自錨式懸索橋錨固部件腐蝕維修新方法

葉明坤 寧東濤 韋謀超 何廣

自錨式懸索橋錨固部件是終身不可更換受力構(gòu)件。施工期間雨水積集，運營期間潮濕空氣進入錨室，引發(fā)錨固部件腐蝕；錨固部件由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀各異，空間狹小，因此腐蝕檢查困難，維護空間小，操作不便；在錨固部件腐蝕維護中充分利用鋼結(jié)構(gòu)氧化聚合型包覆防腐蝕技術(shù)長效性和施工便捷性，可達(dá)到長效防腐的目的，明顯減少維護工作量，有效并降低腐蝕風(fēng)險。

一、概述

主纜被喻為懸索橋的生命線，是不可更換永久性承受橋梁重量的關(guān)鍵受力構(gòu)件，因此特別受到設(shè)計、建設(shè)與管養(yǎng)的重視；主纜由高強鍍鋅鋼絲組成，表面采取綜合防腐蝕措施；然而在散索股、錨具等與主纜串聯(lián)的錨固關(guān)鍵部位，一般只采用油漆作防腐蝕措施甚至是裸露的。

1.錨固部件結(jié)構(gòu)特點

散索股、錨具、螺母、錨杯等組成錨固部件，其形狀各異，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；表面加工有螺紋、安裝配合需要的孔等，相互配合組裝在一起后，形成了不同材質(zhì)、防腐工藝措施的組合體；并且存在較多的縫隙、邊緣和棱角。

2.錨固部件腐蝕的主要成因

（1）施工原因

主纜架設(shè)施工過程時間較長，露天作業(yè)方式造成雨水不可避免會浸入主纜鋼絲內(nèi)部，并沿主纜向下流入預(yù)埋管內(nèi)，最后這些水集積在預(yù)埋管內(nèi)部，形成了錨固部件的先天腐蝕條件。

（2）運營原因

熱脹冷縮使錨室空間與外部的空氣交換，并帶入潮濕空氣，水分凝聚在鋼結(jié)構(gòu)表面，創(chuàng)造了腐蝕條件；錨室結(jié)構(gòu)滲漏水，又增加了腐蝕機會。

（3）結(jié)構(gòu)原因

由于結(jié)構(gòu)需要，散索股需要穿過封閉的橋梁梁端及預(yù)埋管后用錨具鎖固，這就形成了一段由預(yù)埋鋼管、散索股、內(nèi)錨面組成的隱蔽構(gòu)造，這一構(gòu)造空間十分狹小，不方便檢查。通常手段無法檢測，給防腐蝕施工、后期檢查、維護等工作帶來諸多不便，這是錨固系統(tǒng)檢查的盲點，也是腐蝕病害的隱患點。

二、自錨式懸索橋錨固部件腐蝕典型病害

西南某省一座自錨式懸索橋2007年建成通車，之后錨室內(nèi)加裝了除濕機，2017年檢查時發(fā)現(xiàn)錨室內(nèi)存在較多積水，內(nèi)錨面結(jié)構(gòu)腐蝕，后錨面錨具腐蝕，銹斑厚度達(dá)2mm，黃色銹水從結(jié)構(gòu)間隙滲出等病害現(xiàn)象。

三、腐蝕原因分析

錨固部件安裝在封閉的錨室內(nèi)，錨室滲水、溫差等原因，造成內(nèi)部濕度大，錨固部件表面凹凸不平，極易積集灰塵、水、潮氣、鹽分等腐蝕性介質(zhì)，橋梁運營環(huán)境惡劣，最終誘發(fā)腐蝕。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T694《懸索橋主纜系統(tǒng)防腐涂裝技術(shù)條件》中推薦采用油漆防腐措施，在錨固部件工程應(yīng)用實踐表明，其防腐蝕效果并不理想，往往使用10年左右即發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的腐蝕病害，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到橋梁設(shè)計壽命100年的目標(biāo)。

錨固部件發(fā)生電化學(xué)腐蝕的同時，還可能伴隨著縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕，因此腐蝕速度更快，腐蝕不確定性更大?？p隙腐蝕是發(fā)生在兩個連接物之間的縫隙處腐蝕，金屬連接間的縫隙，以及金屬表面上的沉積物和金屬表面之間構(gòu)成的縫隙。錨固部件中的拉桿穿過連接器、錨頭的孔隙、螺桿與螺母間存在著無法改變和消除的縫隙，水、灰塵等進入這些縫隙中，形成縫隙防腐。應(yīng)力腐蝕是指在拉應(yīng)力作用下，金屬在腐蝕介質(zhì)中引起的破壞，散索股、拉桿等部件運營時有較大的拉應(yīng)力，腐蝕介質(zhì)的存在為應(yīng)力腐蝕創(chuàng)造了條件。

四、自錨式懸索橋錨固系統(tǒng)腐蝕維護的可行性方案比較與選型

1.油漆防腐可行分析

鋼結(jié)構(gòu)油漆涂層的使用壽命一般為10～20年，更差的甚至5年就出現(xiàn)較嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象；其壽命受到涂漆前鋼結(jié)構(gòu)表面處理質(zhì)量影響，需要將鋼結(jié)構(gòu)表處理到Sa2.5的要求，并且表面粗糙度不大于60um才能達(dá)到要求；錨固部件特點和空間條件，要達(dá)到這要求是極其困難的，費用也是極其高昂的。形狀復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)腐蝕銹后油漆維修，壽命往往是一次不如一次，常?？吹酵繉油旰?，而涂層內(nèi)部腐蝕繼續(xù)發(fā)生，究其原因就是由于涂漆時表面處理達(dá)不到要求；新的涂層將已失效的涂層、水、灰塵等腐蝕介質(zhì)包裹在里面，造成內(nèi)部的腐蝕介質(zhì)豐富，腐蝕繼續(xù)產(chǎn)生

2.金屬噴涂防腐可行分析

金屬噴涂具有防腐效果好壽命長的優(yōu)點，但同樣需要涂層與鋼結(jié)構(gòu)的附著良好才能達(dá)到防腐效果，噴涂前也需要將鋼結(jié)構(gòu)表面噴砂處理到Sa2.5以上的質(zhì)量要求，錨固部件特點和空間條件同樣難以達(dá)到要求，因此金屬噴涂難以湊效。

3.鋼結(jié)構(gòu)氧化聚合型包覆防腐蝕技術(shù)可行性分析

產(chǎn)品主要由防蝕膏、防蝕帶及外防護劑三層配套體系組成；防蝕膏有鐵銹轉(zhuǎn)化因子，可將鐵銹轉(zhuǎn)化為性能穩(wěn)定結(jié)構(gòu)致密的螯合物，螯合物本身就是腐蝕保護層；因此可帶銹施工。防蝕帶是在柔軟織物浸積特殊調(diào)制防蝕材，具有良好的隔離與屏蔽功能，并具備400N/m的粘接力，施工后，粘貼在金屬結(jié)構(gòu)表面的一側(cè)，永久保持為非固化、柔軟的彈性狀態(tài)，從而達(dá)到最佳的隔離封閉效果。外防護劑涂刷在防蝕帶表面，與空氣接觸后，在較短時間內(nèi)氧化聚合成一種堅韌的皮膜，具有耐候、密封性能，有效防止紫外線照射老化和腐蝕介質(zhì)進入，形成完整的保護膜。該技術(shù)具有化學(xué)防腐、阻銹除銹、銹轉(zhuǎn)化功能，實現(xiàn)自我防腐；水置換效應(yīng)，阻水、憎水，腐蝕介質(zhì)捕集效應(yīng)，實現(xiàn)化學(xué)隔離；形成致密膜結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)物理隔離；是防腐、除銹并重的長效防腐蝕技術(shù)。

本技術(shù)特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀各異、環(huán)境濕度大、維護不方便的、具有振動或彎曲變形的鋼結(jié)構(gòu)防腐。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于LNG、建筑、石化、電力、碼頭、大型設(shè)備等行業(yè)中，取得了優(yōu)異的防腐效果。

綜上所述經(jīng)比較認(rèn)為，本技術(shù)適用于已產(chǎn)生腐蝕的鋼結(jié)構(gòu)維護，并具有可帶銹施工及施工便捷的優(yōu)勢，因此本橋采用該技術(shù)來維護。

五、錨固部件腐蝕維護方案設(shè)計及施工工藝

1.維護方案設(shè)計

首先清除結(jié)構(gòu)表面的灰塵，浮銹，起泡、起皮、脫落的污物或油漆層，然后涂抹防蝕膏厚250～300um；表面粘貼或纏包防蝕帶，50%搭接；最后涂外防護劑二道，第二道應(yīng)在第一道表干后再涂，總用量為300g/m2。

2.維護施工工藝

分三段施工，散索股上段成喇叭形，作為一個整體來施工；下段各散索股單獨施工。

首先，用工業(yè)內(nèi)窺鏡檢查預(yù)埋管內(nèi)部，查看是否有積水。如果有積水現(xiàn)象，先排水，然后用不高于70℃熱空氣烘干，保證無水后灌入防蝕膏，充分利用防蝕膏的銹蝕轉(zhuǎn)化功能、密封隔離、防腐功能，灌注防蝕膏后，索股與水、氣不能接觸，達(dá)到防腐的目的，這是一種自錨式懸索橋散索股防腐維護的全新方法，對于已發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的錨固部件，采用本方法簡單、易行，防腐蝕可靠。

其次施工下段各索股，直到無法展開施工為止；最后將余下的部分作用為一個整體來施工，各索股間填入防蝕帶后整體纏包即完成施工。

六、小結(jié)

本工程經(jīng)過對比與優(yōu)選，采用鋼結(jié)構(gòu)氧化聚合型包覆防腐蝕技術(shù)作為錨固部件的腐蝕維護，可達(dá)到有銹除銹，無銹防銹的作用與目的。該技術(shù)在眾多領(lǐng)域的工程應(yīng)用實踐表明，具有成熟技術(shù)、防腐效果顯著，耐候性、耐老化性能突出，防腐壽命長；表面處理要求低，可帶銹施工；附著性和柔韌性好，位移追隨性、拉伸性能好，振動不開裂不脫落；綠色環(huán)保，無味無毒無污染；施工便捷，后期需要維護少等優(yōu)點。

鋼結(jié)構(gòu)氧化聚合型包覆防腐蝕技術(shù)在已產(chǎn)生腐蝕的自錨式懸索橋錨固部件的成功應(yīng)用，可供同行參考。