港珠澳大橋是由廣東省牽頭粵港澳三地共同建設的特大型交通基礎設施，連接香港、澳門、珠海三地，工程規(guī)模宏大，受到三地民眾、媒體和社會高度關注。大橋全長49.968公里，其中主體工程“海中橋隧”(含橋梁工程與島隧工程)長35.6公里，設計使用壽命120年。作為中國建設史上里程最長、投資最多、施工難度最大的跨海橋梁，項目除了在工程建設質量<Quailty>上精益求精，在HSE(健康<Health>、安全<Safety>和環(huán)境<Environment>)管理體系上，與國際標準接軌，提出了嚴格的HSE要求，由此引發(fā)了一系列關鍵技術的創(chuàng)新，包括在橋梁防腐涂裝領域，這些都有別于國內以往橋梁工程，在中國橋梁史上具有里程碑式的意義。

 

　　鋼結構防腐工程量雖然僅占港珠澳大橋橋梁工程建設的很小比例，但它不僅影響到待涂裝工件的涂裝質量、成本等，還對鋼結構成品件的交驗、安裝施工、成橋通車工期等都有直接的影響。涂料行業(yè)有“三分料，七分工”的說法，涂裝過程出現(xiàn)的問題會促使整個大橋流水施工的停滯，造成不可挽回的損失。

 

　　接下來將以CB02-F2首制件為例，介紹如何使先進的管理方法與理念與技術相結合，從人員管理（人）；涂裝廠房與機械設備（機）；材料設計選用與檢測（料）；施工工藝與流程（法）；安全、環(huán)境與職業(yè)健康（環(huán)）五個維度進行控制，對我國防腐施工技術與管理能力的提高，改變國內防腐涂裝臟、亂、差的現(xiàn)象，與國外工程先進水平接軌，具有現(xiàn)實的意義。

 

 

　　港珠澳大橋位于廣東省珠江口外的伶仃洋海域，屬亞熱帶海洋性氣候，根據(jù)ISO12944-2《色漆和清漆 鋼結構的防腐蝕保護涂層體系 第2部分：環(huán)境分類》，港珠澳大橋橋梁工程所處的大氣腐蝕環(huán)境為高鹽度的沿海和近海地區(qū)，屬于最高腐蝕等級的C5-M類型。高溫、高濕、高鹽度以及汽車尾氣中的硫、氮等化合物會對大橋的鋼結構造成嚴重的腐蝕。

 

　　根據(jù)JT/T 722-2008《公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件》，對于C5-M狀況下，25年防護壽命的長效防護體系，鋼結構外表面一般采用“熱噴鋅鋁+封閉漆+環(huán)氧中間漆+氟碳面漆”的設計體系。國內的許多跨海大橋，如廈漳跨海大橋、青島海灣跨海大橋等都采用了上述鋼結構防護體系。
 

 

　　港珠澳大橋橋梁工程鋼結構重點部位涂層體系的設計方案請見表1。該體系與以往跨海橋梁工程的最大不同點，主要是采用了環(huán)氧富鋅底漆來取代熱噴鋅鋁涂層。就底漆的防護性能而言，熱噴鋅鋁涂層（含封閉）是優(yōu)于環(huán)氧富鋅底漆。根據(jù)JT/T 722，表1的體系通常用于C4或C5-I這些較弱一些的腐蝕環(huán)境。

 

　　之所以采用這樣的設計，是由于港珠澳大橋項目作為一個舉世矚目的國際工程，特別關注于HSE體系。由于熱噴鋅鋁過程中，會產生大量的“鋅”、“鋁”、“氧化鋅”、“氧化鋁”蒸汽。“鋅與氧化鋅”蒸汽可能使工人得“鋅熱病”；而長期吸入金屬鋁粉或氧化鋁粉塵更會引起肺部病變，使工人受到“鋁肺”這種職業(yè)病的危害。所以在防護體系的底涂層選擇中，港珠澳大橋采用了“環(huán)氧富鋅底漆”來取代“熱噴鋅鋁”涂層。

 

　　為了執(zhí)行嚴格的HSE標準，在涂料的性能要求上，港珠澳大橋也在國內首次提出了針對性的要求。在橋梁涂裝工業(yè)漆應用領域，溶劑型涂料的使用仍處于主流地位。該類型涂料以其涂層性能好，施工方便，可冬季低溫下施工等優(yōu)點，在重防腐領域還很難被水性涂料、無溶劑涂料所取代。但是，溶劑型涂料的VOC（揮發(fā)性有機化合物）造成環(huán)境的污染已成為全球關注的重點問題。而國內涂料行業(yè)領域，除了在建筑涂料、木器涂料等少數(shù)領域之外，對于工業(yè)漆的VOC，特別是橋梁領域用溶劑型涂料的VOC指標，還沒有相應的國家規(guī)范。

 

　　而港珠澳大橋國內首次對防腐涂料的VOC、重金屬等環(huán)保性指標進行了如下規(guī)定：
 

 

 

　　港珠澳大橋橋梁工程鋼結構防腐涂裝項目，有別于國內眾多橋梁工程，在確保工程質量的同時，必須兼顧HSE的高標準要求。因此，項目在建設過程中，提出了多個創(chuàng)新點：

 

　　1、國內的杭州灣跨海大橋、青島海灣大橋等大型橋梁的通航孔橋采用鋼箱梁制作，而非通航孔橋為混凝土箱梁構造。而港珠澳大橋橋梁工程全長22.9公里，通航孔及非通航孔橋將全部采用鋼箱梁結構，總用鋼梁將達到42.5萬噸。由于混凝土箱梁可不涂裝，但鋼結構必須進行防腐保護，這也使港珠澳大橋橋梁工程的防腐施工工程量創(chuàng)下了中國乃至世界橋梁史之最；2、通常在進行橋梁鋼結構防腐涂裝時，底漆、中間漆及第一道面漆均在工廠進行涂裝。而最后一道面漆則是在鋼梁吊裝到橋址現(xiàn)場以后，對磕碰處及焊縫處進行補涂，然后進行一次全面涂覆，可確保最終的涂裝質量與效果。

 

　　由于港珠澳大橋所處的地理位置正好位于中華白海豚保護區(qū)，為了防止最后一道面漆在涂覆過程中污染相關海域，從而影響白海豚生存環(huán)境。項目要求底、中、面三道涂層必須在工廠一次完成，鋼梁吊裝到橋址現(xiàn)場后，僅進行涂層損傷處與焊縫處的補涂，這樣可最大程度的減少施工過程中涂料的污染。但由于沒有最后一道面漆的通涂，會減少面涂層的整體性以及保護及涂裝效果。這就要求對傳統(tǒng)的涂裝工藝進行變革，采用新的工藝。

 

　　3、港珠澳大橋在HSE方面的高要求，嚴格規(guī)定在工程建設中，必須采用降低能耗、改善環(huán)境、提高工效、保障施工人員健康的工藝，這樣涂裝廠房及涂裝環(huán)境是制約其要求的關鍵環(huán)節(jié)。而以往國內橋梁防腐工程，防腐分包隊伍通常是借用相關方的廠房，但這些廠房的設計是根據(jù)相關方自身需求定制的，往往不能滿足這些橋梁防腐在施工過程中，高效率、高質量的要求。這也使以往橋梁防腐施工的涂裝環(huán)境較差，嚴重影響工人的健康及造成環(huán)境污染。

 

　　而港珠澳項目國內首次將涂裝廠房設計及安裝連同其報價，交由防腐分包隊伍根據(jù)招標文件要求進行實施，從而確保各類除濕加溫系統(tǒng)、通風除塵系統(tǒng)、漆霧過濾系統(tǒng)最終形成的環(huán)境條件與港珠澳大橋工程量匹配，達到國家標準要求。

 

　　4、項目國內首次對防腐涂料的VOC指標進行了規(guī)定。嚴格意義的VOC指標，既包括涂料中的VOC，也包括施工過程中添加的VOC。這就要求必須采用高固體含量的涂料；同時在施工過程中，必須少添加涂料稀釋劑以及清洗用的稀釋劑。涂料的VOC低，固含量高，必然導致涂料的粘度增加，施工難度加大，特別是氟碳面漆規(guī)定涂裝工藝為2×40m。以往工程中，為了確保1道涂裝厚度為40m左右，在采用高壓無氣噴涂設備施工時，稀料的添加量往往超過8%，而不考慮VOC的要求。但在港珠澳項目中，這樣做已經(jīng)違背了HSE的要求，必須采用新工藝來解決這個問題。

 

　　除上述幾個創(chuàng)新點，港珠澳大橋管理局也希望防腐施工隊伍主動采用一些新技術，來確保質量與HSE同步，讓港珠澳項目成為防腐涂裝領域的一座里程碑。

 

 

　　人員管理（人）

 

　　同以往工程類似，港珠澳大橋防腐涂裝工程CB02-F2標段首先成立一個項目管理團隊，由項目經(jīng)理，技術總工，項目副經(jīng)理，質量管理工程師，試驗檢測管理人員，計劃進度及界面管理人員，技術人員，HSE管理人員，財務預算人員及其他人員組成。有別于以往工程，項目專門設置了項目總協(xié)調人，由可充分調動公司資源的承包人副總經(jīng)理及以上級別人員擔任，主要負責與發(fā)包人進行項目重大事宜的溝通以及與第三方的外部協(xié)調工作，解決工程中出現(xiàn)的非技術性問題，確保工程順利實施。

 

　　國內以往防腐涂裝工程，僅有少數(shù)特種工種如高空作業(yè)、電工、焊接等有執(zhí)業(yè)資格要求。而對于專門從事噴漆涂裝作業(yè)的具體操作施工人員確沒有相應要求。噴漆涂裝是一個勞動力密集工種，技術工人的技術水平?jīng)Q定了大橋的最終涂裝質量與防腐壽命。涂裝工國家職業(yè)資格認證已經(jīng)啟動，國內汽車等行業(yè)已經(jīng)要求噴漆工需取證上崗作業(yè)，這是涂裝行業(yè)未來發(fā)展的趨勢，項目部也要求重點噴漆崗位持證上崗，走在了橋梁涂裝行業(yè)前沿。

 

　　涂裝廠房與機械設備（機）

 

　　港珠澳大橋在HSE方面的高要求，嚴格規(guī)定在工程建設中，必須采用改善環(huán)境、提高工效、保障施工人員健康的工藝，這樣涂裝廠房及涂裝環(huán)境是制約其要求的關鍵環(huán)節(jié)。項目國內首次將涂裝廠房及設備安裝連同其報價，交由防腐分包隊伍根據(jù)招標文件要求進行實施，從而確保各類除濕加溫系統(tǒng)、通風除塵系統(tǒng)、漆霧過濾系統(tǒng)最終形成的環(huán)境條件與港珠澳大橋工程質量要求匹配。CB02-F2標段的涂裝廠房與機械設備的建設包括：

 

　　標段二次涂裝廠房（分段噴砂房、噴漆房）；

 

　　噴砂系統(tǒng)；

 

　　鋼砂輸送回收處理系統(tǒng)；

 

　　通風除塵系統(tǒng)；

 

　　漆霧及有機廢氣處理系統(tǒng)；

 

　　除濕系統(tǒng)；

 

　　送風風管系統(tǒng)；

 

　　涂裝工場照明系統(tǒng)。

 

　　材料設計選用與檢測（料）

 

　　港珠澳大橋橋梁工程選用的主要涂料品種為環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆及氟碳面漆，其他使用的涂料還包括無機富鋅防銹防滑漆、環(huán)氧玻璃鱗片漆、環(huán)氧磷酸鋅、聚氨酯面漆。

 

　　港珠澳大橋要求涂料供應方必須提供執(zhí)行JT/T722-2008《公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件》以及招標文件規(guī)定的權威第三方檢測報告。在施工過程中，涂料供應商除了提供產品合格證、出廠檢驗報告、產品說明書以外，還要求監(jiān)理與施工方對到廠的每批涂料進行現(xiàn)場的三方見證取樣送第三方進行復檢。因此，在首制件制作過程中，CB02-F2標段結合首制件工程量編制涂料采購計劃，提交總包方審核采購，然后三方見證對每批涂料進場按規(guī)定進行抽樣復檢，送已批復的檢測單位進行檢驗，檢測合格后用于首制段涂裝施工。

 

　　復檢項目包含：富鋅底漆的附著力、金屬鋅含量、干燥時間、不揮發(fā)分含量；環(huán)氧云鐵中間漆、無機防滑、玻璃鱗片漆的附著力、干燥時間、不揮發(fā)分含量；氟碳面漆的氟含量、附著力、不揮發(fā)分含量、干燥時間、耐沖擊性。

 

　　施工工藝與流程（法）
 

 

　　圖3為CB02-F2標段首制件工作流程圖，可以有效指導整個流程有序可靠的實施。詳細的控制流程如下：

 

　　噴砂前的準備

 

　　(1)鹽份檢測及墩位處理

 

　　首先將首制節(jié)段B642采用平板車運至存梁廠進行鹽份檢測，并采用高壓淡水對梁段的內外表面進行了清洗。在施工環(huán)境條件滿足施工要求時，采用環(huán)保型自動回收噴砂機對鋼箱梁6個墩位進行噴砂除銹處理，檢測合格后涂裝第一道富鋅底漆；(2)表面凈化處理

 

　　進行梁段的內外表面噴砂前的清潔及除油污施工，并對梁段的自由邊、飛濺、焊縫等處理情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時通知制作方進行處理，復查合格后梁段轉運至噴砂房；(3)腳手架搭設及泄水槽保護

 

　　腳手架的搭設采取固定腳手架與移動腳手架相結合，在噴砂房，鋼箱梁內全部采用固定腳手架，箱梁外在鋼砂回收系統(tǒng)地坑處采用固定腳手架，兩側采用移動式腳手架；在噴涂房，為防止碰撞產生火花，箱梁內的腳手架采取門式腳手架+木跳板，門式腳手架底部與箱梁接觸區(qū)域全部用柔性橡皮包扎，箱梁外全部采用可移動樓梯式腳手架，底部滾輪是橡膠帶剎車式的萬向滾輪，可以有效的保證腳手架的穩(wěn)定性。

 

　　為防止下斜腹板U肋在噴砂時鋼砂進入，U肋端頭使用封堵板將其密封保護；泄水槽等鍍鋅件采用帆布外衣對其進行包扎保護。

 

　　二次噴砂除銹

 

　　(1)環(huán)境條件及壓縮空氣檢查

 

　　首制件上道工序報檢合格后轉運至噴砂房。檢測噴砂房環(huán)境條件（環(huán)境溫度、相對濕度、露點、梁段基體溫度等）、空氣壓力及空氣潔凈度，均滿足技術規(guī)范要求。開啟通風除塵、除濕設備，將施工廠房的環(huán)境條件控制在技術規(guī)范規(guī)定的范圍內。

 

　　(2)二次噴砂除銹及清砂

 

　　環(huán)境條件、空氣壓力和清潔度檢測結果滿足噴砂施工要求后，開始進行噴砂施工。

 

　　噴砂完畢后，進行清砂、清灰處理。首先人工將箱梁內部的大量存砂清理干凈，然后用壓縮空氣將殘存的砂子吹凈，再用真空吸砂機將表面的灰塵及細砂吸凈，最后用鏟砂車將箱梁外部的鋼砂鏟運至自動收砂系統(tǒng)，回收至砂箱。清砂施工完成后，表面粗糙度、清潔度報檢，合格后方能將首制件轉運至噴涂房。

 

　　涂料涂裝

 

　　(1)涂料配制與調控

 

　　配置專職涂料領用員和調配工，并在質檢員及涂料供應商技術服務人員的指導監(jiān)督之下進行配料，通過多方控制，有效的避免了涂料調配時可能出現(xiàn)的偏差及錯誤。

 

　　(2)預涂及端口的保護

 

　　對首制節(jié)段構件粗糙表面、不平整焊縫表面、板邊、彎角、過焊孔、流水孔、其它孔眼以及噴涂不易的死角處進行環(huán)氧富鋅底漆手工預涂。并安排專人對首制梁段對接環(huán)焊縫區(qū)域、縱向結構嵌補區(qū)域、內小車軌道端頭采用膠帶紙進行階梯保護，保護區(qū)域滿足大節(jié)段拼裝施工要求。

 

　　(3)摩擦面的涂裝及保護

 

　　首制節(jié)段各個部位保護完成后，采用空氣噴涂機對摩擦面噴涂無機富鋅防銹防滑涂料，漆膜固化后采取三夾板進行遮擋保護，避免其它涂料對其污染。

 

　　(4)內外表面環(huán)氧富鋅底漆涂裝

 

　　開啟通風除塵、除濕設備，將施工廠房的環(huán)境條件控制在技術規(guī)范規(guī)定的范圍內。預涂處理完成后，用壓縮空氣吹凈鋼箱梁表面的灰塵，然后，將箱梁內底板用塑料布鋪設保護，最后使用高壓無氣噴涂機對節(jié)段內外表面噴涂環(huán)氧富鋅底漆。每道底漆涂裝前，均對上道涂層缺陷修復徹底、清理干凈，使表面無灰塵，并采取先預涂再噴涂的工藝。

 

　　(5)橋面防護及環(huán)氧磷酸鋅底漆涂裝

 

　　待橋面的路緣石、立柱墊板采取膠帶紙保護完成后，采用高壓無氣噴涂機噴涂環(huán)氧磷酸鋅底漆。

 

　　(6)泄水槽環(huán)氧中間漆涂裝

 

　　首先對泄水槽的鍍鋅層進行脫脂、拉毛處理，測量、記錄鍍鋅層厚度后，將泄水槽周邊用膠帶紙進行保護，然后采用高壓無氣噴涂機噴涂環(huán)氧中間漆，待檢測合格進入下道工序前對泄水槽涂層進行防護。

 

　　(7)外表面環(huán)氧云鐵中間漆涂裝

 

　　首先對底漆涂層缺陷修補、磨平，待報檢合格后，將表面灰塵除凈采用高壓無氣噴涂機噴涂環(huán)氧云鐵中間漆。

 

　　(8)內表面環(huán)氧厚漿漆涂裝

 

　　對內表面底漆涂層進行修補和清理，清理完畢并報檢合格后，對內表面不易噴涂的部位進行預涂，再采取高壓無氣噴涂機進行環(huán)氧厚漿漆的涂裝。

 

　　(9)外表面氟碳面漆的涂裝

 

　　首先對中間漆的涂層清理修磨，表面灰塵除凈并報檢合格后，采用高壓無氣噴涂機進行氟碳面漆的噴涂。

 

　　重點工序控制措施

 

　　(1)梁段表面清理工序控制

 

　　a．鋼結構表面銳角邊磨圓及焊縫缺陷檢查：鋼箱梁交接時對鋼箱梁結構焊縫缺陷及清磨情況進行自查，當發(fā)現(xiàn)問題時，立即通知鋼結構制造單位進行處理。

 

　　b．可溶性鹽份的控制：可溶性鹽份的控制主要分梁段清洗前、梁段清洗后、梁段噴砂后三個階段，這三個階段對鹽份含量進行全面監(jiān)測，保證梁段鹽份含量在可控范圍內。

 

　　c．油污的檢查：箱梁表面的油污需作為控制重點，將其表面清洗干凈、徹底，防止磨料污染，影響涂裝施工質量。

 

　　(2)噴砂施工控制

 

　　a．噴砂施工順序遵循先下后上、先里后外、先難后易的原則。

 

　　b．對于焊縫、自由邊等部位噴砂順序遵循先焊縫、后自由邊。

 

　　c．對于狹小、難噴部位重點噴砂、檢查，并適當增加噴砂次數(shù)。

 

　　(3)預涂質量的控制

 

　　預涂是涂裝施工質量的關鍵，在這道工序前期必須準備充分。

 

　　a．施工人員選擇經(jīng)驗豐富、技術嫻熟的預涂工人。

 

　　b．根據(jù)具體施工部位，合理選擇預涂工具。

 

　　(4)噴涂質量控制

 

　　a．噴涂施工中，控制預涂涂層的厚度，在焊縫處采用刷涂工藝，避免預涂范圍過大。

 

　　b．控制每種涂料第一道涂層的漆膜厚度及與預涂搭接部位的覆蓋范圍。

 

　　(5)涂層厚度的控制

 

　　a．根據(jù)梁段的施工面積制定配料定額，即通過涂料的用量，控制涂層的干膜厚度。

 

　　b．在涂料噴涂施工過程中采用濕膜卡隨時對膜厚進行監(jiān)測，并及時調整。

 

　　c．對噴涂施工人員進行專門的涂料技術參數(shù)、調配、使用知識的培訓與交底，使之熟悉掌握涂料性能。

 

　　d．采用“雙90”原則（90%的測量值不得低于規(guī)定干膜厚度，其余10%的測量值不能低于規(guī)定膜厚的90%）進行涂層厚度的最終控制。

 

　　(6)外觀的控制

 

　　a．鋼箱梁面漆涂裝前，對噴槍難以噴涂到位的陰角部位進行預涂，其他部位采取噴涂施工，這樣大大減少了預涂工作留下的刷痕，使得外觀更加平整、美觀。

 

　　b．在每一道涂料噴涂干燥后測量漆膜厚度，將圖層較薄或較厚部位進行標記，為第二道涂料噴涂施工提供參考。

 

　　c．重點加強施工人員噴涂流掛、收槍工藝的技術培訓，確保涂層外觀質量。

 

　　安全、環(huán)境與職業(yè)健康（環(huán)）

 

　　項目部設置專門的HSE管理組織機構，責任層層落實到位；項目施工前進行涂裝作業(yè)危險源與環(huán)境因素辨識，制定防范控制措施；編制報審HSE涂裝專項方案及應急預案；組織全員進HSE教育培訓，加強全體人員的管理及操作指導，提高職能人員的防范意識和技術水平；根據(jù)HSE相關管理制度加強現(xiàn)場管理。

 

　　結語

 

　　港珠澳大橋國內外首次在鋼結構防腐涂裝領域實施首制件制作及評審，體現(xiàn)建設方對防腐涂裝質量的關注又上了一個新的臺階。

 

　　通過CB02-F2標段首制件涂裝施工，驗證了首制件施工工藝方案、施工工藝流程、HSE專項方案的合理性，最終首制件質量經(jīng)評審后合格。

 

　　從“人、機、料、法、環(huán)”五個維度進行首制件流程梳理，并進行相應的質量與工藝控制，摸索出適合本工程鋼箱梁涂裝施工工藝，質量及HSE控制措施，并經(jīng)過完善、改進、優(yōu)化，為防腐涂裝施工提供技術工藝參數(shù)、注意事項、材料和設備使用的可靠性、有效性，為未來大橋鋼箱梁防腐涂裝批量生產提供依據(jù)。

 

　　楊振波，1978.8，男，高級工程師，一級建造師，注冊造價師，現(xiàn)任中航百慕新材料技術工程股份有限公司技術研發(fā)中心（北京市環(huán)保型防護技術功能涂料工程實驗室）主任，中國腐蝕與防護學會防腐蝕施工與技術委員會委員，美國腐蝕工程師協(xié)會(NACE)會員，從事工業(yè)防腐涂料的研發(fā)工作。

責任編輯：劉娟

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