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 芜湖 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 芜湖 241000)

根据德国交通部门有关规定，通过斜拉索钢丝表面粉刷400µm油漆从而达到防腐目的。在斜拉索表面修复和刷漆方面，其主要途径采用固定或移动式平台（如脚手架）进行整根拉索粉刷作业，这种方式将对现有桥梁的正常运营造成一定影响。在管道防护方面一般采用丁基橡胶带（Butyl Rubber Tapes），若斜拉索防腐也采用该类方式，那么维修设备和工作量将显著减少。由于采用自动化包裹设备，不再需要相关的工作平台和起重设备，省时省力且对交通的影响明显减少。本文提出了这种经济型斜拉索防腐新措施，并在两座斜拉桥得到了应用，为以后类似工程提供参考。

防腐；健康监测；密封钢丝；丁基橡胶带；测试；目测；包裹设备

1 概述

1.1 斜拉索涂装防腐

根据德国关于密封钢丝外部防腐的有关规定和指南，仅允许采用表面涂装防腐体系，类似的防腐体系也在其他国家得到应用。其基本要求包括以下几点：

1.钢丝表面清理、扭绞及电镀均为精致作业；

2.电镀钢丝和未电镀钢丝需分别进行四层和五层涂漆，涂漆层厚度分别为410µm和460µm；

3.在斜拉桥建成后，至少在斜拉索外表面进行防腐；

4.每一层涂漆必须具有一定硬度后才能进行下一层涂漆；

5.斜拉索最低表面温度为5度和露点为3K。

通过采用固定或移动式平台方式确保整根斜拉索均满足以上规范要求。由于环保意识，平台作业需要处于相对封闭的空间，特别在高塔或斜拉索体系空间布置复杂的情况下，这部分费用占斜拉索防腐费用的较大比例。

1.2 密封钢丝的防腐探讨

在德国边境城市凯尔市和法国斯特拉斯堡之间有一座跨莱茵河的人行斜拉桥（跨径布置为43.72m+183.37m+43.72m=270.81m），该桥为2004年德-法园林博览会的主要建筑。拉索外表面的防腐工作未在园林博览会开幕前完成。因此，需要探讨另一种新型斜拉索防腐体系。

2 丁基橡胶带

2.1 阐述

丁基橡胶带防腐体系包括绕斜拉索重叠覆盖 50%的两层丁基橡胶带（如图 2所示），其总厚度达到2.6mm左右。在重叠区域，通过层与层之间的冷焊方式使得丁基橡胶微粒呈相互扩散形态，这样以来形成类似于管道护套的密封区间，对于斜拉索的机械伤害有很高的抵御能力并起到防水、防雾和密封效果。由于橡胶带是直接缠绕斜拉索外表面，因而拉索外表面必须干燥，如果外表面清理工作不到位，那么必须进行高质量的粉刷作业。在管道防腐领域，橡胶带防腐方式的应用已有40多年，并能很好的达到指标要求。

根据德国标准30672和12068相关规定，覆盖层为两层材料组成，上层的聚乙烯铂片（PE）覆盖下层橡胶带从而形成可抵御外荷载的坚实保护层，且PE层颜色的多样性是必要的。

2.2 健康监测与维护

为确保这种橡胶带缠绕防腐方式不会对旧索的保护层造成损伤，在拉索损伤的部位500mm区域才采用橡胶带，因此可通过观测掌握胶带长期行为。在比如事故、火灾或破损的情况下，先将损伤的部位清除，再用新的橡胶带予以替换。为提高橡胶带的粘附力，可对拉索表面涂抹底漆。

3 首次应用

自2008年7月以来，通过相机对拉索进行了目测且保存了调查结果。通过这次观察未发现有断裂的拉索，但部分镀锌钢丝外表面出现了腐蚀情况。

由于前期成功的试验，决定2008年8月开始采用拉索的缠绕包裹工作。首先，通过自行式旋转刷设备或手动方式对拉索进行清洗。由于梁段锚固处于走道附近，因此不得不考虑这块区域的破坏情况。对120m的拉索进行了底漆涂刷以增强橡胶带的粘结效应，拉索和索套管之间的联合采用密封的永久材料（如图7所示）。在这个区域采用手动操作包装设备进行橡胶带的缠绕，以上的位置允许使用一台自动包装机器人。基础层由机器人完成，一旦完成整根拉索后立即进行覆盖层的包装工作。该项目于2009年6月顺利完成，由于长时间的恶劣天气导致该工程的持续时间较长。

4 汉堡克尔布兰德大桥的应用

4.1 工程概况

跨易北河的克尔布兰德大桥于 1969年至 1974年建造，跨径布置为 97.5m +325m + 97.5m =520m，正交异性板钢桥面宽为17.8m，净高58m，采用箱型截面，共计88根斜拉索。该桥拉索腐蚀情况如下：

1.所有的镀锌钢丝表面的三个外层均受到热侵腐蚀；

2.采用锌铬酸盐和聚氨酯作为底漆的基础层厚度仅为150～200µm；

3.采用铁云母和聚氨酯的两个覆盖层厚度仅为150～200µm。

通过桥面搭设帐篷进行外层的450µm防腐现场工作。

4.2 防腐工作改进

1.初步阶段

为了检查桥梁结构防腐保护情况和交通条件，应先对8根破坏最为严重的拉索进行强化维护。这些拉索直径为65mm～120mm，拉索最大长度为120m，总表面积达到290m2。采用灰色胶带不仅与桥梁结构相和谐，且有效解决严重的空气污染。

首先，通过自动检测设备对8根拉索进行表观检查并记录检查结果，然后进行磁感应测试；根据目测结果，对现有的防腐保护松动部分进行拆除。

由于靠近桥面板的这个区域拉索几何形态较紧，因此决定这个区域采用传统的拉索防护方法进行维护，并在此区域上部设置500mm橡胶带搭接长度（如图9所示），塔端设置 300mm的搭接长度。为了完成维修工程，右侧车道被迫关闭；为减少交通堵塞，采用两台机器人能在短短7天内顺利完成橡胶带包装工作。

2.第二阶段

借鉴第一阶段的成功经验，决定对剩下的80根拉索均采用丁基橡胶带的防腐方法。首先进行消息收集：①橡胶带的存在是否对磁感应测试结果有所影响；②如果设备在橡胶带上运行，是否对橡胶带造成伤害。以上相关的测试均在30度条件下执行。通过试验发现，即使在直径120mm的拉索上行走和设备达到300kg时也不会对橡胶带造成伤害；橡胶带的存在也不会对磁感应测试结果造成影响。

5 发展前景

通过两座斜拉索的成功实施，德国施工技术研究所普遍接受了这种新型的防腐措施，德国联邦道路公路所出版了相关的技术指南，并计划于2012年秋季采用该类防腐措施对Obere Argen 桥进行维护。

本文提出的采用丁基橡胶带的防腐保护系统已经研发，并应用于斜拉索的维护工程；与此同时，在其他方面的应用也在研发，如同时采用红白色交替的橡胶带（如图 10所示）。考虑到经济性，包裹方式也可多样化，如作为平行钢丝和钢绞线套管的PE管，丁基橡胶胶带修改颜色（如白色可减少升温情况）或隐藏表面可能存在的缺陷等。试验表明橡胶带缠绕形成的螺旋形态可抵御雨风振动的影响。同时，悬索桥的主缆和采用混凝土的刚性斜拉索均可采用橡胶带包裹的防腐方式。

6 总结

相比传统的刷漆保护方式，采用橡胶带包裹斜拉索方法和施工过程具有明显优势，这种材料能很好地抵御水、蒸汽、氧气的侵蚀且材料属性及颜色稳定。

6.1 系统特点

1. 该系统基于防腐技术要求，斯图加特大学已对材料的特性进行了测试，其测试结果也得到了德国科技学院的认同；

2.由于2.6毫米的总厚度、覆盖层的PE薄膜以及重叠区自动冷焊，研制了一个材质致密类似软管状的鞘，从而确保橡胶带能以良好的粘附在拉索表面；

3.该系统充分考虑了拉索的伸长率、振动情况以及橡胶带的弹性行为，甚至拉索填充材料溢出也不会影响橡胶带的粘结效应。

6.2 系统应用

1.由于采用自动包裹机器人，系统操作便利，耗时少且广泛适用于各种气候条件；

2.由于自动包裹，无需脚手架平台，并对交通量的影响较小；

结合包裹过程的监控措施，施工质量及保证均按照ISO9001和SCC相关规定；通过目测或自动检查设备了解使用期的橡胶带行为，甚至通过额外控制措施了解长期行为，以及进行拉索磁感应测试。一旦存在损伤，可通过添加额外的胶带进行修复。

该系统工效高、安全性好且便于长期维护。

原文来源：Structrual Engineering International 2012-3

G322

B

1007-6344（2016）07-0328-01