溪心橋、華川橋纜索系統維護管養

邱大彥張海良湯 亮

1云南交投集團運營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（200120）

1 概述

永康市溪心橋、華川橋位于永康市城區，均是城市主干道橋梁。溪心橋主橋為自錨式懸索橋，跨徑布置為37 m+90 m+37 m，塔和橋面均采用混凝土結構，2003年建成通車。主纜和吊索均采用鍍鋅高強鋼絲，主纜采用預制平行鋼絲束（PPWS），預制平行鋼絲束每股由127Ф5.1 mm鍍鋅高強鋼絲組成，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。主纜外防護采用氯磺化聚乙烯纏包帶防護。吊索采用熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索（PWS），上端采用叉耳式熱鑄錨，通過銷釘與索夾連接，下端采用冷鑄鐓頭錨與橫梁相連，吊索規格為127Ф5.1 mm，全橋共58根。吊索下端設防水罩，橋面以上2.5 m高度內用不銹鋼管保護，梁下錨頭外套錨具防護罩防護。

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

據統計，國內外橋梁纜索的更換周期為8～20年，國內外有多座橋梁因纜索系統失效而出現坍塌事故，造成了很大的人員傷亡和經濟損失，如2001年四川宜賓南門大橋[1]、2011年福建武夷山公館大橋、2018年意大利熱那亞大橋、2019年臺灣宜蘭南方澳跨海大橋（如圖1所示）等坍塌事故。

圖1 臺灣宜蘭縣南方澳跨海大橋纜索失效坍塌

2 纜索系統病害情況

2017年對上述兩座橋的纜索系統進行了全面檢測。纜索系統主要部件的檢查情況如下:

2.1 主纜、吊索索體防護情況

溪心橋主纜采用纏絲后氯磺化聚乙烯纏包帶防護，檢查包帶間沒有脫松，結合較好。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有明顯損壞，溪心橋吊索梁端設置了2 m高的不銹鋼護管防護，索體表面防護較好。

2.2 索夾病害情況

全橋東西兩側共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重。

2.3 吊索上端叉耳、銷釘病害情況

全橋共發現43根吊索的叉耳出現輕微銹蝕現象，1根吊索的叉耳銹蝕較嚴重；40根吊索的銷釘出現輕微銹蝕現象，個別吊索銷釘的螺母存在松動現象。

2.4 吊索熱收縮套管病害情況

現場檢查中發現全橋共有11根吊索的熱收縮套管存在下滑、松動、老化失效等病害。

2.5 吊索防水罩病害情況

檢查發現溪心橋共有11根吊索的防水罩頂部封膠出現老化開裂現象，其中8根吊索還存在下錨頭積水現象，說明防水罩頂部封膠老化開裂現象也是導致下錨頭積水的一個重要原因。華川橋防水罩拆開后均有滲水情況（如圖2所示），防水罩、索導管銹蝕情況嚴重。兩座橋下錨頭保護罩均存在不同程度積水，錨具表面螺紋、防護罩均出現一定程度的銹蝕，20%左右的錨頭因積水滲入而出現鋼絲墩頭銹蝕現象（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

從兩座橋的檢測結果可以看到，纜索系統出現了一些常見病害，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罩內積水、下錨頭錨具銹蝕、鋼絲鐓頭銹蝕。經分析，病害產生的原因如下:

3.1 主纜外防護、吊索外護套（HDPE）防護問題

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子，外表面纏繞氯磺化聚乙烯纏包帶防護，這在建橋時是非常先進的防腐防護方案，加上施工質量控制好，未見主纜表面纏包帶損傷、脫松。吊索施工時沒有損傷外護套（HDPE），兩座橋吊索索體外觀均完好。

3.2 吊索熱縮套管脫膠問題

目前拉（吊）索錨具與索體結合處多采用加裝熱縮套管的密封方式，就是在熱縮套管內表面與索體、錨具結合處涂抹一層熱熔膠水，經加熱收縮后形成密封結構。長時間使用后，膠水失效導致熱縮套管松散、脫落。

3.3 金屬外露部位的銹蝕問題

索夾、吊索錨具外表面采用多層油漆涂裝，涂裝質量差、自然消耗等造成了油漆脫落，進而導致外露部位銹蝕。索夾螺栓原涂裝是鍍鋅 （5～10 um）+安裝后油漆防腐，沒有安裝防水螺母，沒有對外露防腐層進行有效的保護。吊索銷軸原涂裝是電鍍鋅（20～40 um），安裝過程中可能碰損鍍鋅層，長時間日曬雨淋導致銹蝕。

3.4 吊索防水罩密封問題

拉（吊）索與梁端采用索導管連接結構，索導管與索體結合處的密封處理一直是個難題，一直困擾著業內人士。這兩座橋的吊索梁端索導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，即使采用PE與PE結合的方式，若非一次擠塑完成，而是多次擠塑或焊接完成，一段時間后也同樣會分離；還有載荷變化和溫度變化導致的索體振動、直徑變化等因素。因此，傳統的防水罩密封經過一段時間后均會失效，導致雨水進入索導管，銹蝕索導管、錨具。

3.5 吊索兩端錨具銹蝕問題

吊索兩端采用錨環式結構，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，也沒有進行封閉，同時加上索導管流入的雨水，導致錨具表面及鋼絲鐓頭銹蝕。

4 纜索系統維護方案設計、實施

針對兩座橋梁纜索系統出現的病害，結合同類型橋梁處理方案，加上最新的防護技術，通過論證、評審，確定維護、維修方案。

4.1 主纜、吊索索體防護

主纜、吊索的索體表面沒有損壞。借助于吊機，人工對表面進行清潔，擦除灰塵。

4.2 索夾、螺栓及吊索上端叉耳、銷釘銹蝕防護

索夾及吊索上端叉耳、銷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：無機富鋅底漆一道，厚度不小于50 um；環氧云鐵中間漆一道，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調。

4.3 吊索熱收縮套管防護

去除原來損壞的熱縮套管，更換成PE自粘帶或拉鏈式熱縮套管。

4.4 吊索防水罩密封防護

拆除防水罩，去除索導管內的發泡材料，采用內壓力式注油機將注油管插入索導管油脂底部，將整個油脂層帶著積水、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。對索導管采用烘干機進行烘干，打磨銹蝕表面。

兩座橋的梁端均加裝了高強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合處，華川橋加裝在索導管與吊索索體結合處。

高強度鋁合金壓力密封裝置利用充滿壓力氣體的高強度鋁箔氣囊對索體和索導管（不銹鋼防水罩筒壁）施加壓力（適應車輛載荷及溫度變化、風雨振動），變剛性連接為柔性連接，由接觸密封或粘結密封改為壓力密封，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性能。廣泛應用于新建或維護斜拉橋、拱橋時的梁端索導管處防水密封處理，取得了很好的效果。

4.5 吊索下端錨頭錨具防護

拆除下端錨具防護罩（重新進行防護，更換連接螺栓），進行放水，銹蝕部分進行打磨，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（采用專用防護油脂，滿足70℃環境下不流淌），使用薄膜封閉。最后安裝錨具防護罩。如果錨墊板局部生銹，需進行除銹并重新用油漆涂裝。

5 結語

自上世紀90年代開始，我國建造了大量的斜拉橋、懸索橋、鋼拱橋，很多橋梁早已進入了管養階段。由于養護工作未得到足夠的重視，橋梁的常見病害沒有得到有效的治理。文章針對國內外橋梁養護中最常見的纜索系統病害問題，詳述了兩座橋成功養護的措施及經驗。國內有很多橋梁依然存在著同樣的問題，兩座橋養護過程中所使用的技術及方法具有很好的指導和借鑒意義。良好的管養有助于提升纜索橋梁運營的安全性，延長纜索橋梁的使用壽命。