溪心桥、华川桥缆索系统维护管养

邱大彦张海良汤 亮

1云南交投集团运营管理有限公司保山管理处（678000）

2上海浦江缆索股份有限公司（200120） 3奥盛集团（200120）

1 概述

永康市溪心桥、华川桥位于永康市城区，均是城市主干道桥梁。溪心桥主桥为自锚式悬索桥，跨径布置为37 m+90 m+37 m，塔和桥面均采用混凝土结构，2003年建成通车。主缆和吊索均采用镀锌高强钢丝，主缆采用预制平行钢丝束（PPWS），预制平行钢丝束每股由127Ф5.1 mm镀锌高强钢丝组成，全桥共两根主缆，每根主缆由19股索股组成，索股锚头采用冷铸镦头锚。主缆外防护采用氯磺化聚乙烯缠包带防护。吊索采用热挤聚乙烯高强钢丝拉索（PWS），上端采用叉耳式热铸锚，通过销钉与索夹连接，下端采用冷铸镦头锚与横梁相连，吊索规格为127Ф5.1 mm，全桥共58根。吊索下端设防水罩，桥面以上2.5 m高度内用不锈钢管保护，梁下锚头外套锚具防护罩防护。

华川桥上部结构为承式钢管混凝土系杆拱结构，跨径分布为 13 m（引桥）+55 m（主桥）+13 m（引桥），2002年建成通车。全桥共有24根吊索，吊索采用热挤聚乙烯高强钢丝拉索（PWS），吊索规格为127Ф5.1 mm，采用冷铸镦头锚。吊索下端设防水罩，桥面以上2.5 m高度内用不锈钢管保护，梁下锚头外套锚具防护罩防护。

据统计，国内外桥梁缆索的更换周期为8～20年，国内外有多座桥梁因缆索系统失效而出现坍塌事故，造成了很大的人员伤亡和经济损失，如2001年四川宜宾南门大桥[1]、2011年福建武夷山公馆大桥、2018年意大利热那亚大桥、2019年台湾宜兰南方澳跨海大桥（如图1所示）等坍塌事故。

图1 台湾宜兰县南方澳跨海大桥缆索失效坍塌

2 缆索系统病害情况

2017年对上述两座桥的缆索系统进行了全面检测。缆索系统主要部件的检查情况如下:

2.1 主缆、吊索索体防护情况

溪心桥主缆采用缠丝后氯磺化聚乙烯缠包带防护，检查包带间没有脱松，结合较好。两端锚头安装完成后采用混凝土封闭，未做检查。两座桥吊索索体表面没有明显损坏，溪心桥吊索梁端设置了2 m高的不锈钢护管防护，索体表面防护较好。

2.2 索夹病害情况

全桥东西两侧共58根吊索，吊索索夹表面均存在一定程度的锈蚀，其中21根吊索的索夹锈蚀较严重。

2.3 吊索上端叉耳、销钉病害情况

全桥共发现43根吊索的叉耳出现轻微锈蚀现象，1根吊索的叉耳锈蚀较严重；40根吊索的销钉出现轻微锈蚀现象，个别吊索销钉的螺母存在松动现象。

2.4 吊索热收缩套管病害情况

现场检查中发现全桥共有11根吊索的热收缩套管存在下滑、松动、老化失效等病害。

2.5 吊索防水罩病害情况

检查发现溪心桥共有11根吊索的防水罩顶部封胶出现老化开裂现象，其中8根吊索还存在下锚头积水现象，说明防水罩顶部封胶老化开裂现象也是导致下锚头积水的一个重要原因。华川桥防水罩拆开后均有渗水情况（如图2所示），防水罩、索导管锈蚀情况严重。两座桥下锚头保护罩均存在不同程度积水，锚具表面螺纹、防护罩均出现一定程度的锈蚀，20%左右的锚头因积水渗入而出现钢丝墩头锈蚀现象（如图3所示）。

图2 梁端吊索防水罩拆后锈蚀、密封失效

图3 下端钢丝镦头锈蚀

3 病害原因分析

从两座桥的检测结果可以看到，缆索系统出现了一些常见病害，如金属外露部位的锈蚀，吊索热缩套管脱胶，吊索防水罩密封部位密封胶失效，防水罩密封失效造成的锚具防护罩内积水、下锚头锚具锈蚀、钢丝镦头锈蚀。经分析，病害产生的原因如下:

3.1 主缆外防护、吊索外护套（HDPE）防护问题

溪心桥主缆紧缆后缠绕4 mm钢丝，缠绕钢丝外涂覆不干性密封腻子，外表面缠绕氯磺化聚乙烯缠包带防护，这在建桥时是非常先进的防腐防护方案，加上施工质量控制好，未见主缆表面缠包带损伤、脱松。吊索施工时没有损伤外护套（HDPE），两座桥吊索索体外观均完好。

3.2 吊索热缩套管脱胶问题

目前拉（吊）索锚具与索体结合处多采用加装热缩套管的密封方式，就是在热缩套管内表面与索体、锚具结合处涂抹一层热熔胶水，经加热收缩后形成密封结构。长时间使用后，胶水失效导致热缩套管松散、脱落。

3.3 金属外露部位的锈蚀问题

索夹、吊索锚具外表面采用多层油漆涂装，涂装质量差、自然消耗等造成了油漆脱落，进而导致外露部位锈蚀。索夹螺栓原涂装是镀锌 （5～10 um）+安装后油漆防腐，没有安装防水螺母，没有对外露防腐层进行有效的保护。吊索销轴原涂装是电镀锌（20～40 um），安装过程中可能碰损镀锌层，长时间日晒雨淋导致锈蚀。

3.4 吊索防水罩密封问题

拉（吊）索与梁端采用索导管连接结构，索导管与索体结合处的密封处理一直是个难题，一直困扰着业内人士。这两座桥的吊索梁端索导管密封采用的都是防水罩方式，防水罩与索体间采用O型密封圈+硅胶密封。吊索外护层采用高密度聚乙烯（HDPE），为非极性材料，与其它材料均不能有效粘结，即使采用PE与PE结合的方式，若非一次挤塑完成，而是多次挤塑或焊接完成，一段时间后也同样会分离；还有载荷变化和温度变化导致的索体振动、直径变化等因素。因此，传统的防水罩密封经过一段时间后均会失效，导致雨水进入索导管，锈蚀索导管、锚具。

3.5 吊索两端锚具锈蚀问题

吊索两端采用锚环式结构，外表面采用电镀锌（20～40 um）防腐，安装完成后螺纹表面涂抹油脂不够均匀，也没有进行封闭，同时加上索导管流入的雨水，导致锚具表面及钢丝镦头锈蚀。

4 缆索系统维护方案设计、实施

针对两座桥梁缆索系统出现的病害，结合同类型桥梁处理方案，加上最新的防护技术，通过论证、评审，确定维护、维修方案。

4.1 主缆、吊索索体防护

主缆、吊索的索体表面没有损坏。借助于吊机，人工对表面进行清洁，擦除灰尘。

4.2 索夹、螺栓及吊索上端叉耳、销钉锈蚀防护

索夹及吊索上端叉耳、销钉用专用铲刀铲除表面油漆，然后打磨除锈；螺栓用砂纸打磨除锈。表面重新涂装，涂装方案：无机富锌底漆一道，厚度不小于50 um；环氧云铁中间漆一道，厚度不小于40 um；最后一道聚氨酯面漆，厚度不小于40 um。面漆颜色与桥梁整体颜色相协调。

4.3 吊索热收缩套管防护

去除原来损坏的热缩套管，更换成PE自粘带或拉链式热缩套管。

4.4 吊索防水罩密封防护

拆除防水罩，去除索导管内的发泡材料，采用内压力式注油机将注油管插入索导管油脂底部，将整个油脂层带着积水、乳化油和浮游向上抬升，再使用抽水管将其抽出，做到最大程度排出这些积水和污渍。对索导管采用烘干机进行烘干，打磨锈蚀表面。

两座桥的梁端均加装了高强度铝合金压力密封装置[2]，不同的是，溪心桥加装在不锈钢防水罩上端与索体结合处，华川桥加装在索导管与吊索索体结合处。

高强度铝合金压力密封装置利用充满压力气体的高强度铝箔气囊对索体和索导管（不锈钢防水罩筒壁）施加压力（适应车辆载荷及温度变化、风雨振动），变刚性连接为柔性连接，由接触密封或粘结密封改为压力密封，形成阻断隔离层，防止雨水及空气腐蚀梁端拉索锚具及钢丝，起到完全密封的作用，提高斜拉索防腐防护性能。广泛应用于新建或维护斜拉桥、拱桥时的梁端索导管处防水密封处理，取得了很好的效果。

4.5 吊索下端锚头锚具防护

拆除下端锚具防护罩（重新进行防护，更换连接螺栓），进行放水，锈蚀部分进行打磨，清理锚头上污垢，干燥处理，重新在锚具表面涂覆3～5 mm油脂（采用专用防护油脂，满足70℃环境下不流淌），使用薄膜封闭。最后安装锚具防护罩。如果锚垫板局部生锈，需进行除锈并重新用油漆涂装。

5 结语

自上世纪90年代开始，我国建造了大量的斜拉桥、悬索桥、钢拱桥，很多桥梁早已进入了管养阶段。由于养护工作未得到足够的重视，桥梁的常见病害没有得到有效的治理。文章针对国内外桥梁养护中最常见的缆索系统病害问题，详述了两座桥成功养护的措施及经验。国内有很多桥梁依然存在着同样的问题，两座桥养护过程中所使用的技术及方法具有很好的指导和借鉴意义。良好的管养有助于提升缆索桥梁运营的安全性，延长缆索桥梁的使用寿命。