平行钢丝斜拉索锚端防护系统检测及维护设计研究

时间：2024-07-28

黄振东

（北京九通衢检测技术股份有限公司，北京 100070）

1 引言

目前，国内平行钢丝斜拉索预埋管积水和渗漏问题一直是斜拉桥梁端防腐的难题。以往的斜拉索梁端预埋管防腐设计方案大多采用“单一填充”的方案，即仅在预埋管内填充防腐油脂、发泡材料等。近年来，检测过程中发现此种单一填充设计方式在长时间使用过程中暴露出许多问题，如一定年限内，由于温度及斜拉索的振动，不锈钢防水罩存在开焊，封口胶开裂、失效，发泡材料降解、出现裂缝等现象，由于雨水渗入会使泡沫膨胀、硬化，导致后期维护十分困难。

2 桥梁概况

浙江某跨江斜拉桥为城市快速路上一座双塔双索面预应力混凝土斜拉桥。桥梁全长713m，全宽45m，主桥跨径组合为95.5m+222m+95.5m，斜拉索采用Φ7镀锌高强平行钢丝成品索，拉索采用双层PE护套，两端均采用带外螺纹的张拉端冷铸锚。全桥共设斜拉索144根，规格由Φ7×151～ 295根不等，最长斜拉索为主跨C18号索，索长约122m。桥梁于2008年9月开通运营。

3 平行钢丝斜拉索体系的结构组成

为了对斜拉索进行精确有效的检测和深度分析病害，需在此之前识别斜拉索体系结构，平行钢丝斜拉索体系分为三个主要部分：

（1）锚固段。包括张拉端与固定端，张拉端由锚杯、锚圈、锚垫板、锚头防护罩等组成，固定端由锚杯、螺母、锚垫板、锚头防护罩等组成。

（2）过渡段。由连接筒（预埋管）、减震器、防水罩等组成。

（3）自由段。由高强钢丝、缠包带、热挤压PE护套等组成。

4 锚端防护系统检测结果

尽管斜拉索在设计时考虑了防腐、防渗漏等防护问题，也配备了相应的防护体系，如不锈钢防护罩、密封罩、预埋管内填充防腐油脂等。但许多采用平行钢丝斜拉索的斜拉桥在经过多年运营后，拉索体系仍然出现了不同程度的病害现象。本次通过对平行钢丝斜拉索体系的外观、爬索及开锚检测发现以下病害：

（1）锚固段。检查发现主要病害为上、下锚头防腐油脂失效（老化变质、油脂不足或缺失），下锚头防护罩积水，上、下锚头锚垫板锈蚀，下锚头防水垫圈老化，下锚头漏油（见图1～ 4）。

图1 防腐油脂缺失

图2 防腐油脂变质

图3 防护罩内积水

图4 防水垫圈老化

（2）过渡段。检查发现主要病害为钢锚管锈蚀、钢锚管积水、防水罩密封胶开裂、防水罩开焊、钢护套密封胶开裂（见图5～ 8）。

图 5 钢锚管内积水

图 6 防水罩密封胶开裂

图 7 不锈钢防水罩开焊

图 8 钢护套密封胶开裂

（3）自由段。检查发现主要病害为PE护套存在浅划痕。

5 病害原因分析

本次检测的问题主要为预埋管及下锚头积水、防腐油脂失效问题。主要原因包括桥面上、下两部分防护系统失效。

（1）桥面以上防水系统失效。防水罩上口密封胶开裂失效、防水罩开焊、钢护套上口密封胶开裂失效均会导致雨水流入预埋管内并导致预埋管内防腐油脂乳化、失效，雨水经预埋管向下流并带出部分防护油脂，进而造成下锚头积水、防腐油脂失效、漏油等病害。

（2）桥面以下防水系统失效。锚头防护罩内密封圈老化失效，外界雨水会从老化失效的密封圈缝隙进入锚头内，进而造成下锚头积水。

6 锚端系统维护方案

根据检测结果，斜拉索锚端系统维护工程主要解决雨水渗漏及斜拉索防腐问题。维护工程包括过渡段及锚固段两大部分。

6.1 过渡段维护

（1）对原不锈钢防水罩开焊处进行补焊打磨处理。

（2）提升不锈钢防水罩及上方钢护套后，更换预埋管内的防腐油脂，其工艺为：采用油脂加注机，高压作用下利用输油管把新油脂灌送到钢锚管底，把旧油脂挤压上来，完成油脂更换。

（3）油脂更换后，用非硫化型阻蚀密封膏在预埋管上端口进行密封处理，进一步防止雨水渗入预埋管内。在密封处理前，预埋管上端口应预留20cm左右厚的密封位置。非硫化型阻蚀密封膏需具有足够的耐热性、耐低温性和粘附率。

（4）对不锈钢防水罩及钢护套进行复位，并在防水罩上口及钢护套上口用硫化型密封胶封口。硫化型密封胶需要有足够的拉伸性能和耐老化性能，若胶体伸长率不够，在热胀冷缩和斜拉索振动作用下，会导致胶体撕裂拉开，同时，胶体与基体接触面积需足够大，若胶体与基体上或下接触面积小，相同受力作用下，接触面积小的一方胶体会先开裂。

（5）在原不锈钢防水罩上增设橡胶防雨罩，并用密封胶进行端口防护，进一步加强防水性能。

（6）对预埋管（钢锚管）外表进行除锈刷漆处理。