主缆缠包带技术应用

主缆缠包带技术应用

刘国彬，徐忠岩，刘俊,闵亮，许丽丽

江苏中矿大正表面工程技术有限公司，江苏 徐州 212006

摘要：介绍主缆防护新方法

关键词：缠包带；主缆；防腐

1 背景介绍

特大跨径悬索桥是跨越江河湖海、深山峡谷的国家重大工程。现代大型悬索桥的设计寿命大于 100 年，甚至达到 120 年。悬索桥的主要承重构件是主缆，现有技术手段尚无法对主缆进行更换。主缆寿命是桥梁整体寿命设计的重要考量因素。

主缆由若干根高强度钢丝组成。目前世界上最大的主缆是在五峰山长江大桥，主缆直径达到 1.3 米。单根主缆可以承重 9 万吨。主缆钢丝锈蚀后会降低承重强度。随着锈蚀的逐渐增加，主缆钢丝会逐渐劣化直至发生断裂，影响桥梁的使用寿命和安全。因此主缆被称为悬索桥的生命线， 与悬索桥同寿命。对悬索桥主缆进行有效的防腐防护，对悬索桥的使用寿命和桥梁安全至关重要。

目前主缆缠包带防护的方法逐渐得到推广应用。缠包带是一种特殊橡胶配方的橡胶制品。缠包带在出厂时处于半成品状态，现场施工时通过缠带机缠绕在主缆外部，再采用加热毯加热后成为一个整体，包覆在主缆表面。

主缆缠丝段防护采用氯磺化聚乙烯缠包带体系，缠包带三层搭接长度控制在 10mm~20mm，如图。

图 3.1-1 主缆防护方案示意图（尺寸单位 mm）

2 主缆缠包带施工方案

2.1简介

缠包带是设计用于悬索桥主缆防腐蚀的特种聚合物材料。缠包带可以与采用干燥空气除湿系统结合形成悬索桥主缆除湿整体解决方案，对悬索桥主缆系统形成更有效的预防腐蚀与保护。

采用专用缠绕设备将缠包带材料螺旋缠绕在桥梁主缆外层，然后使用专用的加热装置将叠加缠绕的缠包带热熔硫化粘接成为一体，这样可以在桥梁主缆的最外层形成一个封闭的保护屏障。加热装置在将缠包带热熔硫化成一体的同时，也将缠包带收缩裹紧到主缆上。该套技术可以使主缆系统构成一个完整的封闭保护层。

2.2 缠包带施工步骤

(1) 缠带前准备

现场使用的缠包带均应检测合格，使用前需要由技术人员对产品的外观、尺寸、厚度等再次进行检测，检查合格方可使用。产品的尺寸、厚度需按照规范 HG/T3050.1、HG/T3050.2、HG/T3050.3 规定的方法进行检测，缠包带表面应哑光、平整、厚薄均匀，不允许有死皱褶、缺胶、断布、欠料、凹坑、气泡、色差等现象，不允许掺有杂质、污点，切割直线度好，宽窄一致，不允许有织物纤维纱线漏边。禁止使用有质量缺陷的缠包带。缠包带用塑料袋包装，直立放入木箱中，不能横放，防止缠包带纸管受压变形；缠包带必须放置在阴凉、干燥和避光的地方保存，避免高温、潮湿和阳光照射，使得缠包带卷曲和老化。

缠包带施工采用的设备主要有缠带机和加热毯，施工前需要对设备进行检查，确认设备完好后才能进行施工。主要检查项目有：加热毯表面有无损坏、配电箱有无损坏、电源线是否完好等。

缠包带施工施工环境要求。较为干燥的天气，湿度不超过 90%，雨天禁止施工；环境温度低于 5℃必须采取升温措施；主缆表面必须干燥，不能有液态水、冰，且缠丝表面必须干净清洁、表面平整。

(2) 缠丝表面的清洁、整平

缠带前需要确保主缆缠丝表面洁净、干燥，不能有液态水。施工前需要先清除缠丝表面的污物（油污等可用稀释剂擦拭），从主缆低端开始，先用发泡聚氯乙烯刷子或其他清扫工具除去主缆表面上的灰尘和锈蚀等杂物，然后用清洁布蘸清洗溶剂沿同一方向擦拭，除去表面油污，直至清洁布上无明显污迹为止。对于需密封的孔洞、凹陷和狭小部位，应用管式清洁条蘸清洗溶剂进行清洗。对于缠丝表面尖锐的凸起物应用电动角磨机打磨平整，防止尖角锋利物刺伤缠包带。

图 3.1-5 主缆表面清洁

（3）缠包带施工顺序

缠包带整体应从主缆顶端往下进行施工，索夹间应从下端往上端施工（起始带位于低位索夹的上端，结束带位于高位索夹的下端），缠包带在缠包时应具有一定的张力。

图主缆缠包带施工顺序

1)索夹端面起始带缠包

索夹端面需要使用定制的起始带缠包在每一段的底端，尽可能深的放于低端主缆索夹环缝内。由于缠带机不能紧靠索夹端面，在起始带之后，开始的 30~40cm 处使用手工方式进行缠带施工，随后再进行缠带机缠包施工。手工缠包时，必须保持足够的张力，由下往上平行缠绕直到本身完全重叠后再向上

缠绕，然后慢慢过渡至指定的搭接宽度，三层搭接口宽度须大于 10mm。

图 3.1-7 起头搭接要求

2)机械缠包

在完成手工缠包的起始带后，使用缠带机进行机械缠带施工。

将缠包带卷安装在缠带机上，调整制动、倾角、张力并且开始工作，缠绕角度和缠包筒水平位移根据带宽和缠带机两圆弧板之间的距离进行计算，调整好缠带机的角度后方可进行缠带作业。

图 3.1-8 机械缠带施工现场

缠带机由 3 人操作，但只能由一人为主进行转动，另一人需对全程的重叠情况进行测量，其他人员协助主操作人员不断调整缠带机并负责更换、安装缠包带卷。

缠带机的倾斜角必须不断的进行修正以适应主缆不同部位的实际角度，施工过程中面向钢丝绳上端从下往上顺时针或逆时针缠包。

图 3.1-9 缠包带搭接长度测量图 3.1-10 更换缠包带卷

使用缠带机施工到达或接近主缆每一段的高端索夹，在缠带接近高端索夹时，最后的 30~40cm 处使用手工的方式将缠包带缠绕在主缆上。

3)索夹端面结束带缠包

索夹端面结束带的缠包参照起始带缠包施工，先使用胶带将缠包带端头固定，然后使用定制的结束带缠包在每一段的索夹高端，尽可能深的放于高端主缆索夹的环缝内。

缠包至索夹端部圆形槽内 缠包效果示意图 3.1-11 结束带缠包

4)更换缠包带卷

缠包带将要结束时，保持上一卷缠包带的张力，解下剩余的缠包带然后切断。下一卷的端头朝下压在上一卷的结尾，新一圈的防护带保证搭接长度大于 50mm，用胶布粘紧，然后继续用缠带机缠绕，加热时务必将粘紧连接胶布撕下，如图 3.1-12。

图 3.1-12 缠包带连接要求

(4) 加热/硫化

缠包带的加热硫化同缠包过程同时进行，硫化必须保证 2 层带之间完全交联、粘结形成一个统一的密封层，与此同时，缠包带硫化完成后将冷却收缩，从而提高其张紧力，保证送气压力在 4Kpa 时，防护带与圆形钢丝不脱离，并有 1.5 倍的安全系数。加热使用的设备为充气加热毯，如图 3.1-13。

图 3.1-13 缠包带加热毯

缠包带加热须在缠包完成后 24 小时内进行。缠包带加热的控制参数主要有温度、加热时间和最高温度，施工参数数值受主缆表面温度、环境温度、风速大小等因素影响很大。因此、施工前必须进行缠包带的加热硫化试验，确定最佳加热时间、温度、最高温度以及不同气候条件下的调整方案，报监理批准后，方可按照此参数进行缠包带的加热硫化施工。

一般缠包带加热硫化温度为 110~130℃，硫化时间为 5~8 分钟。施工过程中必须根据现场的气候条件对缠包带加热的温度和时间进行调整，并通过试验确定最佳的加热温度和时间，加热时控制的加热温度必须低于最高温度，避免损坏缠包带。

加热步骤如下：

将加热毯包覆到主缆上，连接电源线和温控线，收紧加热毯上的收紧带，在加热毯充气口上充气，气压由压力表控制；

3.1-14 加热毯充气

充气完成后按下电控箱上面的电源、时间继电器开始加热，等温度显示仪和时间到达设定的值后关掉电源，必须做到温度控制与时间控制的双控。每一节加热 5-8min，实际加热硫化时间需要由现场试验来确定。

图3.1-15 计时温控箱

缠包带加热硫化完成后，关掉电源并释放气囊压力，解开收紧带，加热毯旋转180º，对同一断面的中间缝隙进行加热。如在两索夹间使用两个加热毯一前一后进行加热，可不旋转加热毯，两个加热毯之间至少间隔两个节段；完成加热后的防护带至少需15min 的冷却，冷却期间内不能触碰。

当加热到还剩下大约两个加热毯的长度时，先把加热毯移到加热最末端加热，然后再往回移动加热剩下的一段。

对于小面积的缠包带不粘结时（钢丝绳不规则，或其他的突出物），在冷却后检查如果一根手指不能掀起缠包带的边缘，认为粘结质量合格，表面边缘已经与下层紧密粘结。对于小部分不能正确粘结的部位，应使用加热枪或加热毯进行重新加热。

(5) 防滑层施工

主缆缠包带的施工完成后，需要在主缆上缠包带上铺设宽度 40cm 的防滑走道。

施工步骤如下：

1)在主缆上铺设防滑走道的两侧粘帖标示线；

图3.1-16 标示线的黏贴

2)用二甲苯或甲苯清洁行走面，并用胶带对主缆上部不需要涂刷防滑材料的表面进行保护，确保行走面层的宽度为 40cm。

3)使用刷子滚筒将搅拌好的防滑材料沿主缆纵向涂刷在行走面上，涂刷两遍，待24 小时以后才能撕除胶布，在防滑层上行走，施工示意图如图 3.1-17。

图 3.1-17 防滑层施工

3结语和展望

缠包带作为新型主缆防腐防护材料，已经发展为主缆防腐的主要方法之一。但随着工程案例的增多，质量问题也开始出现，例如褪色、不耐污染、气密性不足等。随着材料和施工技术的不断进步，通过在国内多个大型悬索桥项目的使用过程中不断改进提高，国产缠包带产品和施工技术已经逐渐成熟，并在国内外很多大型悬索桥项目中得到成功应用。

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