斜拉索PVF氟化膜膠帶纏包工藝及其應用綜述

陳志敏，阮榮濤

（1.中鐵大橋局武漢橋梁特種技術有限公司，湖北 武漢 430074；2.橋梁結構健康與安全國家重點實驗室，湖北 武漢 430074）

0 引言

斜拉橋自1784年首次建造以來由于其梁體尺寸較小、橋梁的跨越能力較大、便于施工等優點得到了飛速的發展[1]。斜拉橋主要由梁、塔、斜拉索組成，斜拉索是斜拉橋的主要承重傳力結構件，它主要由高強度鋼絲束（鋼絞線）和錨具組成[2]。斜拉索長期承受疲勞荷載，又處于跨江河、跨海灣地域，長期暴露在風雨、潮濕和空氣污染的環境中，易遭受腐蝕[3-5]。目前一般索體的保護采用熱擠高密度聚乙烯（PE）護套或外套PE管防護[6]，依靠PE材料氣密性、水密性、抗紫外線性能好的特點，達到防護效果。但由于PE護套在生產過程中存在氣泡或厚度不均勻現象以及在運輸、安裝過程中PE外套被碰傷、擦傷等使得一般斜拉索在使用十幾年后大多數都有缺陷（內部鋼絲銹蝕、錨頭銹蝕等）產生，嚴重影響斜拉橋的使用壽命以及行車安全[7]。為了延緩斜拉索內部鋼筋銹蝕、延長斜拉索使用壽命，大多數斜拉橋均采用PE護套+PVF氟化膜膠帶+風雨螺旋線[8]的防護體系。

PVF氟化膜膠帶的纏包質量極大地影響斜拉索內部鋼絲的防護，其內面均勻涂有一層合成壓合膠結劑，能平滑地使卷帶疊層分離不致撕破，同時PVF氟化膜膠帶具有長期暴露于紫外線下，能保持原有色彩且遇火燃燒能自動熄滅。在較大溫度范圍內，對聚乙烯和鋼材有較強的附著性，使纏包結實而無褶皺，使其完全附著于斜拉索表面，由于PVF氟化膜膠帶優良的抗腐蝕、抗變質作用，纏包得當可以有效地保護斜拉索內部鋼絲，較長地延長斜拉索使用壽命。本文主要對鄖縣漢江大橋斜拉索PVF氟化膜膠帶纏包方法進行探討，并改進現有纏包設備、優化施工工藝，提高PVF氟化膜膠帶的纏包質量。

1 工程概況與設備

1.1 工程概況

鄖縣漢江大橋于1989年11月開工建設，1994年2月建成通車，至今已運營工作超過21年。鄖縣漢江大橋是我國20世紀90年代初期首先設計、建成的主跨400 m以上的特大型斜拉橋工程之一，系同期修建的亞洲最大、世界第二跨度的地錨式預應力混凝土斜拉橋。大橋全長586 m，大橋跨度布置為（86+414+86）m，兩岸地錨式橋臺長均為43 m，橋面行車道寬9 m，橋梁全寬15.6 m[9]。全橋共200根斜拉索，共6種規格。橋臺上共計錨固有80根斜拉索，該部分索體密集，垂直間距僅1.56 m，纏包難度較大，如圖1所示。根據施工要求，全橋斜拉索采用德國進口PVF氟化膜膠帶，其技術指標如表1所示。

圖1 鄖縣漢江大橋實景圖

表1 PVF氟化膜膠帶技術指標[10]

1.2 施工設備

纏包施工主要機械設備包括：纏包平臺、吊籃、纏包機、橋面卷揚機、塔頂吊籠以及轉向滑輪，如圖2所示。施工前需安裝卷揚機和轉向滑輪，并組裝纏包平臺（通過滑輪掛在斜拉索上），安裝纏包機，纏包平臺通過鋼絲繩牽引向上行走。

圖2 施工吊籃、纏包機示意圖

圖3 纏包作業施工布置圖

施工總立面布置圖如圖3所示，卷揚機設置在橋面，通過橋面轉向滑輪、塔頂定滑輪以及斜拉索塔端轉向滑輪牽引纏包平臺，其中斜拉索塔端轉向滑輪位置隨著纏包作業的進行而調整。

針對鄖縣漢江大橋的實際情況與特點，本工程采用XW500-XF斜拉索纏包平臺以及CBJ190纏包機進行PVF氟化膜膠帶纏包作業，如圖4所示。

圖4 纏包平臺以及纏包機

纏包機主要由支架總成、滾輪等部分組成，打開支架后將其放在斜拉索上，調整好輪子的角度，擰上螺栓即安裝完成。通過調整滾輪的偏角達到調整纏包帶重疊率的效果，增加輪子的偏角，重疊量變窄，減小輪偏角，重疊量變寬，所有輪子的偏角應該相同。

1.3 設備改進

由于現有施工吊籃在下行纏風雨螺旋線的過程中，上輪組會壓住剛纏好的風雨螺旋線，使螺旋線變形失效，并刮傷PVF氟化膜膠帶，如圖5所示。故對施工吊籃進行結構改進，在上輪組的上方焊接一個小的操作平臺，如圖2圓框內。當下行纏包風雨螺旋線時，施工人員站在小操作平臺上進行纏繞作業，可以有效地避免破壞風雨螺旋線以及PVF氟化膜膠帶。

圖5 螺旋線以及PVF氟化膜膠帶破壞

2 斜拉索纏包施工工藝與技術要求

2.1 準備工作

a）搭設纏包平臺并調試，保證系統運行正常。

b）采用紗布將斜拉索PE護套表面的灰塵等一般污垢擦試干凈。

c）采用檢測儀器、設備、材料，人工對斜拉索的PE護套進行外觀檢測及修復。

d）對損傷的PE護套，用PE焊槍對損傷的部位及時進行修補，確保PE表面光滑平順。

e）進行PVF氟化膜膠帶纏包工作。

2.2 PVF氟化膜膠帶纏包

2.2.1 纏包機安裝、調試

提升纏包平臺至合適位置，安裝纏包機并進行調試，根據纏繞索徑、PVF氟化膜膠帶寬、搭接率（50%），調整PVF氟化膜膠帶出帶角度，兩邊出帶角保持一致，盡可能減少后續纏包調整次數。

2.2.2 PVF氟化膜膠帶纏包

由下往上手動向上旋轉纏包機，拉出PVF氟化膜膠帶纏繞在拉索表面，并使之與拉索緊密貼緊。PVF氟化膜膠帶纏繞應保持一定的張力，使其有輕微的伸張，相鄰的纏繞疊層取50%，以保證纏包的PVF氟化膜膠帶美觀均勻、光滑平順，與索體貼合緊密，且表面無破損、褶皺，纏包重疊率為50%。因為從下往上螺旋纏繞PVF氟化膜膠帶時，下一圈PVF氟化膜膠帶會壓住上一圈PVF氟化膜膠帶50%，當雨水從上往下流時，可有效避免雨水流入PVF氟化膜膠帶與PE護套之間，從而有效避免內部鋼絲銹蝕。

2.2.3 PVF氟化膜膠帶連接處理

當一卷帶材繞完，保持PVF氟化膜膠帶的張力，并用黏結膠帶將熱縮帶的末端固定好。然后，纏繞新卷帶時，需有一個“2”字形的疊層，“2”字形的疊層開口方向向下，新卷纏繞至第3卷后取掉固定聯接點的黏結膠帶。

圖6 人工纏包以及效果圖

2.2.4 纏包端頭處理

針對斜拉索塔端纏包平臺無法到達的位置（一般為塔端索導管口往下1 m范圍內），采用塔頂掛籃人工手動纏包的方式，纏繞至上索導管內0.3 m，并用夾箍固定。

欄桿以下部分和塔柱外側1 m左右采用手動纏包。索道管內PVF氟化膜膠帶端部用夾箍固定，固定和保護PVF氟化膜膠帶端頭部分，防止脫落。

2.2.5 纏包質量檢查

檢查纏繞情況，如有皺折或重疊不滿足1/2，進行返工處理。

纏包作業單循環流程如圖7所示。

圖7 纏包循環作業流程圖

2.3 風雨螺旋線安裝

斜拉索螺旋線安裝在PVF氟化膜膠帶外，PVF氟化膜膠帶纏包上去后，用纏包機從上往下安裝螺旋線，螺距取10倍斜拉索外徑。螺旋線外的窄PVF氟化膜膠帶采用手動纏包，窄PVF氟化膜膠帶每段纏繞3圈，作用是固定螺旋線，防止其脫落。

斜拉索PVF氟化膜膠帶纏繞防護帶外部需纏繞風雨線，以消除斜拉索風雨振現象。螺旋條采用高密度聚乙烯（HDPE）熱擠而成，其HDPE的性能滿足《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條件》（GB-T18365—2001）中的要求，螺旋線的直徑為4 mm，如圖8所示。

圖8 風雨線安裝效果圖與實際圖

3 結語

通過對斜拉索PVF氟化膜膠帶纏包方法與施工工藝探討，得到結論如下：

a）改進后吊籃結構安全，滿足PVF氟化膜膠帶以及風雨螺旋線施工要求。

b）PVF氟化膜膠帶從下往上纏繞可以有效地避免水分進入斜拉索內部。

c）本文所采用的PVF氟化膜膠帶纏包方法與施工工藝可以有效保證PVF氟化膜膠帶纏包質量以及減少斜拉索內部鋼絲銹蝕等不利因素，對提高橋梁使用壽命及行車安全有重大意義。