浅谈海洋护甲在码头工程钢管桩防腐中的应用前景

浅谈海洋护甲在码头工程钢管桩防腐中的应用前景

孙斌 张雅琦

（中国电建集团港航建设有限公司）

【摘要】浪溅区钢管桩的腐蚀问题是影响钢管桩的耐久性的一个重要因素，本文通过简要分析海洋护甲的优缺点浅谈其在码头工程中的应用前景。

【关键词】钢管桩的耐久性；钢管桩防腐；海洋护甲

1概述

高桩码头是码头常用结构形式之一。它是通过桩基将码头上部荷载传递到地基深处的持力层上，主要适用于软土地基。高桩码头主要包括基桩、上部结构、接岸结构、岸坡和码头设备等部分。其中，基桩是基础，又是承台结构的一部分。基桩按所用材料和结构形式分为钢筋混凝土桩、钢筋混凝土管桩、钢桩以及钢管桩。

钢管桩凭借着强度高、承载力高，能承受较大冲击力和水平力，易于穿透硬土层，挤土量少；同时，桩长可任意调节、重量轻、刚度好，装卸运输方便，施工速度快等优点，在码头工程中的应用越来越广泛。

然而，钢管桩工作的环境是海水、淡水、空气和土壤等，因此，钢管桩时时处处都面临着腐蚀威胁^[1]。国内外大量工程调查表明，工程结构在服役期过早破坏的主要原因是耐久性的问题，尤其是海港码头等工程耐久性问题更为严峻。耐久性不足会导致工程在未达到设计使用年限即发生腐蚀破坏、功能降低而影响使用，进一步发展会影响结构的使用安全，需花费大量资金进行维修、加固，而因维修停产造成的损失更为严重。

因此，对于设计使用年限较长的（50年及以上）以钢管桩为基础的码头工程，钢管桩的耐久性是决定工程结构在设计使用年限内正常运行的关键因素之一。

2码头工程钢管桩腐蚀区域的划分和防腐蚀措施

2.1钢管桩腐蚀区域的划分

在海港工程中，钢管桩沿高程因受环境腐蚀程度的不同而划分为大气区、浪溅区、水位变动区、水下区、泥下区五个区域。在河港工程中，淡水环境钢管桩按设计水位划分为水上区、水下区和泥下区。

2.2防腐措施

防腐蚀措施的选择，应根据建筑物使用年限的要求、腐蚀环境、结构部位、施工可行性等，经技术经济比较确定。常见的防腐措施如表格1中所示。

表格 1钢结构防腐蚀措施^[2]

管桩的内壁与外界空间密闭隔绝时，可不考虑内壁的腐蚀。

采用涂层保护，有效的防护年限为10-20年，保护率为80%-95%；采用阴极防护应与涂层防护联合进行，在平均潮位以下其保护效率可达85%-90%，有效的防护年限为15-20年。此外，除采用外部防护措施外，从钢管桩自身角度出发，可选用耐腐蚀的钢材品种以及预留腐蚀富裕厚度。根据《水运工程结构耐久性设计标准》JTS153-2015中表6.1.4所示，在既定的条件下海水环境中浪溅区钢结构单面平均腐蚀速度为有掩护条件下0.2-0.3mm/年和无掩护条件下0.4-0.5mm/年，局部腐蚀速度甚至可达1-3mm/年，该区域的腐蚀速度明显高于其他区域。因此，浪溅区钢管桩的防腐工作应作为桩基防腐工作的重中之重。

3海洋护甲

根据前述内容，常见的钢管桩防腐措施，有效保护保护年限为10-20年。对于设计年限20年以上的项目，必然需要在码头运行期间进行防腐措施的更换和修补。修补时比较常见的是采用涂防腐蚀涂料，然而修补后经过两三年的运行，防腐涂料很容易失效，进而腐蚀速度会大大加快，情况严重时会影响码头的正常运行。

在国外码头项目浪溅区钢管桩采用护甲是较为普遍的做法，然而由于造价高的原因，国内项目新项目应用护甲较少，而主要用于浪溅区和水位变动区腐蚀发生后的改造工程。目前，市面的类似产品有美德孚（北京）科技有限公司的重型海洋桩柱保护系统、Central Product（天津）有限公司的Splash pro桩基保护系统、中油海科的防腐护甲以及Denso 海洋桩柱防腐系统等。

上述公司海洋护甲系统结构类似，大体上由内向外分为三层。底层为海洋矿脂底漆，直接涂刷在钢管桩表面，可以改善钢管桩的表面状况，在其表面形成一层隔离防腐层。中间层为海洋矿脂冷缠带，在底漆涂刷范围内由下至上螺旋式搭接缠绕（顶部和底部需单独缠绕至少两圈）形成防护密封层。最外层为高密度聚乙烯护甲，通过不锈钢螺栓包裹在冷缠带外侧，强度高耐老化并且可以抗紫外线照射，能够为钢管桩表面的防腐密封层提供可靠的外侧防护。

底层：矿脂底漆 中间层：矿脂缠带 最外层：高密度聚乙烯外壳

与常规钢管桩防腐措施相比，海洋护甲的优势在技术方面包括：长久耐用，正常使用寿命可达30年以上，高品质的产品甚至可达50年的使用寿命；抗老化，不龟裂；海洋生物很难吸附和破坏；抗冲击能力强，能抵抗极端恶劣的气候环境；施工方法快捷，可直接在水下施工，更换简单。

在经济性方面，海洋护甲的材料价格折合到单平米造价约为海洋重防腐材料费用的4-5倍。考虑到人工和设备的投入，如果在码头的正常运行期内需要多次的进行钢管桩防腐措施的维护，海洋护甲的整体费用将比常规防腐措施的费用投入少很多。因此，海洋护甲的性价比较高。

4总结

多年来，海洋护甲在国内外码头项目中的应用证明了其在钢管桩浪溅区良好的防腐性能。但是诸多的事实表明，业主在投资决策时会尽可能的压缩建设期的资金投入，海洋护甲由于自身造价高的原因致使在新建工程中的应用受到局限。可是，随着材料技术的进步，生产工艺的改进，海洋护甲的应用将会更为广泛。

参考文献：

[1]吴军强,钱菲菲,王鹏,王创业,干伟忠.钢管桩耐久性研究的发展与应用[J].宁波工程学院学报,2010,22(03):66-71.

[2]《水运工程结构耐久性设计标准》JTS153-2015[S].交通运输部,2016-1-1.