自锚式悬索桥锚固部件腐蚀维修新方法

叶明坤 宁东涛 韦谋超 何广

自锚式悬索桥锚固部件是终身不可更换受力构件。施工期间雨水积集，运营期间潮湿空气进入锚室，引发锚固部件腐蚀；锚固部件由于结构复杂、形状各异，空间狭小，因此腐蚀检查困难，维护空间小，操作不便；在锚固部件腐蚀维护中充分利用钢结构氧化聚合型包覆防腐蚀技术长效性和施工便捷性，可达到长效防腐的目的，明显减少维护工作量，有效并降低腐蚀风险。

一、概述

主缆被喻为悬索桥的生命线，是不可更换永久性承受桥梁重量的关键受力构件，因此特别受到设计、建设与管养的重视；主缆由高强镀锌钢丝组成，表面采取综合防腐蚀措施；然而在散索股、锚具等与主缆串联的锚固关键部位，一般只采用油漆作防腐蚀措施甚至是裸露的。

1.锚固部件结构特点

散索股、锚具、螺母、锚杯等组成锚固部件，其形状各异，结构复杂；表面加工有螺纹、安装配合需要的孔等，相互配合组装在一起后，形成了不同材质、防腐工艺措施的组合体；并且存在较多的缝隙、边缘和棱角。

2.锚固部件腐蚀的主要成因

（1）施工原因

主缆架设施工过程时间较长，露天作业方式造成雨水不可避免会浸入主缆钢丝内部，并沿主缆向下流入预埋管内，最后这些水集积在预埋管内部，形成了锚固部件的先天腐蚀条件。

（2）运营原因

热胀冷缩使锚室空间与外部的空气交换，并带入潮湿空气，水分凝聚在钢结构表面，创造了腐蚀条件；锚室结构渗漏水，又增加了腐蚀机会。

（3）结构原因

由于结构需要，散索股需要穿过封闭的桥梁梁端及预埋管后用锚具锁固，这就形成了一段由预埋钢管、散索股、内锚面组成的隐蔽构造，这一构造空间十分狭小，不方便检查。通常手段无法检测，给防腐蚀施工、后期检查、维护等工作带来诸多不便，这是锚固系统检查的盲点，也是腐蚀病害的隐患点。

二、自锚式悬索桥锚固部件腐蚀典型病害

西南某省一座自锚式悬索桥2007年建成通车，之后锚室内加装了除湿机，2017年检查时发现锚室内存在较多积水，内锚面结构腐蚀，后锚面锚具腐蚀，锈斑厚度达2mm，黄色锈水从结构间隙渗出等病害现象。

三、腐蚀原因分析

锚固部件安装在封闭的锚室内，锚室渗水、温差等原因，造成内部湿度大，锚固部件表面凹凸不平，极易积集灰尘、水、潮气、盐分等腐蚀性介质，桥梁运营环境恶劣，最终诱发腐蚀。行业标准JT/T694《悬索桥主缆系统防腐涂装技术条件》中推荐采用油漆防腐措施，在锚固部件工程应用实践表明，其防腐蚀效果并不理想，往往使用10年左右即发现较严重的腐蚀病害，远远达不到桥梁设计寿命100年的目标。

锚固部件发生电化学腐蚀的同时，还可能伴随着缝隙腐蚀、应力腐蚀，因此腐蚀速度更快，腐蚀不确定性更大。缝隙腐蚀是发生在两个连接物之间的缝隙处腐蚀，金属连接间的缝隙，以及金属表面上的沉积物和金属表面之间构成的缝隙。锚固部件中的拉杆穿过连接器、锚头的孔隙、螺杆与螺母间存在着无法改变和消除的缝隙，水、灰尘等进入这些缝隙中，形成缝隙防腐。应力腐蚀是指在拉应力作用下，金属在腐蚀介质中引起的破坏，散索股、拉杆等部件运营时有较大的拉应力，腐蚀介质的存在为应力腐蚀创造了条件。

四、自锚式悬索桥锚固系统腐蚀维护的可行性方案比较与选型

1.油漆防腐可行分析

钢结构油漆涂层的使用寿命一般为10～20年，更差的甚至5年就出现较严重腐蚀现象；其寿命受到涂漆前钢结构表面处理质量影响，需要将钢结构表处理到Sa2.5的要求，并且表面粗糙度不大于60um才能达到要求；锚固部件特点和空间条件，要达到这要求是极其困难的，费用也是极其高昂的。形状复杂的钢结构腐蚀锈后油漆维修，寿命往往是一次不如一次，常常看到涂层完好，而涂层内部腐蚀继续发生，究其原因就是由于涂漆时表面处理达不到要求；新的涂层将已失效的涂层、水、灰尘等腐蚀介质包裹在里面，造成内部的腐蚀介质丰富，腐蚀继续产生

2.金属喷涂防腐可行分析

金属喷涂具有防腐效果好寿命长的优点，但同样需要涂层与钢结构的附着良好才能达到防腐效果，喷涂前也需要将钢结构表面喷砂处理到Sa2.5以上的质量要求，锚固部件特点和空间条件同样难以达到要求，因此金属喷涂难以凑效。

3.钢结构氧化聚合型包覆防腐蚀技术可行性分析

产品主要由防蚀膏、防蚀带及外防护剂三层配套体系组成；防蚀膏有铁锈转化因子，可将铁锈转化为性能稳定结构致密的螯合物，螯合物本身就是腐蚀保护层；因此可带锈施工。防蚀带是在柔软织物浸积特殊调制防蚀材，具有良好的隔离与屏蔽功能，并具备400N/m的粘接力，施工后，粘贴在金属结构表面的一侧，永久保持为非固化、柔软的弹性状态，从而达到最佳的隔离封闭效果。外防护剂涂刷在防蚀带表面，与空气接触后，在较短时间内氧化聚合成一种坚韧的皮膜，具有耐候、密封性能，有效防止紫外线照射老化和腐蚀介质进入，形成完整的保护膜。该技术具有化学防腐、阻锈除锈、锈转化功能，实现自我防腐；水置换效应，阻水、憎水，腐蚀介质捕集效应，实现化学隔离；形成致密膜结构，实现物理隔离；是防腐、除锈并重的长效防腐蚀技术。

本技术特别适用于结构复杂、形状各异、环境湿度大、维护不方便的、具有振动或弯曲变形的钢结构防腐。该技术已广泛应用于LNG、建筑、石化、电力、码头、大型设备等行业中，取得了优异的防腐效果。

综上所述经比较认为，本技术适用于已产生腐蚀的钢结构维护，并具有可带锈施工及施工便捷的优势，因此本桥采用该技术来维护。

五、锚固部件腐蚀维护方案设计及施工工艺

1.维护方案设计

首先清除结构表面的灰尘，浮锈，起泡、起皮、脱落的污物或油漆层，然后涂抹防蚀膏厚250～300um；表面粘贴或缠包防蚀带，50%搭接；最后涂外防护剂二道，第二道应在第一道表干后再涂，总用量为300g/m2。

2.维护施工工艺

分三段施工，散索股上段成喇叭形，作为一个整体来施工；下段各散索股单独施工。

首先，用工业内窥镜检查预埋管内部，查看是否有积水。如果有积水现象，先排水，然后用不高于70℃热空气烘干，保证无水后灌入防蚀膏，充分利用防蚀膏的锈蚀转化功能、密封隔离、防腐功能，灌注防蚀膏后，索股与水、气不能接触，达到防腐的目的，这是一种自锚式悬索桥散索股防腐维护的全新方法，对于已发现腐蚀现象的锚固部件，采用本方法简单、易行，防腐蚀可靠。

其次施工下段各索股，直到无法展开施工为止；最后将余下的部分作用为一个整体来施工，各索股间填入防蚀带后整体缠包即完成施工。

六、小结

本工程经过对比与优选，采用钢结构氧化聚合型包覆防腐蚀技术作为锚固部件的腐蚀维护，可达到有锈除锈，无锈防锈的作用与目的。该技术在众多领域的工程应用实践表明，具有成熟技术、防腐效果显著，耐候性、耐老化性能突出，防腐寿命长；表面处理要求低，可带锈施工；附着性和柔韧性好，位移追随性、拉伸性能好，振动不开裂不脱落；绿色环保，无味无毒无污染；施工便捷，后期需要维护少等优点。

钢结构氧化聚合型包覆防腐蚀技术在已产生腐蚀的自锚式悬索桥锚固部件的成功应用，可供同行参考。