕、密封失效

圖3 下端鋼絲鐓頭銹蝕

3 病害原因分析

從兩座橋的檢測(cè)結(jié)果可以看到，纜索系統(tǒng)出現(xiàn)了一些常見(jiàn)病害，如金屬外露部位的銹蝕，吊索熱縮套管脫膠，吊索防水罩密封部位密封膠失效，防水罩密封失效造成的錨具防護(hù)罩內(nèi)積水、下錨頭錨具銹蝕、鋼絲鐓頭銹蝕。經(jīng)分析，病害產(chǎn)生的原因如下:

3.1 主纜外防護(hù)、吊索外護(hù)套（HDPE）防護(hù)問(wèn)題

溪心橋主纜緊纜后纏繞4 mm鋼絲，纏繞鋼絲外涂覆不干性密封膩?zhàn)?，外表面纏繞氯磺化聚乙烯纏包帶防護(hù)，這在建橋時(shí)是非常先進(jìn)的防腐防護(hù)方案，加上施工質(zhì)量控制好，未見(jiàn)主纜表面纏包帶損傷、脫松。吊索施工時(shí)沒(méi)有損傷外護(hù)套（HDPE），兩座橋吊索索體外觀均完好。

3.2 吊索熱縮套管脫膠問(wèn)題

目前拉（吊）索錨具與索體結(jié)合處多采用加裝熱縮套管的密封方式，就是在熱縮套管內(nèi)表面與索體、錨具結(jié)合處涂抹一層熱熔膠水，經(jīng)加熱收縮后形成密封結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)時(shí)間使用后，膠水失效導(dǎo)致熱縮套管松散、脫落。

3.3 金屬外露部位的銹蝕問(wèn)題

索夾、吊索錨具外表面采用多層油漆涂裝，涂裝質(zhì)量差、自然消耗等造成了油漆脫落，進(jìn)而導(dǎo)致外露部位銹蝕。索夾螺栓原涂裝是鍍鋅 （5～10 um）+安裝后油漆防腐，沒(méi)有安裝防水螺母，沒(méi)有對(duì)外露防腐層進(jìn)行有效的保護(hù)。吊索銷(xiāo)軸原涂裝是電鍍鋅（20～40 um），安裝過(guò)程中可能碰損鍍鋅層，長(zhǎng)時(shí)間日曬雨淋導(dǎo)致銹蝕。

3.4 吊索防水罩密封問(wèn)題

拉（吊）索與梁端采用索導(dǎo)管連接結(jié)構(gòu)，索導(dǎo)管與索體結(jié)合處的密封處理一直是個(gè)難題，一直困擾著業(yè)內(nèi)人士。這兩座橋的吊索梁端索導(dǎo)管密封采用的都是防水罩方式，防水罩與索體間采用O型密封圈+硅膠密封。吊索外護(hù)層采用高密度聚乙烯（HDPE），為非極性材料，與其它材料均不能有效粘結(jié)，即使采用PE與PE結(jié)合的方式，若非一次擠塑完成，而是多次擠塑或焊接完成，一段時(shí)間后也同樣會(huì)分離；還有載荷變化和溫度變化導(dǎo)致的索體振動(dòng)、直徑變化等因素。因此，傳統(tǒng)的防水罩密封經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后均會(huì)失效，導(dǎo)致雨水進(jìn)入索導(dǎo)管，銹蝕索導(dǎo)管、錨具。

3.5 吊索兩端錨具銹蝕問(wèn)題

吊索兩端采用錨環(huán)式結(jié)構(gòu)，外表面采用電鍍鋅（20～40 um）防腐，安裝完成后螺紋表面涂抹油脂不夠均勻，也沒(méi)有進(jìn)行封閉，同時(shí)加上索導(dǎo)管流入的雨水，導(dǎo)致錨具表面及鋼絲鐓頭銹蝕。

4 纜索系統(tǒng)維護(hù)方案設(shè)計(jì)、實(shí)施

針對(duì)兩座橋梁纜索系統(tǒng)出現(xiàn)的病害，結(jié)合同類型橋梁處理方案，加上最新的防護(hù)技術(shù)，通過(guò)論證、評(píng)審，確定維護(hù)、維修方案。

4.1 主纜、吊索索體防護(hù)

主纜、吊索的索體表面沒(méi)有損壞。借助于吊機(jī)，人工對(duì)表面進(jìn)行清潔，擦除灰塵。

4.2 索夾、螺栓及吊索上端叉耳、銷(xiāo)釘銹蝕防護(hù)

索夾及吊索上端叉耳、銷(xiāo)釘用專用鏟刀鏟除表面油漆，然后打磨除銹；螺栓用砂紙打磨除銹。表面重新涂裝，涂裝方案：無(wú)機(jī)富鋅底漆一道，厚度不小于50 um；環(huán)氧云鐵中間漆一道，厚度不小于40 um；最后一道聚氨酯面漆，厚度不小于40 um。面漆顏色與橋梁整體顏色相協(xié)調(diào)。

4.3 吊索熱收縮套管防護(hù)

去除原來(lái)?yè)p壞的熱縮套管，更換成PE自粘帶或拉鏈?zhǔn)綗峥s套管。

4.4 吊索防水罩密封防護(hù)

拆除防水罩，去除索導(dǎo)管內(nèi)的發(fā)泡材料，采用內(nèi)壓力式注油機(jī)將注油管插入索導(dǎo)管油脂底部，將整個(gè)油脂層帶著積水、乳化油和浮游向上抬升，再使用抽水管將其抽出，做到最大程度排出這些積水和污漬。對(duì)索導(dǎo)管采用烘干機(jī)進(jìn)行烘干，打磨銹蝕表面。

兩座橋的梁端均加裝了高強(qiáng)度鋁合金壓力密封裝置[2]，不同的是，溪心橋加裝在不銹鋼防水罩上端與索體結(jié)合處，華川橋加裝在索導(dǎo)管與吊索索體結(jié)合處。

高強(qiáng)度鋁合金壓力密封裝置利用充滿壓力氣體的高強(qiáng)度鋁箔氣囊對(duì)索體和索導(dǎo)管（不銹鋼防水罩筒壁）施加壓力（適應(yīng)車(chē)輛載荷及溫度變化、風(fēng)雨振動(dòng)），變剛性連接為柔性連接，由接觸密封或粘結(jié)密封改為壓力密封，形成阻斷隔離層，防止雨水及空氣腐蝕梁端拉索錨具及鋼絲，起到完全密封的作用，提高斜拉索防腐防護(hù)性能。廣泛應(yīng)用于新建或維護(hù)斜拉橋、拱橋時(shí)的梁端索導(dǎo)管處防水密封處理，取得了很好的效果。

4.5 吊索下端錨頭錨具防護(hù)

拆除下端錨具防護(hù)罩（重新進(jìn)行防護(hù)，更換連接螺栓），進(jìn)行放水，銹蝕部分進(jìn)行打磨，清理錨頭上污垢，干燥處理，重新在錨具表面涂覆3～5 mm油脂（采用專用防護(hù)油脂，滿足70℃環(huán)境下不流淌），使用薄膜封閉。最后安裝錨具防護(hù)罩。如果錨墊板局部生銹，需進(jìn)行除銹并重新用油漆涂裝。

5 結(jié)語(yǔ)

自上世紀(jì)90年代開(kāi)始，我國(guó)建造了大量的斜拉橋、懸索橋、鋼拱橋，很多橋梁早已進(jìn)入了管養(yǎng)階段。由于養(yǎng)護(hù)工作未得到足夠的重視，橋梁的常見(jiàn)病害沒(méi)有得到有效的治理。文章針對(duì)國(guó)內(nèi)外橋梁養(yǎng)護(hù)中最常見(jiàn)的纜索系統(tǒng)病害問(wèn)題，詳述了兩座橋成功養(yǎng)護(hù)的措施及經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)有很多橋梁依然存在著同樣的問(wèn)題，兩座橋養(yǎng)護(hù)過(guò)程中所使用的技術(shù)及方法具有很好的指導(dǎo)和借鑒意義。良好的管養(yǎng)有助于提升纜索橋梁運(yùn)營(yíng)的安全性，延長(zhǎng)纜索橋梁的使用壽命。