Проблема решилась следующим образом. Поменяли местами подсети на сетевых картах, отключили одну из подсетей (которая в ситуации была eth0, перенесли её на eth1) и настроили на уровне роутера маршрутизацию в ту подсеть. С 1ой картой всё работает. Балансировки нормальной не получилось, пока оставили так.
