跨海斜拉橋結(jié)構(gòu)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)階段的檢測(cè)養(yǎng)護(hù)內(nèi)容與技術(shù)措施研究

章海濤

（寧波高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)有限公司，浙江 寧波 315000）

0 引言

跨海斜拉橋除了跨徑長(zhǎng)、索塔高、體量大等結(jié)構(gòu)特征外，通常還具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）地處海洋腐蝕環(huán)境，給大橋結(jié)構(gòu)材料的耐久性帶來(lái)很大的威脅；（2）通常位于臺(tái)風(fēng)登陸口，受臺(tái)風(fēng)、熱帶風(fēng)暴影響極大，對(duì)大橋的抗風(fēng)能力要求高。（3）橋下水面過(guò)往船只噸位大，通航等級(jí)與主塔橋墩防撞等級(jí)高。對(duì)于跨海大橋的管理與養(yǎng)護(hù)者而言，目前乃至今后很長(zhǎng)的時(shí)間里最關(guān)心的問(wèn)題是如何用最科學(xué)、最經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行大橋養(yǎng)護(hù)，并使大橋長(zhǎng)期處于合理的安全與耐久水平之上。顯然，現(xiàn)代化大跨度海洋結(jié)構(gòu)不能簡(jiǎn)單地沿用目前主要適用于常規(guī)中小橋梁的養(yǎng)護(hù)理念和手段，而必須研究并采用更為科學(xué)的管養(yǎng)策略和技術(shù)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作為一種極具前景的養(yǎng)護(hù)策略，其取代結(jié)構(gòu)性修復(fù)的趨勢(shì)已日益凸顯。目前我國(guó)已建成了包括杭州灣大橋、象山港大橋、東海大橋、金塘大橋、桃夭門大橋、青島海灣大橋、嘉紹大橋、廈漳跨海大橋、泉州灣跨海大橋等在內(nèi)的多座跨海斜拉橋，更多的跨海索支撐橋梁正在規(guī)劃或建設(shè)之中。對(duì)這些橋梁的養(yǎng)護(hù)策略和技術(shù)尚在不斷探索改進(jìn)之中。橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的思想建立于全壽命養(yǎng)護(hù)管理的理念。目前，橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)還只是一個(gè)概念，尚未形成系統(tǒng)的理論框架和技術(shù)規(guī)范。本文以象山港大橋?yàn)楸尘埃_展跨海斜拉橋結(jié)構(gòu)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)階段的檢測(cè)養(yǎng)護(hù)內(nèi)容與技術(shù)措施研究，其成果不僅適用于象山港大橋，對(duì)其它同類大型跨海斜拉橋的養(yǎng)護(hù)也具有良好的推廣運(yùn)用價(jià)值。

1 跨海斜拉橋病害特點(diǎn)

開展橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，首先必須掌握橋梁病害和缺陷的特點(diǎn)?？绾Ｐ崩瓨蛩幍乩憝h(huán)境的特點(diǎn)必定帶來(lái)某些形式上或程度上比較鮮明的病害特征。但位于內(nèi)陸環(huán)境的斜拉橋的絕大多數(shù)病害仍可能在跨海斜拉橋上發(fā)生。1990年代以來(lái)我國(guó)所建造的跨海斜拉橋以鋼主梁作為橋跨結(jié)構(gòu)的居多。本文根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)已建成的包括象山港大橋、東海大橋、杭州灣大橋、膠州灣跨海大橋、舟山連島金塘大橋、?？谑兰o(jì)大橋等十余座跨海斜拉橋的調(diào)研和資料整理，總結(jié)跨海斜拉橋預(yù)防性養(yǎng)護(hù)病害見表1[1]。

2 跨海斜拉橋預(yù)防性檢測(cè)工作

檢測(cè)是橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的工作之一，其目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁的病害。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的檢測(cè)項(xiàng)目主要面向橋梁養(yǎng)護(hù)單位，從橋梁運(yùn)營(yíng)管理的角度，重點(diǎn)給出部分專業(yè)性較強(qiáng)的檢測(cè)項(xiàng)目。

表1 跨海斜拉橋預(yù)防性養(yǎng)護(hù)病害

（1）斜拉索系統(tǒng)

斜拉索系統(tǒng)重點(diǎn)檢測(cè)對(duì)象為護(hù)套、索體內(nèi)鋼絲及錨頭等。護(hù)套主要檢查是否存在以下病害：護(hù)套龜裂、劃痕凹坑、開裂、密封圈破損、護(hù)套內(nèi)積水或冷凝水等。索體內(nèi)鋼絲主要檢查是否存在鍍鋅層銹蝕、鋼絲均勻銹蝕、鋼絲孔蝕、斷絲等病害。對(duì)冷鑄墩頭錨錨頭主要檢查是否存在錨頭內(nèi)外螺紋銹蝕、鋼絲墩頭是否銹蝕、錨頭內(nèi)鋼絲是否銹蝕斷絲以及錨杯、螺帽、錨板、保護(hù)罩、下墊板是否銹蝕等病害。護(hù)套、鋼絲及錨頭檢測(cè)主要內(nèi)容見表2。

錨頭依據(jù)實(shí)橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和橋址環(huán)境，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)須遵循先易后難、先表觀目檢后深度檢測(cè)的處理順序。首先打開錨頭，進(jìn)行封錨密實(shí)性和防腐材料完好性檢查，然后對(duì)錨頭積水狀況檢查。如出現(xiàn)積水或滲水，則詳細(xì)檢測(cè)錨頭銹蝕狀況，確定鋼絲墩頭及螺紋的退化程度，進(jìn)一步排查錨頭是否開裂、變形，最后分析有無(wú)危及錨固安全的關(guān)鍵病害，并作出檢測(cè)深度和周期安排。錨頭現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)策略見圖1。

（2）鋼箱梁

圖1 錨頭現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)程序

鋼箱梁重點(diǎn)檢測(cè)內(nèi)容為涂層劣化、鋼構(gòu)件銹蝕、構(gòu)件連接缺陷。涂層檢測(cè)的重點(diǎn)為表觀缺陷、涂層厚度、涂層附著力等。對(duì)鋼構(gòu)件銹蝕主要檢查是否存在均勻銹蝕、孔蝕、縫隙銹蝕和應(yīng)力腐蝕等病害。對(duì)構(gòu)件連接缺陷主要檢查是否存在焊縫缺陷、焊縫開裂、螺栓涂層劣化銹蝕、螺栓連接缺陷等病害。涂層外觀檢測(cè)主要采用目檢，涂層厚度采用涂層厚度儀，涂層附著力采用拉脫式涂層附著力測(cè)定儀。

表2 護(hù)套、鋼絲及錨頭檢測(cè)的主要內(nèi)容

（3）索塔及塔墩

索塔及塔墩重點(diǎn)檢測(cè)內(nèi)容為涂層劣化、混凝土劣化、混凝土裂縫。混凝土檢測(cè)的重點(diǎn)為氯離子侵蝕、混凝土碳化、保護(hù)層厚度不足、鋼筋銹蝕等。混凝土裂縫主要檢查是否存在網(wǎng)狀裂縫或表面龜裂、豎向及斜向裂縫、橫向或水平裂縫等病害。

3 跨海斜拉橋預(yù)防性養(yǎng)護(hù)內(nèi)容與技術(shù)措施

跨海斜拉橋預(yù)防性養(yǎng)護(hù)涵蓋周期性預(yù)養(yǎng)護(hù)和矯正性預(yù)養(yǎng)護(hù)兩個(gè)方面，周期性預(yù)養(yǎng)護(hù)主要是日常性保養(yǎng)，相當(dāng)部分病害可通過(guò)一次性維修即可修復(fù)。周期性預(yù)養(yǎng)護(hù)主要依據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG H11—2004）[2]、《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ 99—2003）[3]以及美歐公路橋梁實(shí)施指南等相關(guān)技術(shù)文件進(jìn)行實(shí)施，相關(guān)處治措施多為日常性的實(shí)施方案，可參照上述技術(shù)文件完成。矯正性預(yù)養(yǎng)護(hù)更多是基于結(jié)構(gòu)狀態(tài)而實(shí)施的，主要針對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)后逐漸形成、發(fā)展并持續(xù)影響結(jié)構(gòu)性能的病害，其養(yǎng)護(hù)內(nèi)容與技術(shù)處治措施需結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)及研究成果作進(jìn)一步的疏理。限于篇幅。僅給出部分預(yù)養(yǎng)護(hù)內(nèi)容與技術(shù)措施。

3.1 斜拉索系統(tǒng)

（1）每2～4 a對(duì)護(hù)套進(jìn)行除塵、清洗處理，經(jīng)過(guò)高溫及低溫季節(jié)后，若護(hù)套無(wú)材質(zhì)性硬化和開裂則繼續(xù)觀測(cè)。（2）每3個(gè)月對(duì)護(hù)套表面進(jìn)行外觀目檢，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，處治以下：a.若發(fā)現(xiàn)護(hù)套出現(xiàn)開裂、漏水、滲水、鋼絲銹蝕、被割傷、燒傷、撞傷等現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)處理；對(duì)于局部的刮痕、劃傷，深度小于3mm時(shí)，可用專用焊槍用相同材質(zhì)的H D P E原料覆蓋，并用電磨機(jī)進(jìn)行表面處理，恢復(fù)表面平整。b.若護(hù)套表面有小面積的裂縫，且表面干燥，內(nèi)部無(wú)水滲出，可將裂縫封閉，在P E外覆一層H M106密封膠，同時(shí)在膠體外均勻纏繞玻璃布，布外再覆H M106密封膠使P E護(hù)套處于完全密封狀態(tài)。c.若護(hù)套表面大面積老化開裂（超過(guò)10%）且裂縫內(nèi)有銹水滲出，或護(hù)套環(huán)狀斷開失去防護(hù)功能，應(yīng)沿裂縫處剝開防護(hù)層，排出水分，露出鋼絲，除銹并干燥后，再作防銹處理；并涂刷防護(hù)漆及防護(hù)油，用雙層P E修補(bǔ)。d.修補(bǔ)護(hù)套采用局部電熱成型的熱成型修補(bǔ)法。修復(fù)時(shí)應(yīng)選擇無(wú)雨、露、霧天氣進(jìn)行，且使用與實(shí)橋相同材質(zhì)片材。修補(bǔ)局部破損后再用玻璃絲布、P E或橡膠防腐帶材纏包嚴(yán)密。纏繞時(shí)加適當(dāng)拉力（伸長(zhǎng)3%），重疊50%，在24 h內(nèi)加熱成型。加熱時(shí)保持溫度按不同材質(zhì)而定，P E材料按廠家或試驗(yàn)定。修復(fù)或更換后需對(duì)端部進(jìn)行密封處理。對(duì)拉索護(hù)套的修補(bǔ)，最好由原廠家進(jìn)行。（3）每3 a對(duì)護(hù)套內(nèi)鋼絲銹蝕進(jìn)行一次檢測(cè)，可采用無(wú)損探傷或剝開已損壞的護(hù)套檢查，測(cè)量銹蝕鋼絲的有效面積及斷絲面積，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，處治以下：a.若拉索內(nèi)鋼絲出現(xiàn)均勻銹蝕（銹蝕損失面積較?。┣忆P蝕年限滿7 a，須對(duì)鋼絲進(jìn)行除銹處理并涂漆防護(hù)。b.當(dāng)斷絲面積超過(guò)拉索總面積的2%時(shí)，建議換索。c.若鋼絲均勻銹蝕造成拉索總面積損傷超過(guò)10%時(shí)，建議換索。d.若鋼絲表面布滿鐵銹且同時(shí)存在3個(gè)以上的蝕坑時(shí)，建議換索。（4）拉索兩端的錨具及護(hù)筒應(yīng)經(jīng)常保持清潔和干燥，每2～4 a對(duì)拉索兩端錨頭進(jìn)行除塵處理，清除殘留物。（5）每4～6 a對(duì)拉索兩端錨頭鋼構(gòu)件進(jìn)行一次涂漆、除銹及修理?yè)p壞構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)。（6）每6～8 a對(duì)拉索兩端錨杯內(nèi)的防腐油脂進(jìn)行整體更換。（7）每3個(gè)月對(duì)錨頭積水、滲水情況進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，處治以下：a.塔端錨頭若漏水、滲水應(yīng)及時(shí)用防水材料封堵。b.梁端錨頭若漏水、積水應(yīng)及時(shí)將水排出并封堵水源。c.錨頭內(nèi)防腐油脂若出現(xiàn)明顯揮發(fā)或缺失，導(dǎo)致墩頭鋼絲出現(xiàn)銹蝕時(shí)，結(jié)合實(shí)際檢查結(jié)果，對(duì)銹蝕部位進(jìn)行除銹處理，并清洗更換錨杯內(nèi)的防護(hù)油脂。（8）每年對(duì)錨頭銹蝕情況進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，處治以下：a.發(fā)現(xiàn)錨杯、錨板、螺帽及支承墊塊有銹蝕時(shí)，應(yīng)先將原有防銹材料擦凈，然后除銹揩凈，再作防銹處理。可用涂抹黃油作防銹處理，也可用專門配方的防銹劑作防銹材料。b.若發(fā)現(xiàn)錨杯內(nèi)外螺紋有明顯的浮銹或輕微銹蝕時(shí)，可除去浮銹涂抹黃油作防銹處理。c.一旦發(fā)現(xiàn)螺紋表面存在普遍孔蝕，部分螺牙變形、斷扣、高度不夠、滑牙、根部裂紋等現(xiàn)象，應(yīng)重點(diǎn)觀測(cè)，必要時(shí)需及早更換拉索。（9）每2～4 a對(duì)索端鋼護(hù)筒進(jìn)行保養(yǎng)，包括除塵、涂漆、防銹處理。（10）每半年對(duì)法蘭盤連接偏位、滲水及螺栓情況進(jìn)行檢查。（11）每年檢查一次鋼護(hù)筒與套管連接處的防水及橡膠老化情況。

索力異常預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的工作內(nèi)容如下：每年對(duì)索力進(jìn)行測(cè)試與比對(duì)分析，歷次索力測(cè)試最好選擇在氣溫相近的條件下進(jìn)行。當(dāng)單根拉索實(shí)測(cè)索力與竣工索力相差10%以內(nèi)，全橋上下游拉索恒載索力對(duì)稱、均衡，同一側(cè)各跨索力增量和（當(dāng)前實(shí)測(cè)索力－竣工索力）小于5%，則可認(rèn)為索力正常，按正常檢測(cè)周期檢測(cè)。當(dāng)拉索實(shí)測(cè)索力與竣工索力相差10%以上，應(yīng)首先檢查該拉索的外觀，并在以后每三個(gè)月測(cè)試一次索力，測(cè)試范圍包括該索左右5對(duì)拉索（包括橋面另一側(cè)拉索），分析跟蹤索力變化規(guī)律。如果同一索號(hào)上下游拉索索力相差10%以上，應(yīng)首先檢查該對(duì)拉索的外觀，并在以后每三個(gè)月測(cè)試一次索力，測(cè)試范圍包括該索左右5對(duì)拉索（包括橋面另一側(cè)拉索），分析其索力變化規(guī)律。索力異常預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的措施如下：判斷線型與索力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是否在溫度正常影響范圍。畫出曲線表明溫度，作為以后養(yǎng)護(hù)依據(jù)。主梁線型良好，索力與設(shè)計(jì)值偏差不超過(guò)10%，一般不進(jìn)行索力調(diào)整。索力超出10%當(dāng)進(jìn)一步查明原因。如有異常，經(jīng)多方慎重研究并協(xié)同專家會(huì)診后方能進(jìn)行調(diào)整索力及主梁標(biāo)高。索力調(diào)整應(yīng)在溫度穩(wěn)定的季節(jié)和時(shí)段進(jìn)行。索力調(diào)整、張拉的順序、級(jí)次和量值應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行，并測(cè)定索力和延伸值，同時(shí)進(jìn)行控制。調(diào)整索力應(yīng)上下游同一編號(hào)拉索同時(shí)進(jìn)行。索力調(diào)整的液壓系統(tǒng)應(yīng)通過(guò)鑒定，系統(tǒng)總誤差在±3%以內(nèi)。索力調(diào)整應(yīng)于橋上無(wú)活載條件下進(jìn)行。索力調(diào)整應(yīng)同時(shí)進(jìn)行主梁、主塔應(yīng)力與位移測(cè)試，以求建立斜拉橋良好的恒載狀態(tài)：線型滿足計(jì)算值要求，索力與設(shè)計(jì)值偏差在±5%以內(nèi)。

3.2 涂層系統(tǒng)

（1）每2～4 a對(duì)鋼箱梁進(jìn)行一次清洗，清除鋼箱梁內(nèi)外表面的殘留物（如灰塵、污染物、雜物等）。（2）鋼箱梁在建成10 a時(shí)實(shí)施初次涂層預(yù)養(yǎng)護(hù)，主要為整體涂裝或重新涂裝。（3）鋼結(jié)構(gòu)表面清理：對(duì)鋼結(jié)構(gòu)維護(hù)性涂裝多采用手工清理，重新涂裝多采用噴砂清理，嚴(yán)禁使用腐蝕性物質(zhì)清理油膩、舊漆皮、鐵銹和氧化皮，清理前須采用高壓淡水清潔后，再噴砂除銹。（4）維護(hù)涂裝（局部維修）：當(dāng)舊涂層發(fā)生2級(jí)或3級(jí)銹蝕，或3級(jí)以下開裂、剝落、起泡且損壞未貫穿整個(gè)涂層，累計(jì)面積小于構(gòu)件面積的50%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行維護(hù)涂裝或局部維修。（5）重新涂裝（整體維修）：當(dāng)舊涂層發(fā)生3級(jí)以上銹蝕，或3級(jí)以上開裂、剝落、起泡且損壞貫穿整個(gè)涂層，累計(jì)面積大于構(gòu)件面積的50%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行徹底的表面處理后涂裝相應(yīng)配套涂層，即重新涂裝或整體維修。重新噴涂工藝首先是電弧噴鋁，其主要工藝過(guò)程為：表面凈化→噴砂除銹→電弧噴涂→封閉底漆→中間漆及面漆幾個(gè)步驟。（6）每2～4 a對(duì)索塔及橋墩表面進(jìn)行一次清洗，清除殘留物（如灰塵、污染物、雜物等）。（7）索塔及橋墩混凝土在建成8a時(shí)實(shí)施初次涂層預(yù)養(yǎng)護(hù)，主要為整體涂裝或重新涂裝。

3.3 鋼構(gòu)件

鋼構(gòu)件表面均有防腐涂層，涂裝后的鋼構(gòu)件銹蝕是伴隨著涂層劣化狀況發(fā)展，因此應(yīng)將鋼構(gòu)件銹蝕和涂膜劣化視為整體一起預(yù)養(yǎng)護(hù)。針對(duì)鋼構(gòu)件銹蝕的維修處治主要是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行除銹處理并涂漆防護(hù)。鋼構(gòu)件銹蝕預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的具體措施見表3。

表3 鋼構(gòu)件銹蝕預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的處治措施

4 結(jié)論

（1）通過(guò)資料調(diào)研整理，結(jié)合實(shí)橋檢測(cè)，疏理給出了跨海斜拉橋的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)病害。

（2）著眼于將來(lái)可能引起結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況惡化的萌芽中的缺陷或病害，給出了跨海鋼箱梁斜拉橋結(jié)構(gòu)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)階段的具體檢測(cè)內(nèi)容和檢測(cè)手段與方法。

（3）根據(jù)跨海鋼箱梁斜拉橋的結(jié)構(gòu)和環(huán)境特點(diǎn)，給出了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)階段的養(yǎng)護(hù)工作內(nèi)容和要求，給出了維護(hù)處治的具體技術(shù)措施。