斜拉索PVF氟化膜胶带缠包工艺及其应用综述

陈志敏，阮荣涛

（1.中铁大桥局武汉桥梁特种技术有限公司，湖北 武汉 430074；2.桥梁结构健康与安全国家重点实验室，湖北 武汉 430074）

0 引言

斜拉桥自1784年首次建造以来由于其梁体尺寸较小、桥梁的跨越能力较大、便于施工等优点得到了飞速的发展[1]。斜拉桥主要由梁、塔、斜拉索组成，斜拉索是斜拉桥的主要承重传力结构件，它主要由高强度钢丝束（钢绞线）和锚具组成[2]。斜拉索长期承受疲劳荷载，又处于跨江河、跨海湾地域，长期暴露在风雨、潮湿和空气污染的环境中，易遭受腐蚀[3-5]。目前一般索体的保护采用热挤高密度聚乙烯（PE）护套或外套PE管防护[6]，依靠PE材料气密性、水密性、抗紫外线性能好的特点，达到防护效果。但由于PE护套在生产过程中存在气泡或厚度不均匀现象以及在运输、安装过程中PE外套被碰伤、擦伤等使得一般斜拉索在使用十几年后大多数都有缺陷（内部钢丝锈蚀、锚头锈蚀等）产生，严重影响斜拉桥的使用寿命以及行车安全[7]。为了延缓斜拉索内部钢筋锈蚀、延长斜拉索使用寿命，大多数斜拉桥均采用PE护套+PVF氟化膜胶带+风雨螺旋线[8]的防护体系。

PVF氟化膜胶带的缠包质量极大地影响斜拉索内部钢丝的防护，其内面均匀涂有一层合成压合胶结剂，能平滑地使卷带叠层分离不致撕破，同时PVF氟化膜胶带具有长期暴露于紫外线下，能保持原有色彩且遇火燃烧能自动熄灭。在较大温度范围内，对聚乙烯和钢材有较强的附着性，使缠包结实而无褶皱，使其完全附着于斜拉索表面，由于PVF氟化膜胶带优良的抗腐蚀、抗变质作用，缠包得当可以有效地保护斜拉索内部钢丝，较长地延长斜拉索使用寿命。本文主要对郧县汉江大桥斜拉索PVF氟化膜胶带缠包方法进行探讨，并改进现有缠包设备、优化施工工艺，提高PVF氟化膜胶带的缠包质量。

1 工程概况与设备

1.1 工程概况

郧县汉江大桥于1989年11月开工建设，1994年2月建成通车，至今已运营工作超过21年。郧县汉江大桥是我国20世纪90年代初期首先设计、建成的主跨400 m以上的特大型斜拉桥工程之一，系同期修建的亚洲最大、世界第二跨度的地锚式预应力混凝土斜拉桥。大桥全长586 m，大桥跨度布置为（86+414+86）m，两岸地锚式桥台长均为43 m，桥面行车道宽9 m，桥梁全宽15.6 m[9]。全桥共200根斜拉索，共6种规格。桥台上共计锚固有80根斜拉索，该部分索体密集，垂直间距仅1.56 m，缠包难度较大，如图1所示。根据施工要求，全桥斜拉索采用德国进口PVF氟化膜胶带，其技术指标如表1所示。

图1 郧县汉江大桥实景图

表1 PVF氟化膜胶带技术指标[10]

1.2 施工设备

缠包施工主要机械设备包括：缠包平台、吊篮、缠包机、桥面卷扬机、塔顶吊笼以及转向滑轮，如图2所示。施工前需安装卷扬机和转向滑轮，并组装缠包平台（通过滑轮挂在斜拉索上），安装缠包机，缠包平台通过钢丝绳牵引向上行走。

图2 施工吊篮、缠包机示意图

图3 缠包作业施工布置图

施工总立面布置图如图3所示，卷扬机设置在桥面，通过桥面转向滑轮、塔顶定滑轮以及斜拉索塔端转向滑轮牵引缠包平台，其中斜拉索塔端转向滑轮位置随着缠包作业的进行而调整。

针对郧县汉江大桥的实际情况与特点，本工程采用XW500-XF斜拉索缠包平台以及CBJ190缠包机进行PVF氟化膜胶带缠包作业，如图4所示。

图4 缠包平台以及缠包机

缠包机主要由支架总成、滚轮等部分组成，打开支架后将其放在斜拉索上，调整好轮子的角度，拧上螺栓即安装完成。通过调整滚轮的偏角达到调整缠包带重叠率的效果，增加轮子的偏角，重叠量变窄，减小轮偏角，重叠量变宽，所有轮子的偏角应该相同。

1.3 设备改进

由于现有施工吊篮在下行缠风雨螺旋线的过程中，上轮组会压住刚缠好的风雨螺旋线，使螺旋线变形失效，并刮伤PVF氟化膜胶带，如图5所示。故对施工吊篮进行结构改进，在上轮组的上方焊接一个小的操作平台，如图2圆框内。当下行缠包风雨螺旋线时，施工人员站在小操作平台上进行缠绕作业，可以有效地避免破坏风雨螺旋线以及PVF氟化膜胶带。

图5 螺旋线以及PVF氟化膜胶带破坏

2 斜拉索缠包施工工艺与技术要求

2.1 准备工作

a）搭设缠包平台并调试，保证系统运行正常。

b）采用纱布将斜拉索PE护套表面的灰尘等一般污垢擦试干净。

c）采用检测仪器、设备、材料，人工对斜拉索的PE护套进行外观检测及修复。

d）对损伤的PE护套，用PE焊枪对损伤的部位及时进行修补，确保PE表面光滑平顺。

e）进行PVF氟化膜胶带缠包工作。

2.2 PVF氟化膜胶带缠包

2.2.1 缠包机安装、调试

提升缠包平台至合适位置，安装缠包机并进行调试，根据缠绕索径、PVF氟化膜胶带宽、搭接率（50%），调整PVF氟化膜胶带出带角度，两边出带角保持一致，尽可能减少后续缠包调整次数。

2.2.2 PVF氟化膜胶带缠包

由下往上手动向上旋转缠包机，拉出PVF氟化膜胶带缠绕在拉索表面，并使之与拉索紧密贴紧。PVF氟化膜胶带缠绕应保持一定的张力，使其有轻微的伸张，相邻的缠绕叠层取50%，以保证缠包的PVF氟化膜胶带美观均匀、光滑平顺，与索体贴合紧密，且表面无破损、褶皱，缠包重叠率为50%。因为从下往上螺旋缠绕PVF氟化膜胶带时，下一圈PVF氟化膜胶带会压住上一圈PVF氟化膜胶带50%，当雨水从上往下流时，可有效避免雨水流入PVF氟化膜胶带与PE护套之间，从而有效避免内部钢丝锈蚀。

2.2.3 PVF氟化膜胶带连接处理

当一卷带材绕完，保持PVF氟化膜胶带的张力，并用黏结胶带将热缩带的末端固定好。然后，缠绕新卷带时，需有一个“2”字形的叠层，“2”字形的叠层开口方向向下，新卷缠绕至第3卷后取掉固定联接点的黏结胶带。

图6 人工缠包以及效果图

2.2.4 缠包端头处理

针对斜拉索塔端缠包平台无法到达的位置（一般为塔端索导管口往下1 m范围内），采用塔顶挂篮人工手动缠包的方式，缠绕至上索导管内0.3 m，并用夹箍固定。

栏杆以下部分和塔柱外侧1 m左右采用手动缠包。索道管内PVF氟化膜胶带端部用夹箍固定，固定和保护PVF氟化膜胶带端头部分，防止脱落。

2.2.5 缠包质量检查

检查缠绕情况，如有皱折或重叠不满足1/2，进行返工处理。

缠包作业单循环流程如图7所示。

图7 缠包循环作业流程图

2.3 风雨螺旋线安装

斜拉索螺旋线安装在PVF氟化膜胶带外，PVF氟化膜胶带缠包上去后，用缠包机从上往下安装螺旋线，螺距取10倍斜拉索外径。螺旋线外的窄PVF氟化膜胶带采用手动缠包，窄PVF氟化膜胶带每段缠绕3圈，作用是固定螺旋线，防止其脱落。

斜拉索PVF氟化膜胶带缠绕防护带外部需缠绕风雨线，以消除斜拉索风雨振现象。螺旋条采用高密度聚乙烯（HDPE）热挤而成，其HDPE的性能满足《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》（GB-T18365—2001）中的要求，螺旋线的直径为4 mm，如图8所示。

图8 风雨线安装效果图与实际图

3 结语

通过对斜拉索PVF氟化膜胶带缠包方法与施工工艺探讨，得到结论如下：

a）改进后吊篮结构安全，满足PVF氟化膜胶带以及风雨螺旋线施工要求。

b）PVF氟化膜胶带从下往上缠绕可以有效地避免水分进入斜拉索内部。

c）本文所采用的PVF氟化膜胶带缠包方法与施工工艺可以有效保证PVF氟化膜胶带缠包质量以及减少斜拉索内部钢丝锈蚀等不利因素，对提高桥梁使用寿命及行车安全有重大意义。