东海大桥钢管桩防腐蚀技术探究

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1、东海大桥钢管桩防腐蚀技术探究　　摘要：本文通过东海大桥钢管桩腐蚀与防护设计，探讨了特大型跨海大桥防腐蚀技术，分析了大桥承台底未拆除的钢模板对阴极保护的影响，并评价了方案实施后的防腐蚀效果。关键词：东海大桥；涂层；牺牲阳极；防腐蚀设计；防腐蚀效果中图分类号：TU761.1+3文献标识码：A文章编号：1.工程简介9上海洋山深水港东海大桥是世界上第一座真正意义上的长度最长的跨海大桥，位于东海杭州湾嵊泗列岛海域，北起上海市南汇区芦潮港，途径小乌龟、大乌龟、颗珠山、小洋山等岛屿，直至洋山港池，总长32.5km，其中陆上段长3.7km

2、，海上段长25.3km，港桥联接段长3.5km。全桥设主通航孔一处，辅通航孔三处，桥墩484座，其中有331座桥墩为钢管桩结构，钢管桩直径为Φ1500，长度为50～81m，数量为5338根，材质为Q345C，要求设计基准期为100年。由于受长江和钱塘江入海影响，钢管桩工作海域为海淡水交汇区，含盐量相对较低，约为10.00～32.00‰左右，且随季节和潮汐的变化而变化；水中含沙量偏高，约为1.30～10.828kg/m3；水流流速快，平均流速约为2m/s左右；其水质腐蚀性相当强，钢管桩腐蚀严重。2002年12月20日，受上海

3、同盛大桥建设有限公司委托，中船重工第七二五研究所承担了东海大桥钢管桩防腐蚀工程，自2002年10月份起，经三年整的陆上与海上施工，于2005年11月22日完工。2.自然条件2.1水文（1）潮位（芦潮港）：平均海平面+0.23m；平均高潮位+1.86m；平均低潮位－1.34m；最大潮差5.14m，平均潮差3.20m。（2）潮流最大涨潮流速185～231cm/s，流向252～284度；最大落潮流速202～241cm/s，流向89～119度；设计流速为200cm/s。2.2水质淡海水，盐度为8.904‰～29.563‰，电阻率为

4、37.7～93.0Ω·cm，可见度为零。含沙量：1.3kg/m3～10.828kg/m3。2.3冲刷深度：芦潮港至大乌龟岛段冲刷深度为3－5m；颗珠山至小洋山岛段冲刷深度为6～8m。2.4泥面标高9芦潮港至大乌龟岛钢管桩桥段自然泥面标高－8.6～－12.5m，颗珠山至小洋山岛段自然泥面标高为－18.5～－19.9m。3.防腐蚀方案3.1保护范围根据桩位图，当海水满潮时，钢管桩全部浸入海水之中，本方案保护范围为整段钢管桩，其中包括：a．潮差区段（含混凝土承台段）；b．海水全浸区段；c．海泥区段。3.2技术路线3.2.1钢管桩

5、潮差区段（钢管桩顶端+2.5m至标高－3.5m）采用高效铝合金牺牲阳极阴极保护和涂装725－H53－9环氧重防腐涂层联合保护。3.2.2钢管桩海水全浸区段（水下区）和海泥区段（泥下区），裸管（不涂漆）单独采用高效铝合金牺牲阳极阴极保护。3.3防腐蚀方案3.3.1涂层保护①涂装保护的钢管桩数量：5376根；②涂装范围：自桩顶＋2.5m至－3.4m，单桩涂敷长度：5.9m，涂敷总面积14.94万㎡；③表面处理：喷砂除锈达Sa2.5级；9④涂料材质：725－H53－9环氧重防腐涂料；⑤涂层厚度：桩顶＋2.5m至＋1.0m承台包覆

6、段涂层厚度为100μm；钢管桩+1.0m～－3.4m段（潮差段）涂层厚度为1100μm。3.3.2牺牲阳极保护①焊装牺牲阳极钢管桩数量：5338根；②牺牲阳极保护范围：a.整根钢管桩从桩顶到泥下桩尖全方位保护，保护面积为147.31万㎡，其中包括涂层段：14.94万㎡、裸管段：132.37万㎡；b.承台套箱钢质模板（裸板）：4.50万㎡；c.承台内钢筋：2.83万㎡；③牺牲阳极材质：Al－Zn－In－Mg－Ti高效铝合金牺牲阳极；④牺牲阳极性能：阳极电化学性能列入表1；表1高效铝合金阳极电化学性能⑤牺牲阳极规格：1450×

7、（180＋210）×200；⑥牺牲阳极焊装数量：17685支，由于钢管桩水中长度不同，单桩焊装阳极数量也不等，其中有单桩焊装3支阳极、4支阳极、5支阳极、6支阳极和7支阳极等5种类型；9⑦牺牲阳极配置：浅海水中－3.5m～－12.0m段分三层均匀配置焊装，深海水中－3.5m～－18.0m段分四层均匀配置焊装；⑧牺牲阳极安装：由于钢管桩的材质为Q345C高强度锰钢，为了预防焊缝产生微裂纹，确保焊接质量，引进英国HydroweldFS焊条和工艺，采用水下湿法焊接法安装牺牲阳极。4.保护效果检测4.1保护电位测量自2004年7月

8、份起至2005年11月初施工期间，借助于高内阻值（R＞10兆欧）数字万用表和便携式铜——饱和硫酸铜参比电极（C.S.E），对东海大桥331座墩位中的钢管桩保护电位进行了测量，测量结果是钢管桩最正保护电位为－0.938V，最负电位高达－1.022V，处于良好的保护状态，其中：保护电位为－0.950～1.0