東海大橋鋼管樁防腐蝕狀況分析

1、東海大橋鋼管樁防腐蝕狀況分析摘要：東海大橋位于杭州灣附近水域，北面接蘆潮港，南面接洋山集裝箱樞紐 深水港區(qū)，是集裝箱卡車進(jìn)出洋山集裝箱樞紐深水港區(qū)的必經(jīng)之路。大橋鋼管樁 所處的海域環(huán)境惡劣。為延緩大橋鋼管樁在該海域的腐蝕，確保大橋百年安全運 行，水下區(qū)段和泥下區(qū)段裸管部位采用了 Al-Zn-In-Mg-Ti犧牲陽極陰極保護，設(shè)計 保護壽命35年。目前，犧牲陽極已經(jīng)在鋼管樁上使用十余年，為了更準(zhǔn)確的掌 握大橋鋼管樁陰極保護使用現(xiàn)狀，需要分析鋁合金犧牲陽極腐蝕狀態(tài)，測算犧牲 陽極消耗量，評估犧牲陽極剩余壽命，最終為實現(xiàn)對大橋鋼樁的有效保護提供支 撐關(guān)鍵詞：東海大橋；鋼管樁防腐蝕概述東海大橋全長32

2、.5km，在大橋跨海段中，除通航孔外，約24公里的橋梁結(jié) 構(gòu)全部由鋼管樁構(gòu)成的下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)支撐，涉及設(shè)計墩號331個，制樁總數(shù)5376 根，消耗鋼材約26萬噸。鋼管樁由上節(jié)樁和下節(jié)樁拼焊組成，上節(jié)樁是厚為 25mm的直焊縫管，下節(jié)樁是厚為18mm螺旋焊縫管，材質(zhì)為Q345C，外徑為 1500，在樁頂下5.9m的范圍內(nèi)受潮汐影響的部位采用重防腐涂層保護。鋼管樁 本身腐蝕速率較快，鋼管樁的有效使用年限取決于鋼管樁的防腐蝕技術(shù)與效果， 以及運行期間對大橋防腐蝕系統(tǒng)的維護與管理。為保障鋼管樁的有效使用，需定 期監(jiān)測防腐蝕效果，每年全面普測一次鋼管樁保護電位，檢查防腐涂層防腐蝕效 果，檢查鋼管樁腐蝕與保

3、護狀況等工作。防腐蝕技術(shù)方案2.1鋼管樁防腐蝕涂層技術(shù)方案采用環(huán)氧重防腐涂料，對全橋5376根鋼管樁（含截補樁57根）進(jìn)行了涂層 保護。1）涂裝范圍：自樁頂+ 2.5m至一3.4m；2）單樁涂敷長度：5.9m；3）涂裝總面積：14.94萬皿；4）表面處理：噴砂除銹達(dá)Sa2.5級；5）涂料材質(zhì)：725-H53-9環(huán)氧重防腐涂料；6）涂層厚度：樁頂+ 2.5m至+ 1.0m承臺包覆段涂層厚度100叩；鋼管樁+ 1.0m一3.4m段（潮差段）涂層厚度為1100叩。2.2鋼管樁犧牲陽極陰極保護技術(shù)方案鋼管樁采用高效鋁合金犧牲陽極陰極保護法，為了達(dá)到保護效果對全橋鋼管 樁進(jìn)行了焊裝陽極的施工。東海大橋鋼

4、管樁防腐蝕工程施工技術(shù)方案如下：1）犧牲陽極保護范圍：整根鋼管樁從樁頂?shù)侥嘞聵都馊轿槐Ｗo；保護面 積為147.31萬皿。2）焊裝陽極數(shù)量：17685支，其中單根焊裝3支陽極的鋼管樁量為4030根， 單樁焊裝4支陽極的鋼管樁數(shù)量為1095根，單樁焊裝5支陽極的鋼管樁數(shù)量為 89根，單樁焊裝6支陽極的鋼管樁數(shù)量為98根，單樁焊裝7支陽極的鋼管樁數(shù) 量為26根。3） 焊裝部位：淺海水中一3.5m12.0m段分三層均勻配置焊裝；深海水中 3.5m18.0m段分四層均勻配置焊裝。4）陽極材料：AI-Zn-In-Mg-Ti高效鋁合金犧牲陽極。5）陽極規(guī)格：陽極尺寸：1450X （180 + 210）x2

5、00；陽極凈重：145 kg/支； 陽極毛重：157 kg/支。東海大橋鋼管樁保護現(xiàn)狀東海大橋鋼管樁防腐蝕工程2006年竣工驗收，2007年至2012年，由我公司 獨立實施維護與管理工作。2008年，邀請第三方（材料研究所）對部分墩位進(jìn)行 復(fù)測，復(fù)測結(jié)果基本與我公司一致；2010年即防腐蝕系統(tǒng)運作第5年，總承包單 位對鋼管樁保護度與腐蝕率進(jìn)行計算，數(shù)據(jù)顯示防腐蝕系統(tǒng)滿足設(shè)計要求。3.1鋼管樁保護電位測量我公司自2007年10月進(jìn)行第一次鋼管樁電位測量，截止2012年6月已連 續(xù)測量6年，其中出具測量報告的為2008年2012年。根據(jù)歷年測得數(shù)據(jù)分析，歷年鋼管樁最小保護電位值和最大保護電位值，以

6、 及測得保護電位的平均值（測得所有數(shù)據(jù)的平均值）列下表根據(jù)上表可以看出：（1）全橋墩位中鋼管樁電位值范圍在一925mV一1046 mV，均處于保護電 位范圍內(nèi)；歷年保護電位的平均值（年度測得所有數(shù)據(jù)的平均值）一970mV- 1000mV。（2）從記錄表中的數(shù)據(jù)觀察分析，同一承臺中的不同鋼管樁保護電位基本 趨近于一致，說明同一承臺中的鋼管樁間的電性導(dǎo)通良好，承臺中的鋼筋焊接起 到了連接作用。3.2鋼管樁涂層質(zhì)量與其防腐蝕效果檢測東海大橋鋼管樁均已入水投入使用八年，根據(jù)歷年海上逐墩位鋼管樁涂層附 著質(zhì)量觀察，涂層顏色光亮，無返銹和大面積剝落等現(xiàn)象，見照片（1）。但也 存在個別鋼樁小面積油漆剝落現(xiàn)象

7、見照片（2）。3.3.2保護效果分析根據(jù)挪威船級社制定的DNV-RD-B4010的標(biāo)準(zhǔn)和我國部頒標(biāo)準(zhǔn)JTJ230-89 海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)定中的技術(shù)條款，以及本工程所測的數(shù)據(jù)，并 參考數(shù)十年工程實例實測值，其施加陰極保護后的鋼結(jié)構(gòu)腐蝕速率可按下式計算:6 = k?t? （1-P） （1）式中： 635年有效保護期內(nèi)的鋼管樁腐蝕量，mm；K鋼管樁單面平均腐蝕速率，mm/a， k=0.3mm/a；t鋼管樁設(shè)計有效保護年限，a，t = 35年；P一一鋼管樁施加陰極保護后的保護效率，P = 94.82%95.37%；將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（1）式，求得施加陰極保護的鋼管樁35年有效期內(nèi)的腐蝕 量為：6 = 0.3x35x （1-0.94820.9537）=0.54390.4862mm。結(jié)論根據(jù)多年對東海大橋鋼管樁防腐蝕系統(tǒng)的跟蹤監(jiān)測與檢查結(jié)果，可以得出如 下結(jié)論：東海大橋鋼管樁犧牲陽極防腐蝕系統(tǒng)正式運行七年間，通過現(xiàn)場保護電位 測試最正值為一925mV （CSE，下同），保護電位最負(fù)值高達(dá)一1046 mV，均處于 保護電位范圍內(nèi)；東海大橋鋼管樁涂裝涂層未見返銹現(xiàn)象，涂層附著狀況良好；無涂層僅有 犧牲陽極保護的鋼管樁，鋼管樁表面未見銹跡，防腐蝕效果良好；目前鋼管樁年平均腐蝕速率約為0.0139