大跨徑斜拉橋斜拉索錨頭的綜合防護

周 琦

(舟山市大陸連島工程指揮部，浙江舟山316000)

0 引言

斜拉橋由于其跨度較大、造型美觀、施工方便等特點而成為目前應用較多的一種橋型。如果橋位處大氣環境惡劣，例如處于跨海灣區域，鹽分較高，而斜拉索一般都布置在梁體外部，直接與大氣接觸，因而極易產生腐蝕。如今，由于保護措施的逐漸完善，斜拉橋斜拉索索體已經得到了很好的保護，而斜拉索與錨具結合部位由于保護措施較少從而成為斜拉索防腐蝕的薄弱環節，國內已有多座斜拉橋由于斜拉索腐蝕破壞尤其是斜拉索與錨具結合部位的腐蝕而導致換索，造成了巨大的經濟損失和不良社會影響。本文特以舟山桃夭門大橋斜拉索上下錨頭的綜合防護方案為例，介紹斜拉索在上下錨頭部位的防腐蝕保護技術。

1 工程概況

桃夭門大橋是舟山大陸連島工程的第三座特大橋，橫跨桃夭門水道，為七跨連續半漂浮體系混合式斜拉橋，橋跨布置見圖1。

1.1 主要技術標準

公路等級：4車道一級公路；設計行車速度：60 km/h；設計荷載：汽車-超20級，掛車-120；橋梁寬度：橋面凈寬22.5m；通航標準：通航凈高按設計最高通航水位以上32m，通航凈寬為280m；設計風速：橋址區離地面20m高度處百年一遇10min平均最大風速為42.8m/s，計入海島地形系數后設計風速為55m/s；地震基本烈度：6度。

1.2 橋位區氣候條件

舟山群島氣候上表現為大陸性氣候向海洋性氣候轉換的過渡性氣候。氣象要素的經向梯度大，季節滯后，溫暖濕潤，雨熱同季，災害性天氣類型多、頻次高。大橋工程區累計年平均氣溫在16℃左右，一年中日最高氣溫不小于35℃的平均天數為2.4～8.4 d，日最高氣溫不小于30℃的平均天數為53～58 d，日最低氣溫不大于0℃的平均天數為14～16 d；年平均相對濕度在80%左右，年平均日照時數在1880～2258 h之間；地區年平均降水量在900～1400mm，全年平均降水日數(日雨量不小于0.1mm)為130～160 d，最長連續降水日數在16～22d之間，主要表現為3～4月的春季連陰雨天氣；常年盛行風向以西北風和東南偏南風為主，臺風一般出現在每年的5~11月，其中大部分發生在7～9月，約占全年的86%。

2 實施方案

斜拉索通過索塔錨固區將索力傳遞給混凝土索塔，錨固區必須在保證恒載、活載作用下的自身合力受力外，構造上還要滿足施工的要求，同時要考慮方便養護和維修。近年來索塔錨固方式多采用拉索在錨固區斷開(相對于鞍座錨固結構)非交錯式錨固結構，主要包括：環向預應力錨固、錨固鋼橫梁、鋼錨箱三種錨固方式，桃夭門大橋則采用了環向預應力錨固的錨固方式(見圖2)。

如今，斜拉橋索梁錨固形式主要有四種：錨箱式(承壓式)連接、耳板式(銷鉸式)連接、錨管式連接、錨拉板連接。

錨箱式(承壓式)連接是設置錨固梁(塊)，將錨固梁(塊)用焊接或高強螺栓與主梁連接，斜拉索錨固在錨固梁(塊)上。

耳板式連接是由主梁的腹板向上伸出一塊耳板，斜拉索通過鉸或鋼管錨固在耳板上；索力直接由耳板傳給主梁的腹板。

錨管式連接是在主梁或縱梁的腹板上安裝一根鋼管，索力通過鋼管傳遞給主梁或縱梁的腹板。

錨拉板連接是將鋼板作為錨拉板，錨拉板由上、中、下三部分組成：錨拉板上部開槽，槽口內側焊于錨管外側，斜拉索穿過錨管并用錨具錨固在錨管底部。

桃夭門大橋是一座混合式斜拉橋，在鋼箱梁段采用了耳板式連接(如圖3)，在混凝土梁段采用了錨管式連接(如圖4)。

2.1 上錨頭防護

由于環境惡劣，為防止潮濕環境對上端斜拉索錨具的腐蝕，必須對上錨頭進行密封，并且孔端密封后表面平整，增加了大橋的美觀。

2.1.1 方案

因上錨頭部位斜拉索為震動部位，因此采用發泡聚氨酯與HM106密封膠相結合的密封方案，可以長期適應斜拉索的震動。采用發泡聚氨酯的目的為緊密填滿錨孔空隙，但其抗老化性能較差。HM106密封膠的分子結構中含有特殊的補強劑和憎水助劑，因而具有極高的粘接穩定性能，優異的耐水、耐油和耐大氣老化性能，該產品有很好的延伸率，可達150%以上，并且耐老化性能可達30 a以上，已在多座斜拉橋的錨孔和懸索橋的主纜上成功應用，受到各方面的好評。

2.1.2 主要施工工藝

首先對錨孔金屬管內表面的雜質進行徹底清理并做除銹處理，在金屬管內表面刷涂兩道環氧底漆，然后對管口做臨時封堵，并分2~3次對管內進行發泡密封，待發泡完畢后，對發泡表面進行修整，調用HM106密封膠對管口進行密封，最后刷涂兩道塔用聚氨酯面漆。

2.2 下錨頭防護

桃夭門大橋下錨頭采用了在混凝土梁段用錨管連接，在鋼箱梁段采用銷鉸連接兩種連接方式，鋼套管上口的密封處理考慮到實用性和美觀性的結合，采用了不同規格的不銹鋼將軍帽，這些部位都成為防護的重點。

2.2.1 鋼套管防護

鋼套管在進行徹底的清理后，采用聚氨酯發泡材料填充(發泡材料性能指標見表1)。聚氨酯發泡材料是由聚醚與多次甲基多苯基、多異氰酸酯發生聚合反應后而成，具有質量輕、不吸水、低導熱性、隔氣性好、韌性好等特點，從而能夠有效地使錨具與雨水、潮氣以及其他腐蝕介質相隔離。

表1 發泡材料性能指標

聚氨酯發泡施工采用專用氣泵提供壓縮空氣，使混合料在導管口處呈霧狀高壓噴出得以充分混合反應，直接噴入錨管進行發泡，噴射量由計算所得的實際體積控制。發泡完畢24 h后，對管口的發泡材料進行修整，然后填充聚氨酯防水密封膠。

2.2.2 將軍帽的防護

將軍帽的內部防護與鋼套管的內部防護措施相同，仍舊采用聚氨酯發泡材料進行填充。在將軍帽上口下方約3cm處用兩根高彈性橡膠圈填充以密封。在橡膠圈以上，采用進口硅膠進行密封，在將軍帽上口以上的硅膠密封條要求高度不小于2.5cm，與上口形成的角度不小于60°，從而形成一個不至于積水的排水坡腳，并將將軍帽上口以上10cm范圍內的螺旋線割去，避免水沿螺旋線流下從螺旋線與硅膠間的縫隙滲入將軍帽。

2.2.3 外部防護

由于桃夭門大橋位于海峽地區，且在橋位兩側有兩個很大的油庫，空氣中鹽分、油霧及水氣的含量都非常高，環境十分惡劣，即使是不銹鋼也會產生一定程度的銹蝕，因此，對斜拉索錨具的防護不僅僅只限于內部的防護，外部的防護從美觀和實用的角度來說都需要重視。經過對現場情況的研究和分析，最終決定采用在錨管及將軍帽外部涂刷防銹漆的方法來進行防護，具體的涂裝體系為：二道環氧鍶黃底漆(80μm)，一道環氧云鐵中間漆(40μm)，二道氟碳面漆(80μm)，顏色與防撞護欄一致。在施工中，由于空氣中油霧含量極高，附著在表面影響粘結力，所以要求每一層防銹漆涂刷之前都要對工作面用特定的溶劑進行徹底清洗，并且進行打磨粗糙，增加層間的結合力，涂刷時要均勻涂刷保證美觀。

經過以上步驟，桃夭門大橋形成了一套完整且行之有效的錨頭防護系統。

3 結語

從桃夭門大橋自2003年建成后的使用情況來看，桃夭門大橋斜拉索的防護措施是比較有效的，沒有出現錨頭和拉索的銹蝕情況，但也存在一些小的問題。因此建議，斜拉索生產單位應根據現有的斜拉索錨固的幾種方法分別生成一套斜拉索的安裝、防護及跟蹤監測的完整體系，以便設計、施工和營運等不同時段都具有完善統一的依據，從而使斜拉索體系充分發揮其作用。

[1]雷廷新，鄭啟德，周祖干.斜拉索體系的防護[J].橋梁建設，2002，(1)：33-34．

[2]王修勇，陳政清，何旭輝，等.洞庭湖大橋風雨振減振試驗研究[J].橋梁建設，2002，(2)：11-14．

[3]唐亞鳴，張河.大型橋梁拉索損傷與健康監測[J].橋梁建設，2002，(5)：79-82.

[4]何曉鳴.斜拉索減振措施研究[J].世界橋梁，2003，(2)：7-9．

[5]蘭建雄.拉鎖錨具防護施工技術及其應用[J].中國市政工程，2005，(5)：59-61.