公路行业养护工程创新案例 （联展） 根据《“十四五”公路养护管理发展纲要》，总结和发布公路养护管理工程典型案例，促进公路养护管理高质量发展。
公路行业养护工程创新案例
（联展）
根据《“十四五”公路养护管理发展纲要》，总结和发布公路养护管理工程典型案例，促进公路养护管理高质量发展。
2022年，在部公路局的支持下，中国公路学会面向全国开展 “公路行业养护工程创新案例” 征集评选活动。
征集历时一年，经过公开、公平、公正地三轮评审，共评选出45项技术含量高、经济效益好、社会影响力大，具有广泛推广应用价值和前景的创新案例。
其中，特等案例4 项，一等案例 13 项，二等案例 28 项。
特等
黄埔大桥承重缆索防火防腐关键技术研究与应用
完成单位
广州珠江黄埔大桥建设有限公司
同济大学
江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司
江苏中矿大正表面工程技术有限公司
中交公路规划设计院有限公司
北京中地交科新材料技术研究有限公司
工程概况
国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）项目位于广州东南部经济产业带，是广州绕城高速（G1508）和广澳高速（G0425）在广州并线的控制性工程，起于广州市黄埔区火村，与广州北二环高速公路及广深高速公路相接，终点位于番禺区化龙镇。
项目路线全长 18.694km ， 按远期八车道高速公路标准建设，路基宽34.5m，设计行车速度100km/h。项目主要结构工程包括特大桥1座、大桥4座、互通立交4处、分离式立交桥 4 处、长隧道1座。 代表性工程为珠江黄埔特大桥和龙头山隧道。其中， 珠江黄埔大桥是在建时广东省内规模最大的桥梁， 全长7016.5m，包括主跨383m独塔双索面钢箱梁斜拉桥、主跨1108m整体式钢箱梁悬索桥和大跨度等截面连续梁桥。
国道主干线广州绕城公路东段（珠江黄埔大桥）项目是广州东部连接黄埔区和番禺区的重要通道，其健康安全运营对实现广州“北优南拓、东调西联”和促进粤港澳大湾区经济发展有着极为重要的意义。
自2008年底开通运营以来，黄埔大桥缆索体系整体情况良好，但也存在主缆及吊索防护体系局部老化开裂破损、斜拉索PE护套开裂等问题，有害水气、离子等进入缆索内部腐蚀钢丝，导致强度衰减，影响桥梁结构安全；另外一方面，黄埔大桥交通流量大，危化品运输车辆多（日均3000多辆），运营至今已发生多起车致火灾，虽处理得当未造成重大损失，但也为桥梁管养安全敲响警钟。开展黄埔大桥承重缆索防火防腐关键技术研究与应用，旨在增强其缆索系统抗火等级及密封防腐能力，降低受灾风险（腐蚀风险、火灾风险），从而提高黄埔大桥的运营安全系数。
为此，黄埔大桥公司组织开展桥梁承重缆索防火防腐关键技术研究与应用，研发了桥梁缆索纤维密封防火隔热防护体系——采用具有自粘性能的FCFR抗火带为防火隔温层（热传导系数仅为0.069W/(m·K)540℃）、采用耐火阻燃纤维密封胶和玄武岩纤维增强专业布进行一道或多道黏缠一体式自然固化工艺形成的B-FRS密封带作为阻燃密封层（A3级防火、V-0级阻燃、点燃温度＞600℃），具有特别优异的防火隔热性能和气密承压性能（可承受气压强度＞0.4MPa）的缆索系统防护体系。
黄埔大桥承重缆索防火防腐技术采用桥梁缆索体系整体分级防火防护的技术标准：
①南汊悬索桥主缆防护方案为：防火区段（桥面垂直高度0-15米）施作FCFR抗火带+增强型B-FRS密封带（四胶三布）进行抗火密封防护；其余区域主缆仅施加增强型B-FRS密封带（四胶三布）进行阻燃密封防腐。
②南汊悬索桥吊索防护方案：防火区段（桥面垂直高度0-12m）施作FCFR抗火带+普通型B-FRS密封带（三胶两布）进行抗火密封防护；其余区域吊索仅使用B-FRS密封带（三胶两布）进行阻燃密封防腐。
③北汊斜拉桥拉索防护方案：防火区段（桥面垂直高度0-12m）使用FCFR抗火带+普通型B-FRS密封带（三胶两布）进行抗火密封防护；阻燃区段（桥面垂直高度12m-15m）仅使用普通型B-FRS密封带（三胶两布）进行阻燃密封防护。桥梁缆索纤维密封防火隔热防护体系克服了传统防护结构易燃不隔热、抗力学损伤和密封效果以及耐久性不理想的问题，在充分吸收不同防护结构及不同材料优点的基础上，达到耐久密封、隔热防火的效果。黄埔大桥缆索防护技术可实现1000℃火场环境下（油罐车燃烧），持续60min，缆索钢丝束表面温度不超300℃的使用要求，从而实现不同火灾场景下对缆索结构的有效保护，有效解决黄埔大桥运营过程外部最大风险源威胁问题。
主要创新点
本项目针对桥梁承重缆索结构腐蚀、火损导致使用安全和耐久等突出问题，从缆索体系耐候密封防护抗腐蚀和耐火隔热保护抗灾变的技术原理、方法、标准和材料、产品、工艺等，系统开展多领域、跨学科的产学研用合作研究，取得成套原创性成果。
1.通过桥梁承重缆索病害调查和病理特征分析及试验验证，首次提出了耐600℃高温、水密性和气密性满足20年以上良好使用寿命的缆索防护纤维增强密封技术（FRS密封技术），研发了点燃温度＞600℃、拉伸强度＞1900N/25mm、承气压强＞0.4MPa的具有优良抗力学变形、耐气体压力、耐腐蚀、阻燃耐高温等综合性能优异的玄武岩纤维增强密封胶带（B-FRS密封带），以及多道黏缠一体式自然固化密封施工工艺，其密封性能远超既有缆索密封防护结构，长效解决了缆索因钢丝拉伸蠕变、热膨胀应力和环境损害造成防护结构早期开裂、老化破坏问题。
“FRS”密封技术是一种利用高性能耐火阻燃纤维密封胶和高性能玄武岩纤维增强专业布，采用一道或多道黏缠一体式自然固化工艺，形成抗力学损伤、拉伸性能和密封效果优异的纤维增强复式密封缆索保护结构。纤维密封技术克服了传统防护结构抗力学损伤、密封效果、耐高温以及耐久性不理想的问题，又吸收了不同防护结构及不同材料优点达到耐久密封效果。该技术可广泛应用于包括异型结构在内的钢结构密封防护、耐火隔热防护、抗力学损伤防护等。
图1 缆索（钢结构）纤维密封技术设计
B-FRS密封带是一种玄武岩纤维增强密封胶带，具有优良的抗力学变形、耐气体压力、耐紫外线、阻燃耐高温等性能。B-FRS密封带分为普通型（厚度3.0mm）和增强型（厚度3.5mm）两种。普通型B-FRS密封带使用的是2层I型玄武岩纤维复合专业布；增强型B-FRS密封带使用的是2层I型和1层II型玄武岩纤维复合专业布，其层间布置形式为：I型+II型+I型玄武岩纤维复合专业布。
2.采用事故分析、数值模拟分析和实体模型燃烧验证等方法，首次提出集耐火隔热密封功能一体的缆索防火技术（FCFR防火技术）和桥梁缆索体系整体分级防火防护的技术标准，研发抗火耐火（540℃热传导系数仅0.069W/(m·K)）、抗拉伸（拉伸强度＞400N/25mm）、阻燃隔热（隔热温度约270℃）等综合性能优异的自粘式纤维复合抗火带（FCFR抗火带），解决了缆索防火没有标准和没有抗火隔热防护产品的问题。
缆索防火技术（称FCFR防火技术）是一种利用纤维复合抗火带的耐火隔热功能，根据缆索系统不同结构采用分级保护形式，确保火场环境下缆索钢丝表面温度 满足抗火标准的做法。
通过多维度、多工况的原材料与实体模拟试验，验证并改进玄武岩纤维复合材料的防火性能，以玄武岩纤维为基材，研发出纤维复合抗火带（称FCFR抗火带）。FCFR抗火带是以玄武岩纤维（单丝直径为9-11μm）为主要原材料经特殊加捻、纺织、热压、淋膜等工艺加工制作而成的一种高性能复合纤维带状结构物，其内部呈多孔纤维状结构，具有优异的耐火、阻燃、隔热功能和轻质、柔韧、自粘性能，具有良好的抗拉伸性能（拉伸强度＞400N/25mm），可满足机械缠包施工，并具有优异的防水、防潮效果。
3.综合FCFR抗火带与B-FRS密封带优异的保护性能，首次提出并设计了具备耐火隔热密封阻燃功能的新型缆索保护防护体系，满足60min内、1000℃火场环境下，钢丝束表面温度不超300℃的使用要求，实现不同火灾场景下对缆索结构的有效保护，有效解决缆索体系桥梁使用过程外部最大风险源威胁问题。
将研发的4.0mm厚FCFR抗火带和3.0mm厚普通型B-FRS密封带（或3.5mm厚增强型B-FRS密封带）组合形成的玄武岩纤维密封防火隔热防护体系，应用于斜拉索实索防护并进行燃烧试验。试验表明，采用“FCFR”和“B-FRS”缆索保护防护体系可实现索体在1000℃左右液化气喷枪的高温环境下，持续60min，钢丝束表面温度在280℃左右；在750℃左右的木柴燃烧高温环境下，持续60min，钢丝束表面温度在230℃左右，防火隔温性能优异。
4.基于FCFR防火技术及FRS密封技术，发明了锚头抗火密封装置、索导管防水隔火护套和耐高温锚具及耐火索体等，解决了缆索锚固体系防火防水问题和抗火密封结构工厂化制造问题。
项目研究系统解决桥梁承重缆索耐久使用和安全问题，对保障我国缆索体系桥梁安全运行，提升桥梁交通基础设施抗灾变能力具有重要意义，项目利用领先国际的国产玄武岩纤维作为基础性增强复合材料，为国内外缆索体系桥梁一体化解决防火防腐问题提供全新思路、方法、技术标准、新型材料和成功工程示范。
项目成果及材料指标通过试验测试，产品通过实物模型试验验证，整体应用于珠江黄埔大跨度斜拉桥、悬索桥缆索体系抗火与密封防护等工程。成果普遍适用于缆索体系桥和钢桥承重结构的密封防腐和抗火防护，也可用于包括异型结构在内的钢结构密封防腐、耐火隔热防护、抗力学损伤防护等。纤维增强密封体系保质保用期内综合使用成本比现行规范下降超40%；纤维密封防火隔热防护体系打破国内外无缆索抗火防护产品局面，且综合使用成本较低，经济社会效益显著。
生产、应用及推广情况
成套技术成果已在广州珠江黄埔大桥（斜拉桥、悬索桥）成功应用。斜拉桥全桥拉索实施B-FRS密封带1069.41m 2 、FCFR抗火带877.49m 2 ；悬索桥主缆实施B-FRS密封带8808m 2 、FCFR抗火带1371m 2 ，吊索实施B-FRS密封带面积1980m 2 、FCFR抗火带1980m 2 。纤维密封防火隔热防护技术的成功应用将提升黄埔大桥安全和抗灾变能力，长效解决了缆索体系使用安全问题，并将有效延长缆索体系的使用寿命和降低大桥运行维护成本。
施工企业依托研究成果实施了瓯江北口大桥主缆防护工程、 邳州 运河大桥吊索防护工程等项目；产品生产企业实现生产销售耐火阻燃纤维密封胶35000 kg、FCFR抗火带3000m2、纤维增强专业布6000m2。目前，国内部分企业提出了技术应用意向及采购订单，近期有合作计划在横门西特大桥、洪奇沥特大桥等项目推广应用。
