大桥新型拉索密封系统施工工法.docx

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大桥新型拉索密封系统施工工法

省级工法申报资料

（二）

《XX长江公路大桥新型拉索密封系统施工工法》

XXXX缆索股份有限公司

XX省XX路桥工程总公司

20XX年5月

1、前言

2、工法特点

3、适用范围

4、工艺原理

5、施工工艺流程及操作要点

6、设备与材料

7、质量控制

8、安全措施

9、环境保护措施

10、效益分析

11、应用实例

XX长江公路大桥新型拉索密封系统施工工法

1.前言

新型拉索密封系统系高强度铝合金气囊密封装置来加强对拉索锚具的防腐，通过充气囊内部的气压来不断的保持对HDPE护层的压力，以此保证锚具连接筒及索导管与索体之间的密封，并根据充气囊可根据空间大小进行自我调节的特性，设计系列化的过渡橡胶装置，解决斜拉索在预埋钢管与索体间间隙过大的问题，同时解决斜拉索在预埋钢管内偏心的问题，使新型密封装置的通用性、适用性更强。

XX长江公路大桥新型拉索密封系统，效果明显，国内领先，具有广泛的运用前景。

工程伊始，XX缆索股份有线公司就将其列为攻关项目，经过广大工程技术人员的工艺技术研究、攻关，理论论证并通过工程实践验证，其工艺技术已经成熟并形成工法，可以在类似工程中推广应用。

2.工法特点

2.1新型拉索密封系统，可有效提升拉索及桥梁的使用寿命，延长换索年限。

2.2新型拉索密封系统，可在不同规格拉索上采用，拉索与预埋钢管偏心情况下也可以调整使用，适用广泛。

2.3新型拉索密封系统，不需要大型机械及大型辅助设备，安装快捷方便，安全可靠。

2.4新型拉索密封系统，配合减震器使用，可有效起到减震效果，提高桥梁工程质量。

3.适用范围

本工法适用于XX长江公路大桥斜拉索密封系统安装施工。

（适用于斜拉桥斜拉索密封施工）定位要准确，不能局限于某一座桥

4.工艺原理

新型密封系统：

通过在梁端预埋钢管出口部位和索体结合处加装橡胶密封圈与高强度铝合金气囊密封装置，利用高强度铝合金气囊的充气填充特性起到完全密封的作用。

将预埋钢管与拉索间的密封形式有接触密封改为压力密封，阻隔水分及水蒸气入侵，保护拉索端部索具及钢丝，延长拉索使用年限。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1总体工艺流程

XX长江公路大桥斜拉索密封系统安装施工工艺流程如图5.1所示：

图5.1XX长江公路大桥斜拉索密封系统安装施工工艺流程图

5.2XX长江公路大桥斜拉索密封系统安装施工要点（5.2操作要点）

以下各操作要点需与流程图一一对应

5.2.1安装前准备工作

5.2.1.1安装前的准备工作具体如下：

（1）对密封系统所需高强度铝合金气囊、密封橡胶圈、聚氨酯密封胶、防腐胶带、润滑剂、二氧化碳气罐等组成部件及工具进行统计。

（2）根据大桥拉索外径和预埋钢管尺寸，确定所用密封橡胶圈、高强度铝合金气囊等部件的规格和数量。

（3）根据拉索在预埋钢管中的实际情况选择整园和半圆密封橡胶圈。

（4）根据需要计算防腐胶带用量和规格，规格为用宽×厚为150mm×（2~2.5）mm，并且按照37.5mm宽平均切成四分。

（5）准备聚氨酯密封胶，用于隔绝密封橡胶圈和高强度铝合金气囊，用于填充空隙、防止水分聚积、保护作用。

（6）其它辅助工具准备：

钢尺、手套、美工刀、抹布等工具。

5.2.1.2安装前的清洁工作

先后用湿布和干布清洁拉索PE及预埋钢管之间用于安装密封系统的区域，清除表面灰尘、油渍，注意拉索外径表面对气囊有损坏的尖锐突起和划伤进行修复，预埋管内壁有不平整的突起和深沟需及时修复，如图5.2所示，保证接触面干净平整的密封接触面。

图5.2清理拉索外径表面与预埋管内壁的尖锐突起示意图

5.2.2密封系统的安装步骤

（1）密封橡胶圈安装前，需要在密封橡胶圈外层贴上现场切割尺寸为37.5mm宽度的防腐胶带，用于密封橡胶圈和连接面的密封和粘结，如图5.3所示。

图5.3黏贴防腐胶带示意图

（2）将贴好防腐胶的密封橡胶圈的胶条处涂上润滑剂，如图5.4所示，根据需要首先安装厚度较大的密封橡胶圈，再依次放置较小规格密封圈于预埋钢管内，拉索与放置后的密封橡胶圈内径有30mm空隙左右的时候，停止放置（放置数量需提前进行计算）。

密封橡胶圈放置在预埋钢管管口以下30mm左右，安装时候要敲紧，两层需注意槽棱配合。

图5.4涂抹润滑剂示意图

（3）在装入密封橡胶圈后，装入高强度铝合金气囊，如图5.5所示。

图5.5安装高强度铝合金气囊

（4）为了更方便的安装施工，请于拉索外及高强度铝合金气囊的保护纸撕掉后内外两层胶条处均匀涂抹润滑剂，如图5.6所示。

图5.6涂抹润滑剂示意图

（5）润滑高强度铝合金气囊的充气气管，且将高强度铝合金气囊缠绕在拉索上并推入预埋管道内，如图5.7所示。

图5.7安装高强度铝合金气囊示意图

（6）高强度铝合金气囊充气管与充气工具气嘴对接开始充气，如图5.8所示。

将充气袋充气至气压为0.3MPa，将充气压力保持30秒后将充气工具的气源关闭，并拉出气管。

高强度铝合金气囊安装完成；安装完成后，需要3个小时左右的观察时间，观察气囊是否存在漏气现象，如有漏气现象则要拆除，重新安装气囊，如果五漏气现象，进行下一步工作。

图5.8对高强度铝合金气囊进行充气示意图

（7）高强度铝合金气囊安装检查完毕后，预埋钢管管口30mm左右深度，用刮刀涂抹聚氨酯密封胶至管口，需涂抹平整，如图5.9所示。

图5.9涂抹聚氨酯密封胶

聚氨酯密封胶涂抹完成后，密封系统安装完毕。

5.2.3高强度铝合金气囊拆除操作

（1）可用螺丝刀（或者尖锐物体）用力刺穿高强度铝合金气囊，放出里面气体，如图5.10所示。

图5.10用螺丝刀刺穿高强度铝合金气囊示意图

（2）由于高强度铝合金气囊两面均有密封胶带，需用螺丝刀将其与索体分开，如图5.11所示。

图5.11需用螺丝刀将高强度铝合金气囊与索体分开示意图

（3）用钳子将高强度铝合金气囊和密封橡胶圈一起取出，从橡胶圈上扯下气囊，如图5.12所示。

图5.12用钳子将高强度铝合金气囊和密封橡胶圈取出示意图

5.2.4拉索与预埋钢管偏心状态

拉索在预埋钢管内不居中偏心状况普遍存在，对于偏心结构，新型密封系统通过橡胶密封圈不同的厚度，及整圆橡胶密封圈与半圆橡胶密封圈的配合弥补偏心带来的空隙，配合高强度铝合金气囊使用，来校正偏心带来的密封效果。

如图5.2.4。

图5.2.4偏心矫正原理图

6.材料与设备

6.1本工法采用的材料：

高强度铝合金气囊（见表6.1）、密封橡胶圈（见表6.2）、防腐胶带（见表6.3）聚氨酯密封胶（见表6.4）。

材料表应涵盖名称、规格、数量

表6.1高强度铝合金气囊试验参数

测试项目

测试条件

测试结果

紧密性（Tightness）

7.25psi（0.05MPa），15分钟

通过

水压（Waterhead）

16.4英尺（5米）水柱高，30天

通过

温度循环（AirCycing）

-05℃/30℃，20次，及紧密性测试

通过

储藏性（Storage）

60℃，30天，及紧密性测试

通过

低频振动（Vibratoin）

10Hz,6mm峰对峰值，10天，及紧密性测试

通过

弯曲（Bending）

45°弯曲角度，5分钟，固定，及紧密性测试

通过

轴向拉力（AxialPull）

7尺—磅负载，5小时，及紧密性测试

通过

扭力（Torsion）

D（电缆外径）/2×10牛顿，及紧密性测试

通过

电缆负载循环

（CableLoadCycling）

导体温度130℃8小时，on/off，16小时30次于10英尺（3米）水深

通过

抗化学物质

（ChemicalResistance）

紧密性测试于浸化学物质30天后测试

化学物质如：

氯化氢（HCL）溶液pH值为2、

煤油、柴油、石油矿、脂、

氯化钠（NaCl）3.5％溶液、

硫酸钠（Na2SO4）3.5％溶液、

氢氧化钠（NaOH）pH值为12溶液

通过

表6.2密封橡胶圈技术条件

样品名称

密封橡胶圈

要求

硬度、拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度、热空气老化、压缩永久变形、耐寒性、弯曲试验、抗氧性

序号

项目

技术要求

1

硬度

1.1

供货状态：

（邵A），度

50±5

1.2

热空气老化后：

硬度变化（70±2）℃×96h

0~10

2

拉伸强度

2.1

供货状态：

N/mm²

≥8.0

2.2

热老化后：

N/mm²（70±2）℃×96h

≥7.0

2.3

热老化后拉伸强度变化：

%（70±2）℃×96h

≤20

3

扯断伸长率

3.1

供货状态：

%

≥200

3.2

热老化后：

%（70±2）℃×96h

≥150

3.3

热老化后扯断伸长率变化：

%（70±2）℃×96h

≤30

4

撕裂强度：

N/mm²

≥8.0

5

压缩永久变形：

%（125℃×24h×25%）

≤35

6

耐低温

-30℃无裂纹

7

弯曲试验

无断裂

8

耐臭氧老化（25~50pphm，20%伸长，40℃×96h）

无龟裂

9

耐水性指标为（室温*144h）

水中浸泡增重≤4%

表6.3防腐胶带技术指标

性能

典型值

测试方法

NTTD-H

NTTD-L

厚度

2.50mm

2.50mm

GB/T6672-2001

规格型号

50mm、100mm、200mm、300mm

50mm、100mm、200mm、300mm

GB/T6672-2001

绝缘电阻率（100d）

108W·cm2

108W·cm2

DIN30670-91

密度

1.44g/cm3

1.44g/cm3

GB/T4472-84

吸水率

0.03%

0.03%

SY/T0414-2007附录B

剪切强度

（23℃带/钢）

0.07MPa

0.04MPa

ISO21809-3附录L

（60℃带/钢）

0.02MPa

---

冲击强度（有外带）

15J冲击无漏点

15J冲击无漏点

GB/T23257-2009附录K

剥离强度

对PE23℃

10N/cm

4N/cm

ISO21809-3附录D

对PE60℃

3N/cm

---

对钢23℃

15N/cm

5N/cm

对钢60℃

4N/cm

---

对FBE23℃

17N/cm

6N/cm

对FBE60℃

5N/cm

---

阴极剥离

23℃，24h,-3.5V

1.00mm

1.00mm

GB/T23257-2009附录D

65℃，30d,-1.5V

15.00mm

12.00mm

热水侵泡（70℃，120d）

对PE23℃

6N/cm

3N/cm

ISO21809-3附录I

对钢23℃

7N/cm

3N/cm

对PE60℃

2N/cm

---

对钢60℃

2N/cm

---

表4聚氨酯密封胶技术指标

项目

性能数据

密度

1.20~1.27kg/L

工作温度

-40C ~+800C（热水中最高可达500C）

成膜时间

约45~47分钟，与气温有关

肖氏A硬度

40~45

抗拉强度

200C拉伸率50%时，为0.5MPa

断裂拉伸率

＞400%

弹性恢复率

＞90%

最大工作延伸及压缩性能

参照接缝设计部分

撕裂强度

7MPa

断裂抗拉强度

约1.4MPa

不同相对温度及温度条件下的固化速度

400C/相对温度65%

200C/相对温度65%

200C/相对温度40%

50C/相对温度65%

耐化学腐蚀

长期

中期

短期/超短期

水

矿物油

有机溶剂

弱酸

植物油

油漆稀释剂

弱碱

动物油

强酸

污水

燃料油

强碱

6.2工具设备

列表形式：

设备表应涵盖名称、规格、数量、性能

6.2.1高强度铝合金气囊充气工具

带有一充气压力表头，以便于压力的判读及表示及一压力释放安全阀充气工具设计有一开关可控制进期达0.31MPa及一自动定压力表头，配合气瓶使用，如图6.2所示。

6.2.2气瓶

图6.2充气安装工具

7.质量控制

7.1质量标准

7.2质量允许偏差值

7.3质量控制措施

7.1出厂检验

应按6.1材料中表1、表2、表3、表4中技术要求和相应试验方法对密封系统各部件进行出厂检验，全部合格后方能出厂。

7.2型式检验

型式检验，按本标准7.1检验方式进行检验；在下列之一情况下，拉索应按本标准规定进行型式试验。

7.2.1新产品或老产品转厂生产时的试制鉴定时；

7.2.2正式生产后，生产设备、产品设计、工艺、材料等方面有重大变更时；

7.2.3正式生产后，定期或积累一定产量后，周期性地进行一次；

7.2.4长期停产后，恢复生产时；

7.2.5出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；

7.2.6用户根据工程设计提出要求，由双方协商确定时；

7.2.7国家质量监督机构提出进行型式检验时。

7.3判定规则

若在出厂检验项目中有一项不符合要求，即为不合格产品，需方有权拒收。

7.4质量管理措施

7.4.1严格按设计流程工艺、施工技术规范和业主的有关规定办理。

7.4.2推行全面质量管理，实行项目分解及目标管理。

加强对“QC”小组的领导，对重大技术问题组织“QC”小组进行攻关，并强化施工与科研相结合。

7.4.3严格施工前的技术交底制，对作业人员定期进行质量教育和考核，教育作业队人员应严格按设计及规范要求施工，确保工程质量。

7.4.4在施工全过程中，实行全面质量管理，严格贯彻执行施工质量保证措施，认真做好施工原始记录和质量评定资料的签认整理，归档工作，完善质量责任追踪档案。

8.安全措施

8.1安全施工标准

8.2安全施工控制措施

本工法执行《中华人民共和国安全生产法》和《建设工程安全生产条例》等法律法规。

在施工过程中，应注意以下几点：

8.1对全部作业人员进行安全技术交底。

8.2在“三边”处设临时护栏，并要保证牢固；同时在护栏的侧下方还应设防落网。

桥面施工人员不得随意向下仍弃物品。

8.3所有施工人员都要戴安全帽，临时用电设施要规范。

8.4夜间施工要有足够的照明设施。

8.5桥梁下方应设置围栏和警示，严禁通行，避免坠物伤人。

9.环保措施

本工法执行《交通建设项目环境保护管理办法》等国家法规和管理办法。

在施工过程中，尤应注意以下几点：

9.1施工废渣不得往桥下随地乱弃，应统一收集至规定处再集中处理，减少固体废物污染。

9.2要控制飞尘，减少空气污染：

10.效益分析

新型密封系统提高了拉索的防腐防护寿命，解决了拉索与预埋钢管之间的密封问题，有效缓解拉索端部锚具腐蚀，提高了工程质量，并减少了材料使用，提高了综合效益，现从以下几点逐一分析：

10.1经济效益分析（要有计算过程）

新型拉索密封系统成本：

密封橡胶圈：

10万元；防腐胶带：

1万元；密封胶：

10万元；高强度铝合金冲气囊：

10万；运输费用：

1万元，检测及开模费用：

70万元；加工安装人工费：

5万元，合计107万元。

XX长江大桥斜拉索成本约6000万元，安装新型拉索密封系统按百分之十的延长寿命计算，至少可达600多万，拉索实际的防腐效果最高可达25年，相当于拉索设计寿命的一半。

具有极大的经济效益。

已经在多个项目中得到了应用和推广

10.2社会效益分析

10.2.1工程质量：

斜拉索通过运用新型密封系统，有效对桥梁端锚具进行密封，防止水分及水蒸气的侵入，延长锚具及钢丝寿命；增加的全桥的使用寿命不但减少了国家对基础建设的投入，同时也提高了钢丝等紧缺资源的利用效率，具有着长远的社会经济意义。

10.2.2环保：

新型密封系统所用材料不存在污染，方便回收再利用，安装时，余料集中处理，防止对环境造成危害。

11.工程应用实例

实例一、湖南衡山湘江大桥换索工程全桥共计36根拉索，在换索过程中业主对拉索与预埋钢管处的防水处理提出了密封要求，有我公司开发并安装新型密封系统，安装后监理及项目部对此产品进行多方检测和效果观察，给出了高度肯定和认可，为衡山湘江大桥换索工程作出了重大贡献。

自2012年9月10日开始，到2012年9月14日结束，未发生安全事故。

经验收该新型密封系统密封效果优良，得到了项目部、业主、监理单位的好评。

实例二、宁波大榭第二大桥工程位于宁波市北仑区及大榭岛之间的黄峙江上，是大榭岛对外的重要交通通道，是为进一步优化大榭及北仑区域路网布局，完善宁波港集疏运网络，加快大榭岛开发建设，促进区域经济和社会建设，提高应对岛内突发事件和抢险能力，而建设的重要交通工程项目。

本工程主桥为双塔单索面钢箱梁斜拉桥，跨径布置为（50+158+392+158+50）m，总长为808m。

全桥共计64根拉索。

我公司提供且实施安装密封系统后，索体和预埋钢管结合处已经完全消除了漏水的隐患，且此系统对于索体防震也起到了良好的作用。

事实证明此系统合理有效，符合设计和使用要求。

该公司的产品已经达到国内同类产品的领先水平。

自2013年1月7日开始，到2013年1月14日结束，未发生安全事故。

经验收该新型密封系统密封效果优良，得到了项目部、业主、监理单位的好评。

实例三、XX长江公路大桥是国家高速公路网福州至银川主线在XX省XX区段跨越长江的重要组成部分，大桥连接XX省XX市与湖北省黄梅县，向西到达湖北武汉，向东到达安徽合肥。

全长17.1公里，主要工程包括：

跨长江大桥、南岸引道工程等。

其中，主桥长1405米，为主跨818米的双塔双索面斜拉桥。

XX长江公路大桥共216根斜拉索，采用空间扇形双索面布置形式，南塔两侧各28对索，北塔两侧各26对索，顺桥向拉索对应编号为SB28～SB1、SZ1～SZ28、NZ26～NZ1、NZ1～NZ26。

斜拉索共有12种规格，分别为PES7-109、121、139、151、163、187、199、211、223、241、253、265，其中最长拉素无应力长度为442.287米，单根最大重量约为36.135吨，全桥总共约3483.832吨（含锚具）。

大桥实施安装密封系统后，索体和预埋钢管结合处已经完全消除了漏水的隐患，且此系统对于索体防震也起到了良好的作用。

事实证明此系统合理有效，符合设计和使用要求。

该公司的产品已经达到国内同类产品的领先水平。

自2013年2月开始，到2013年5月结束，未发生安全事故。

经验收该新型密封系统密封效果优良，得到了项目部、业主、监理单位的好评。