浐灞2 号桥防腐涂装设计

赵秋华 吕晓霞

（1、中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安710075 2、西安中交土木科技有限公司，陕西 西安710075）

桥梁处于外界环境中，长期受到水、大气、硫化物等侵蚀介质的腐蚀破坏，尤其对于桥梁钢构件，防腐涂装钢构件的使用寿命及安全性起到至关重要的作用。因此，为降低因外界侵蚀作用造成的桥梁耐久病害的发生，科学合理的桥梁防腐涂装设计显得尤为重要。

1 工程概况

浐灞2 号桥位于西安市，横跨灞河，是西安市“地标”建筑。该桥于2006 年7 月开建，2008 年10 月通车。

图1 浐灞2 号桥

浐灞2 号桥为混合式钢箱斜拉桥，桥梁全长480 米，桥宽29.8 米。主桥全长235 米，为独塔斜拉桥，半漂浮体系，扇形索型式拉索，主桥箱梁从钢塔中穿过。主塔为钢结构拱形斜塔，塔高78 米，倾角75°，斜塔自重约1621 吨，其重量在混合斜拉桥中居国内第一。

图2 浐灞2 号桥立面图

1.1 桥梁腐蚀状况

浐灞2 号桥钢结构部分在通车前进行过防腐涂装，使用年限超过8 年。目前，钢结构内表面涂层技术状况良好；钢结构外表面原有涂层局部发生起泡、开裂、剥落等病害，导致钢材裸露发生锈蚀，对桥梁结构造成安全隐患，且影响桥梁美观。该桥混凝土结构部分未进行过涂装，桥墩长期受到河水的浸泡，箱梁受到水汽、二氧化碳及汽车尾气等腐蚀介质的侵蚀，导致混凝土结构出现剥落、钢筋锈蚀等病害，影响桥梁结构安全及美观。为确保桥梁服役期安全性，对该桥钢结构进行重新涂装设计，对混凝土结构进行防护涂装设计。

1.2 钢结构原有涂装方案及涂层病害原因分析

原有涂装方案：①钢材表面处理：底材喷砂处理至国际标准ISO850 I-I 1998 之Sa2.5 级（国标委GB8923-88），表面粗糙度达到ROGOTEST NO.3 BN9a 级。②钢结构外表面：底涂层为70μm 环氧富锌漆，中间涂层为100μm 环氧漆，面涂层为70μm 聚氨酯漆。③钢箱梁内表面：240μm 氟碳漆。

图3 钢塔外表面涂层病害

原有钢结构防腐涂装体系局部存在起泡、开裂、剥落等耐久病害，导致钢材裸露发生锈蚀。该桥钢结构原有涂层发生耐久性病害的原因主要有：（1）原有涂装体系漆膜厚度与现行规范相比偏小，影响整个涂层体系对腐蚀介质的屏蔽性；（2）该桥横跨灞河，长期受到水汽、汽车尾气等腐蚀气体的侵蚀，导致涂层劣化出现病害。

1.3 混凝土结构腐蚀状况

混凝土结构表面未进行过涂装，混凝土结构直接暴露于大气及河水中，出现出现局部混凝土松散、剥落、空洞露筋、钢筋锈蚀等病害，桥台被渗水污染。

2 钢结构防腐重新涂装设计

该桥钢结构部位为重新涂装设计，因此，对原有涂层的清理及钢材的处理尤为重要，钢结构基面状况对新的涂装体系的使用性能有着直接影响。

图4 混凝土结构耐久性病害

2.1 原有涂层清理及钢材基面除锈

（1）原有涂层清理：可采用打磨或脱漆剂脱漆的方式，将原有涂层清理干净。

（2）钢材基面除锈：进行防腐涂装之前，应将钢材表面的锈蚀物清理干净。采用喷砂或抛丸法处理已经锈蚀的钢结构表面，采用手工或动力工具处理不易于喷射除锈的部位，分别满足《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第1 部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》（GB/T 8923.1-2011）[1]规定的Sa2.5 级和St3 级。钢材基面除锈后，采用目视法检查，应无明显可见的原有涂层、锈斑、油污等物质附着在钢材基面。

2.2 涂装部位

（1）主要构件：钢塔（外表面）、钢箱梁（外表面）、索道管端部（外表面）。

（2）附属构件：钢栏杆（外表面）。

2.3 设计年限

钢塔、钢箱梁及索道管端部为桥梁结构主要构件，维修养护难度较大，故涂装体系保护年限按照《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JT/T 722-2008）[2]（以下简称“JT/T-722”）长效型（15～25 年）进行设计。

钢栏杆为桥梁结构附属构件，日常易受到行人及车辆的磨损冲撞，为保持美观性，维养重涂频率较高，故涂装体系保护年限按照JT/T 722 普通型（10～15 年）进行设计。

2.4 腐蚀环境

浐灞2 号桥为跨河大桥，桥梁所处环境湿度较大，水汽及车辆排放的尾气等腐蚀性气体对桥梁造成的侵蚀作用较为明显；过往交通量大，维修养护对车辆通行造成的不利影响较大；桥梁结构造型特殊，维修难度较大，养护成本较高。基于兼顾桥梁涂装耐久美观及节省涂层维修养护成本的考虑，腐蚀环境类型按照较高防腐等级选择，根据JT/T 722 中对腐蚀环境的划分，该桥所处腐蚀环境按“C5-I（腐蚀程度较高的工业环境）”考虑。

2.5 涂装方案

（1）钢结构主要构件外表面涂装方案。

针对该桥钢结构外表面防腐涂装技术需求，本着防腐、耐久、美观、经济的原则，同时结合JT/T 722 中针对长效型“C5-I（腐蚀程度较高的工业环境）”腐蚀环境类型下钢结构外表面涂层配套体系技术性能要求，拟定三个钢结构防腐涂装方案，并对方案进行对比分析，涂装体系及技术优缺点具体见表1 所示。

表1 钢结构外表面涂装方案对比

通过以上三种方案优缺点的对比分析可知，方案一虽然相对普通涂层体系价格稍高，但是防腐效果及耐久性突出，使用年限较长，能够有效延长桥梁重涂时间间隔，显著降低防腐涂层体系在使用寿命周期内桥梁养护维修成本。方案二价格相对稍低，但是防腐效果及使用耐久性远不如方案一，后期养护维修成本将大大增加，综合效益不如方案一；方案三的聚硅氧烷面漆防腐效果突出，但对施工环境条件及施工操作要求苛刻，容易出现涂装失败的风险，且大多为进口产品，价格较高，导致国内工程应用案例相对较少，为本项目提供可借鉴的经验较少。综上分析，建议本项目钢结构外表面涂装体系采用方案一。方案一与原有涂装体系的对比见表2。

表2 方案一与原有涂装体系对比说明

（2）钢结构附属构件外表面涂装体系组成。

表3 钢结构附属构件外表面涂装体系组成

3 混凝土结构防护涂装设计

该桥混凝土结构表面存在耐久性病害问题，在进行防护涂装之前，需对混凝土结构表面进行表观缺陷处理，要求混凝土基面坚实、平整、洁净、无浮灰、无错台、无裂缝，确保防护涂装体系与基面粘结牢固。

3.1 涂装部位

本桥混凝土结构涂装部位分为大气区混凝土结构和水位变动区混凝土结构：（1）大气区混凝土结构：指橡胶坝最高高度（高程379.60m）加1.0m 以上的混凝土墩柱和预应力混凝土箱梁（不含梁底）；（2）水位变动区混凝土结构：指橡胶坝最高高度（高程379.60m）加1.0m 至橡胶坝最低高度（高程376.60m）之间的混凝土墩柱。

图5 混凝土结构涂装涂装部位示意图

3.2 设计年限

考虑到与本桥钢结构涂装体系设计年限的协同性，同时为延长混凝土结构涂层的重涂周期，将混凝土结构涂装体系按照《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》（JT/T 695-2007）[3]（以下简称“JT/T-695”）长效型（20 年）进行设计。

3.3 腐蚀环境

（1）大气区混凝土结构所处腐蚀环境。

该桥混凝土桥墩长期受到河水的浸泡，预应力混凝土箱梁受到水汽、二氧化碳及汽车尾气等酸性气体的长期侵蚀，腐蚀环境恶劣；涂装施工为水上作业，增加施工难度及安全风险；同时考虑到与该桥钢结构涂装体系设计的协调性，基于兼顾桥梁涂装耐久美观及节省涂层维修成本的考虑，腐蚀环境类型按照较高防腐等级选择，根据JT/T-695 中对腐蚀环境的划分，该项目大气区混凝土结构所处腐蚀环境按“III-1”考虑。

（2）水位变动区混凝土结构所处腐蚀环境。

水位变动区混凝土结构长期受到河水的浸泡，所处腐蚀环境按“Im1”考虑。

3.4 混凝土结构涂装体系组成

针对本项目混凝土结构表面防护涂装技术需求，本着防腐、耐久、美观、经济的原则，对大气区混凝土结构和水位变动区混凝土结构进行涂装体系设计。

（1）大气区混凝土结构涂装体系组成。

表4 大气区混凝土结构涂装体系组成

（2）水位变动区混凝土结构涂装体系组成。

表5 水位变动区混凝土结构涂装体系组成

4 施工要点

4.1 该桥钢结构部分为重新涂装，务必重视对原有涂层及钢材表面的处理，确保基面状况良好，以保证新的涂装体系与钢材表面之间的粘结力。

4.2 该桥混凝土结构表面存在耐久性病害，在进行涂装之前，务必进行表观缺陷处理，确保涂装体系与基面粘结牢固。

4.3 涂装环境尤其是施工过程中的环境条件，对涂层的漆膜致密性影响非常大，务必在适宜环境进行涂装施工。

4.4 涂层体系喷涂完毕后，涂膜的养护对涂装体系的质量影响至关重要，必须在规定条件下经过一定的养护时间才能投入使用；且在涂膜实干之前，避免接触雨水及其它腐蚀介质。

5 结论

5.1 该桥钢结构防腐为重新涂装设计，在进行涂装体系设计时，须明确原有涂装体系发生病害的原因，有针对性地进行涂装方案设计，确保新的涂装体系的适用性及耐久性。

5.2 在进行混凝土结构防护涂装方案设计时，应综合考虑与该桥钢结构涂装设计年限、涂装外观的协同性，确保全桥涂装体系使用寿命的一致性和景观协调性。

5.3 该桥结构造型独特，钢塔为拱形斜塔，高度78m，涂装施工难度较大；混凝土墩柱处于河水中，梁体与墩柱施工均为水上作业，增加施工安全风险。为兼顾涂装耐久性及节省涂层维修养护成本，腐蚀环境类型宜按照较高防腐等级选择，以延长桥梁重涂时间间隔，使涂装体系长久有效发挥防腐效果。