斜拉桥斜拉索锚固端防水设计及质量控制研究

骆鸿雁

（广州市南沙新区产业园区开发建设管理局，广东 广州 511455）

我国的一些斜拉桥斜拉索，由于建造时间比较长，缺乏相应的运营管理措施，因此虽然桥梁锚固端有防雨罩等防水设施，可以对雨水进行隔绝、对锚固端材料进行保护，但是在长期使用下，防雨罩与预埋套管连接不紧密，锁体的连接出现一些缝隙，在交通运输的持续震动当中，就有可能造成雨水渗入，导致锁体密封系统内环氧树脂老化，影响拉索锚具的实际防腐效果，造成拉索寿命缩短。

1 斜拉桥斜拉索锚固端主要防水方式

一般来说，现代大跨度斜拉桥斜拉索是整个桥梁的重要承重结构，由于其特殊的用途以及材质，应用在雨水大、温度较高的地区等，就可能造成斜拉索的腐蚀现象，严重影响整个桥梁结构的稳定性和安全性。因而，在现代桥梁维护过程当中，经常采用结构检查的方式，对整个桥梁的安全性进行检查。但是，斜拉索锚固端安装之后，由于位置比较隐蔽，处于整个结构内部维修以及检查的难度非常高，只有进行提前防水预防，对斜拉索锚固端的防水问题进行预判与解决，才能够全面提高斜拉索锚固端的防水保护效能。只有在设计施工阶段，对防水问题进行优化分析，探索更加合理有效的防水方式，才能延长桥梁的使用寿命，避免由于雨水侵蚀，造成桥梁锈蚀，影响桥梁的稳定性与安全性，导致不必要的维修损失。

传统防腐密封的方式主要有以下三种：

（1）设置除湿系统，对索导管尾部进行排水，并通过安装密封等，将索导管放置在一个相对干燥的环境内部。一般来说这种传统保护方式对于湿度具有较高的要求，相对湿度要控制在35%～45%，在长江南部的梅雨季节以及岭南地区的回南天气时，这些地区的索道就无法满足这个干燥的环境要求。因而，这种传统防腐方式不适应高湿地区。

（2）应用油脂对所导管内部材料进行密封。这种密封方式会造成整个管道的重量明显上升，同时，油脂还会吸附一些空气当中的杂质，造成所管内部的脏污明显增加，引发其他风险。尤其是在雨季，索导管内如果进水排湿配合不畅，长时间浸泡，索导管外部涂抹的一些油脂成分会被逐渐破坏，导致钢索的腐蚀。而且索道管一般采用钢结构，夏季气温甚至超过60℃，在这样的高温情况下，油脂的耐热性差，会逐渐溶解挥发掉。

（3）在索导管内靠上端口使用聚氨酯发泡进行索道密封。在目前的斜拉索防水保护当中，主要采用聚氨酯发泡后的泡沫材料对雨水进行阻断，但是这种密封方式已存在一个显著的问题，就是如果桥梁使用过程中震动幅度比较大，聚氨酯发泡剂很容易受到破坏，导致发泡材料损失，影响钢索的使用寿命。

2 斜拉桥斜拉索锚固端防水设计及质量升级

斜拉桥斜拉索锚固防水设计，主要包括以下内容：（1）考虑桥梁的实际情况，对于雨水渗入的路径进行整合分析；（2）结合专家的相关意见，对现场的密封罩建设方案进行探讨。（3）结合过往的实践经验，对于桥梁锚固端防水的措施进行整改，有效延长桥梁使用寿命；（4）在保障现有交通运力的基础之上，提高桥梁结构的整体安全性。从这个角度来看，对桥梁的设计方案及施工工艺进行优化，不仅可以整合上述的防水设计方式，还可以减少施工后期需要的防水方式调整，尽可能的提高生产的组织协调性，减少施工过程当中的工程方案变更情况，提升施工的效率，降低施工成本，保障防水的效果。

以广中江高速公路为例，该公路目前共有4 座斜拉桥，斜拉索共计864 根。按照相关的建筑运营以及管理经验，这864 根斜拉索上，都安装了相应的防雨保护罩对雨水进行隔离，以保护斜拉索。为了避免桥梁斜拉索的防雨罩与预埋套管，出现空隙问题，也考虑到广中江高速运力比较大，承担了大量的运输工作，防止其在持续的锁体震动，雨水沿着预埋光管内流入倒斜拉索内部，造成拉索局部腐蚀，因而在施工阶段，为加强斜拉索锚固端防水，提高桥梁使用寿命，广中江高速公路项目管理处成立锚固端防水设计变更研究小组，结合市场上可提供防水设计及材料的公司，共同进行方案探讨。经研讨比选后，整合出的防水设计方案主要有：密封罩方案、压力气囊方案。管理部门整合两种方案，对其防水效果进行整体研究。

2.1 密封罩防水方案

密封罩防水方案，主要是将防水装置安装在斜拉桥斜拉索锚固端上部，对防雨罩上端进行密封保护。（1）应用不锈钢夹、硅橡胶密封材料，进行防雨罩密封条设计，这种防水方式主要是将雨水堵截在防雨罩外围，避免由于空隙的存在造成雨水渗漏。（2）技术人员采用哈弗式连接方式，应用螺栓结构，对密封罩进行连接，在整个安装以及更换过程当中比较方便，同时通过这种施工方式，不影响整个桥梁的交通运输，可以进行独立施工。（3）通过这种密封罩改造方式对防雨罩的性能进行整体提升，可以显著降低雨水渗漏。并且，该种方式操作比较简单，构造比较合理，可以显著降低整个改造的成本。（4）但是相比较之下，这种密封罩改造方式容易受到斜拉索振动的负面影响，造成密封罩开裂现象，从整体的行业数据可以看出，这种开裂比重在2%～5%，显著影响整个密封罩的防水效果。（5）这种防水方式的使用寿命普遍在8 ～10 年，如果密封罩需要进行频繁更换，那么也会造成整个防水设计的成本上升。

2.2 压力气囊改造方式

压力气囊改造方式，主要是在斜拉桥斜拉索导管内上端，安置压力气囊。（1）采用橡胶圈加高强铝合金气囊固定方式，在斜拉索外部，进行雨水堵截，有效避免防雨罩外部的水，进入到斜拉索管道内部。（2）施工人员采用包裹后加压施工方式，对压力气囊进行密封涂胶。（3）这种操作比较复杂，需要开展关联施工，尤其是需要在斜拉索防雨罩安装前，进行管道内施工。（4）相对于密封罩防水方式来讲，压力气囊作为一种全新产品，适应在更广泛的斜拉索防水设计当中，但是由于其操作本身比较复杂，具有比较多元化的结构，因而掌握该种技术的工人较少，成本较高。（5）这种施工方式对于整个索道的保护效果较好，因而具有更长的使用寿命，一般使用年限可超过15 年。

2.3 方案选取

经组织相关专家探讨，结合实际工程施工操作性、防雨罩实际保护效果，以及造价成本，最终决定采用密封罩方式，对整个斜拉桥斜拉索进行防水保护。这种施工方式在整体设计中，更为协调合理，可以整合目前的施工资源，进行优化调整，尽可能减少对于桥梁主体施工造成的负面影响，提高施工的一致性。

3 密封罩保护方式实际施工要点

进行施工之前，工作人员结合整个项目所处的地理位置，查找相关的斜拉桥西拉索防水保护说明书，并针对交通路线进行优化设计，探讨中面缩图的绘制方法，结合广中江高速公路周边地区的主要经济指标，进行交通影响因素探讨，绘制出整体的图纸附件，并配以公路平面总体设计图，与所有技术人员进行相关要点分析。

3.1 确定连接方式

（1）采用钢导管顶端开口，连接锥形保护，并结合BIM 测绘得出的压力点位置，对于可能出现的腐蚀点位置进行预判，通过顶端连接方式，对锥形保护罩的缩口端进行定位。锚索与锥形保护套的延伸方向相匹配，并通过保护套筒的锥形结构，在原有端梁表面涂有一层密封胶层。这一层胶层可以配合相关的防水涂料，将原本的防水效果提升20%。

（2）进行锚头和钢垫板之间的二次防腐，通过涂有聚硫防腐胶表面涂层的密封胶条，对原有的三角形嵌缝进行补漏，以尽可能缩小三角嵌缝范围，避免新的三角嵌缝形成，导致雨水渗入造成腐蚀。通过这种方式，原本设计方案的防水效能可以大大提高，三角形嵌缝的密封度可以达到80%～95%。

（3）钢导管内腔的上部放置减震器，避免由于交通运输造成的斜拉索振动问题，导致雨水渗入。放置减震器过程当中要注意控制方向，沿钢导管延伸方向进行放置，放置之后再运用聚氨酯泡沫，对三角形嵌缝进行填充，以提高整个防水保护的效果。

（4）填充泡沫之后，沿钢导管延伸方向，在内腔当中进行防腐密封胶填充，避免硫化现象，造成斜索桥的腐蚀，并通过锥形保护罩的位置调整，在钢导管顶端接口之间，通过填充密封连接的方式，进行锚索之间的非硫化加固。

3.2 其他施工注意事项

在进行密封填充之后，还要在数导管下部，放置一个散水坡形，坡度大约在15 ～25°，可以增加整个系统的防水密封效果，并且通过优质的防水密封，加上合理的防腐体系结构设计，从而将原本斜拉桥斜拉索的防水密封等级提高到2 ～4 级。

从整体施工情况来看，这种技术方式结构比较简单，应用范围比较广，可以对三角嵌缝进行有效防护，并且显著提升斜拉桥使用的安全性、稳定性，在目前的斜拉桥防水设计当中值得广泛推广与应用。在的桥梁使用过程当中，可以通过定位分析的方式，对于可能出现的腐蚀点进行比较好的预判，提升桥梁的整体使用寿命。

4 结束语

综上所述，通过优化设计进行防水保护，可以显著提高斜拉桥斜拉索锚固端防水效果，从而延长桥梁的寿命。从文章的分析可知，广中江高速主要采用发泡填充方式，进行密封罩防水保护，从而全面提高整个防水罩的防水效果，因而我们要加强系统性研究，探究聚硫防腐密封胶，环氧树脂胶间隔涂层以及散水坡的设计原理，从而进行更加科学的防水设计。