斜拉橋斜拉索錨固端防水設計及質量控制研究

駱鴻雁

（廣州市南沙新區產業園區開發建設管理局，廣東 廣州 511455）

我國的一些斜拉橋斜拉索，由于建造時間比較長，缺乏相應的運營管理措施，因此雖然橋梁錨固端有防雨罩等防水設施，可以對雨水進行隔絕、對錨固端材料進行保護，但是在長期使用下，防雨罩與預埋套管連接不緊密，鎖體的連接出現一些縫隙，在交通運輸的持續震動當中，就有可能造成雨水滲入，導致鎖體密封系統內環氧樹脂老化，影響拉索錨具的實際防腐效果，造成拉索壽命縮短。

1 斜拉橋斜拉索錨固端主要防水方式

一般來說，現代大跨度斜拉橋斜拉索是整個橋梁的重要承重結構，由于其特殊的用途以及材質，應用在雨水大、溫度較高的地區等，就可能造成斜拉索的腐蝕現象，嚴重影響整個橋梁結構的穩定性和安全性。因而，在現代橋梁維護過程當中，經常采用結構檢查的方式，對整個橋梁的安全性進行檢查。但是，斜拉索錨固端安裝之后，由于位置比較隱蔽，處于整個結構內部維修以及檢查的難度非常高，只有進行提前防水預防，對斜拉索錨固端的防水問題進行預判與解決，才能夠全面提高斜拉索錨固端的防水保護效能。只有在設計施工階段，對防水問題進行優化分析，探索更加合理有效的防水方式，才能延長橋梁的使用壽命，避免由于雨水侵蝕，造成橋梁銹蝕，影響橋梁的穩定性與安全性，導致不必要的維修損失。

傳統防腐密封的方式主要有以下三種：

（1）設置除濕系統，對索導管尾部進行排水，并通過安裝密封等，將索導管放置在一個相對干燥的環境內部。一般來說這種傳統保護方式對于濕度具有較高的要求，相對濕度要控制在35%～45%，在長江南部的梅雨季節以及嶺南地區的回南天氣時，這些地區的索道就無法滿足這個干燥的環境要求。因而，這種傳統防腐方式不適應高濕地區。

（2）應用油脂對所導管內部材料進行密封。這種密封方式會造成整個管道的重量明顯上升，同時，油脂還會吸附一些空氣當中的雜質，造成所管內部的臟污明顯增加，引發其他風險。尤其是在雨季，索導管內如果進水排濕配合不暢，長時間浸泡，索導管外部涂抹的一些油脂成分會被逐漸破壞，導致鋼索的腐蝕。而且索道管一般采用鋼結構，夏季氣溫甚至超過60℃，在這樣的高溫情況下，油脂的耐熱性差，會逐漸溶解揮發掉。

（3）在索導管內靠上端口使用聚氨酯發泡進行索道密封。在目前的斜拉索防水保護當中，主要采用聚氨酯發泡后的泡沫材料對雨水進行阻斷，但是這種密封方式已存在一個顯著的問題，就是如果橋梁使用過程中震動幅度比較大，聚氨酯發泡劑很容易受到破壞，導致發泡材料損失，影響鋼索的使用壽命。

2 斜拉橋斜拉索錨固端防水設計及質量升級

斜拉橋斜拉索錨固防水設計，主要包括以下內容：（1）考慮橋梁的實際情況，對于雨水滲入的路徑進行整合分析；（2）結合專家的相關意見，對現場的密封罩建設方案進行探討。（3）結合過往的實踐經驗，對于橋梁錨固端防水的措施進行整改，有效延長橋梁使用壽命；（4）在保障現有交通運力的基礎之上，提高橋梁結構的整體安全性。從這個角度來看，對橋梁的設計方案及施工工藝進行優化，不僅可以整合上述的防水設計方式，還可以減少施工后期需要的防水方式調整，盡可能的提高生產的組織協調性，減少施工過程當中的工程方案變更情況，提升施工的效率，降低施工成本，保障防水的效果。

以廣中江高速公路為例，該公路目前共有4 座斜拉橋，斜拉索共計864 根。按照相關的建筑運營以及管理經驗，這864 根斜拉索上，都安裝了相應的防雨保護罩對雨水進行隔離，以保護斜拉索。為了避免橋梁斜拉索的防雨罩與預埋套管，出現空隙問題，也考慮到廣中江高速運力比較大，承擔了大量的運輸工作，防止其在持續的鎖體震動，雨水沿著預埋光管內流入倒斜拉索內部，造成拉索局部腐蝕，因而在施工階段，為加強斜拉索錨固端防水，提高橋梁使用壽命，廣中江高速公路項目管理處成立錨固端防水設計變更研究小組，結合市場上可提供防水設計及材料的公司，共同進行方案探討。經研討比選后，整合出的防水設計方案主要有：密封罩方案、壓力氣囊方案。管理部門整合兩種方案，對其防水效果進行整體研究。

2.1 密封罩防水方案

密封罩防水方案，主要是將防水裝置安裝在斜拉橋斜拉索錨固端上部，對防雨罩上端進行密封保護。（1）應用不銹鋼夾、硅橡膠密封材料，進行防雨罩密封條設計，這種防水方式主要是將雨水堵截在防雨罩外圍，避免由于空隙的存在造成雨水滲漏。（2）技術人員采用哈弗式連接方式，應用螺栓結構，對密封罩進行連接，在整個安裝以及更換過程當中比較方便，同時通過這種施工方式，不影響整個橋梁的交通運輸，可以進行獨立施工。（3）通過這種密封罩改造方式對防雨罩的性能進行整體提升，可以顯著降低雨水滲漏。并且，該種方式操作比較簡單，構造比較合理，可以顯著降低整個改造的成本。（4）但是相比較之下，這種密封罩改造方式容易受到斜拉索振動的負面影響，造成密封罩開裂現象，從整體的行業數據可以看出，這種開裂比重在2%～5%，顯著影響整個密封罩的防水效果。（5）這種防水方式的使用壽命普遍在8 ～10 年，如果密封罩需要進行頻繁更換，那么也會造成整個防水設計的成本上升。

2.2 壓力氣囊改造方式

壓力氣囊改造方式，主要是在斜拉橋斜拉索導管內上端，安置壓力氣囊。（1）采用橡膠圈加高強鋁合金氣囊固定方式，在斜拉索外部，進行雨水堵截，有效避免防雨罩外部的水，進入到斜拉索管道內部。（2）施工人員采用包裹后加壓施工方式，對壓力氣囊進行密封涂膠。（3）這種操作比較復雜，需要開展關聯施工，尤其是需要在斜拉索防雨罩安裝前，進行管道內施工。（4）相對于密封罩防水方式來講，壓力氣囊作為一種全新產品，適應在更廣泛的斜拉索防水設計當中，但是由于其操作本身比較復雜，具有比較多元化的結構，因而掌握該種技術的工人較少，成本較高。（5）這種施工方式對于整個索道的保護效果較好，因而具有更長的使用壽命，一般使用年限可超過15 年。

2.3 方案選取

經組織相關專家探討，結合實際工程施工操作性、防雨罩實際保護效果，以及造價成本，最終決定采用密封罩方式，對整個斜拉橋斜拉索進行防水保護。這種施工方式在整體設計中，更為協調合理，可以整合目前的施工資源，進行優化調整，盡可能減少對于橋梁主體施工造成的負面影響，提高施工的一致性。

3 密封罩保護方式實際施工要點

進行施工之前，工作人員結合整個項目所處的地理位置，查找相關的斜拉橋西拉索防水保護說明書，并針對交通路線進行優化設計，探討中面縮圖的繪制方法，結合廣中江高速公路周邊地區的主要經濟指標，進行交通影響因素探討，繪制出整體的圖紙附件，并配以公路平面總體設計圖，與所有技術人員進行相關要點分析。

3.1 確定連接方式

（1）采用鋼導管頂端開口，連接錐形保護，并結合BIM 測繪得出的壓力點位置，對于可能出現的腐蝕點位置進行預判，通過頂端連接方式，對錐形保護罩的縮口端進行定位。錨索與錐形保護套的延伸方向相匹配，并通過保護套筒的錐形結構，在原有端梁表面涂有一層密封膠層。這一層膠層可以配合相關的防水涂料，將原本的防水效果提升20%。

（2）進行錨頭和鋼墊板之間的二次防腐，通過涂有聚硫防腐膠表面涂層的密封膠條，對原有的三角形嵌縫進行補漏，以盡可能縮小三角嵌縫范圍，避免新的三角嵌縫形成，導致雨水滲入造成腐蝕。通過這種方式，原本設計方案的防水效能可以大大提高，三角形嵌縫的密封度可以達到80%～95%。

（3）鋼導管內腔的上部放置減震器，避免由于交通運輸造成的斜拉索振動問題，導致雨水滲入。放置減震器過程當中要注意控制方向，沿鋼導管延伸方向進行放置，放置之后再運用聚氨酯泡沫，對三角形嵌縫進行填充，以提高整個防水保護的效果。

（4）填充泡沫之后，沿鋼導管延伸方向，在內腔當中進行防腐密封膠填充，避免硫化現象，造成斜索橋的腐蝕，并通過錐形保護罩的位置調整，在鋼導管頂端接口之間，通過填充密封連接的方式，進行錨索之間的非硫化加固。

3.2 其他施工注意事項

在進行密封填充之后，還要在數導管下部，放置一個散水坡形，坡度大約在15 ～25°，可以增加整個系統的防水密封效果，并且通過優質的防水密封，加上合理的防腐體系結構設計，從而將原本斜拉橋斜拉索的防水密封等級提高到2 ～4 級。

從整體施工情況來看，這種技術方式結構比較簡單，應用范圍比較廣，可以對三角嵌縫進行有效防護，并且顯著提升斜拉橋使用的安全性、穩定性，在目前的斜拉橋防水設計當中值得廣泛推廣與應用。在的橋梁使用過程當中，可以通過定位分析的方式，對于可能出現的腐蝕點進行比較好的預判，提升橋梁的整體使用壽命。

4 結束語

綜上所述，通過優化設計進行防水保護，可以顯著提高斜拉橋斜拉索錨固端防水效果，從而延長橋梁的壽命。從文章的分析可知，廣中江高速主要采用發泡填充方式，進行密封罩防水保護，從而全面提高整個防水罩的防水效果，因而我們要加強系統性研究，探究聚硫防腐密封膠，環氧樹脂膠間隔涂層以及散水坡的設計原理，從而進行更加科學的防水設計。