杭州灣大橋的設計壽命為100 年,作為世界第一海上長橋,防腐十分重要,其中鋼管樁防腐方案尤其令人關注。
大橋整體處于杭州灣人海口,環境非常惡劣,大橋的鋼管樁及各種鋼結構體面臨嚴重的腐蝕威脅,因此大橋腐蝕防護與耐久性問題非常關鍵。防腐界經不斷探索新的材料、新的涂層,在著名的“西氣東輸”管道工程經驗指導下,經專家的反復研究討論確定為:重防腐環氧粉末作為底層的三層防腐結構,從目前情況看是正確和科學的,并已初步體現出好的效果。
杭州灣跨海大橋鋼管樁防腐方案
根據杭州灣跨海大橋所處地理位置及環境條件,鋼管樁防腐方案為:水位變化區和水中區采用環氧粉末涂層+ 樁內填充混凝土方式。
鋼管樁承臺以下約8m 范圍采用加強型三層環氧粉末涂層( 涂層厚度≥ 800 微米),承臺以下約42 米范圍采用雙層環氧粉末涂層( 涂層厚度≥ 600微米),泥下區鋼管樁采用單層環氧粉末涂層( 涂層厚度≥ 300 微米),涂層外表面具有30 ~ 100 微米的粗糙度。通過在同一鋼管樁上按照需要連續噴涂不同層數、不同性能涂層的先進工藝,使整根鋼管樁具有抗海水腐蝕、抗泥沙沖刷、抗海生物附著、抗紫外線輻射等優點,同時確保了整體經濟性。重防腐熔結環氧粉末涂料的優良特性體現在何處?杭州灣跨海大橋工程鋼管樁防腐粉末涂料的分類,首先是砂紋單層重防腐環氧粉末涂料,其特性包括:具有極強的附著力和良好的柔韌性、抗彎曲性;無需底漆,涂敷方便,固化迅速,工作效率高,適合于流水作業;涂層堅韌耐磨,抗沖擊。同時,能抵抗土壤的應力和減少運輸及回填時的損傷;能在較大溫度范圍內起到保護作用并具有長效持久的防腐效果;具有優良的抗陰極剝離能力和化學穩定性能,耐水、耐油、耐酸、堿、鹽;砂紋單層打完樁后增加鋼管樁下沉阻力。它的使用區域為泥下區( 約21 ~ 38 米) 鋼管樁采用單層環氧粉末涂層( 涂層厚度≥ 300 微米),涂層外表面具有30 ~ 100 微米的粗糙度。大橋雙層環氧粉末涂料涂層則具有以下特性:作為雙層環氧粉末涂層系統的外涂層,直接涂敷在提供防腐保護的單層( 底層) 上,該產品的設計將給底層在運輸和管道鋪設過程中,以最大限度的機械保護,并具有良好的防腐性能;優異的抗磨、耐沖刷、抗沖擊性能,因而具有良好的保護能力,可有效防止鋼管在運輸及打樁過程中的碰損和擦傷;涂敷過程外層與底層交錯進行,即在靜電噴涂底層達到設計要求后即進行外層涂敷。在線形直管生產線涂敷作業時,應在底層涂層膠化前涂敷外層。底層涂層溫度必須大于230℃以確保其層問附著力。其固化條件為230℃ /(1.5 ~ 3)min,膠化時間(GB/T6554-2003):外層230℃、8 ~ 12s;底層230℃、30 ~ 45s。用于承臺以下約42 米范圍,采用雙層環氧粉末涂層( 涂層厚度≥ 600微米)。三層環氧粉末涂料涂層屬面涂。專家介紹了它的特性:一是除具有單層、雙層環氧粉末涂料涂層特性外,具有抵御大氣中H2S、CO2、O2、酸、堿、鹽、有機物等物質的化學腐蝕;二是三層涂層的最外層具有優異的耐候性,紫外線照射不粉化;三是三層涂層的最外層具有可復涂性。它用于鋼管樁承臺以下約8米范圍,采用加強型三層環氧粉末涂層( 涂層厚度≥ 800 微米)。這種目前較先進的防護涂層,即單層、雙層及三層重防腐環氧粉末涂料防腐結構相結合,可最大限度的保護杭州灣跨海大橋鋼管樁,阻緩鋼管樁腐蝕。
其中防腐方面有幾點關鍵創新技術:
1、海洋環境下混凝土結構耐久性研究其創新點是:建立可靠的鋼筋腐蝕電學參數和輸出光功率變化判據;研制混凝土結構壽命的動態預報軟件;制定大橋混凝土結構耐久性長期原體觀測系統設計方案,并配合工程進度實施。這項技術將填補國內空白。
2、大直徑超長鋼管樁設計、制造、防腐和施工成套技術
大橋鋼管樁基礎具有樁長、大直徑、數量巨大的特點。樁長達89 米,樁徑為1.5 米和1.6米,總計5474 根。通過近一年多鋼管樁基礎施工,進度快,質量好,證明這一選擇是正確的。
其創新點是:超長整樁預制;內外螺旋焊接;三層熔融環氧粉末涂裝;埋弧自動焊工藝;大直徑不等壁厚焊接;犧牲陽極陰極保護。
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