梁健伟 中山市堤围管理中心

1.导致西河水闸闸门腐蚀的原因

1.1 气候的因素

钢闸门的水上部分极易因日晒雨淋、潮湿气候等作用从而发生腐蚀。干燥的空气腐蚀水工钢闸门的速度相对较慢，但是由于水工钢闸门的特殊性，临近水域的空气湿度较大,导致金属表面的腐蚀也更加剧烈。

1.2 水质的因素

海水含盐量高，导电性好，海水中含有的大量氯离子，对钢铁的腐蚀性尤其严重，钢闸门在海水中比在淡水中腐蚀更快。海水对水工钢闸门的腐蚀主要是利用电化学腐蚀的手段。

1.3 应力和变形的因素

应力和变形越大，腐蚀越严重。在关闸的情况下，由于外江与内江水位高低相差越大，闸门受到的压力也越大，在长期日积月累疲劳工作下，容易发生变形，导致表面保护膜受损，导致闸门腐蚀。

1.4 结论

钢闸门在控制各种水工建筑物中发挥着重要的作用，由于工作环境是水下，受到高速水流的冲击作用等影响，极易被腐蚀并降低钢闸门的承受能力,从而降低安全性能。一般工程上使用涂料保护，只有3到5年的有效期，而且工作效率低，维护费用高。所以如何防止钢闸门腐蚀，对于确保钢闸门的安全运行有重要意义。

2.中山市堤围管理中心西河水闸管理所水（船）闸设计程况概述

中山市堤围管理中心西河水闸管理所位于岐江河西出口，外接磨刀门水道。2008年2月正式开始动工重建，于2010年1月完工，是围内主要的两大出水口之一，具有以防洪（潮）、排涝（洪）、灌溉、防咸为主，兼顾航运、改善水环境等功能，是中山市重要的控制型水利工程综合利用的大型水闸，属大（二）型工程。工程由水闸、船闸两大部分组成。

2.1 水闸

水闸总净宽为150m，工程共10孔，单孔净宽15m，每两孔设一分缝，缝墩厚2m，设计过闸流量为1414m3/s。闸底板高程-4.2m，闸顶高程5.48m，闸室顺水流方向长19m，底板厚1.3m，采用平板钢闸门，固定式液压启闭机。墩顶架设净宽7.0m的交通桥，设计荷载标准为（汽-20级设计），校核荷载标准为拖车-100级。水闸上、下游均设消力池、海漫和防冲槽，消力池长15m，深0.5m。根据防冲计算，两侧海漫长度均为30m，海漫端部设抛石防冲槽，深1.4m。工作闸门采用平板钢闸门，启闭设备采用液压启闭机（见图1）。

图1 从外江侧向内河侧视图

2.2 船闸

船闸净宽为16m，单孔，船闸上、下闸首各设1 扇提升平移式工作闸门,采用台车操作。工程布置在河道的左岸，为单级单线船闸，与水闸相连。船闸按Ⅳ级航道、通航500t 要求设计，外江最高通航水位2.28m，最低通航水位-0.60m；内江最高通航水位1.30m，最低通航水位-0.50m。船室尺寸为180m×23m，门槛水深大于3.40m，闸首净宽16m，闸底高程-0.40m，上闸首闸顶高程5.48m，下闸首闸顶高程3.50m，船室底高程-4.20m（见图2）。

图2 船闸门叶结构图

2.3 历史水位

西河水闸经过重建后，挡洪(潮)标准达到100年一遇洪水设计，即水位2.59m，校核潮水位采用历史最高潮水位2.75m;围内排涝标准按10年一遇24小时暴雨产生的径流，外江遭遇5年一遇高潮位，城镇、鱼塘及经济作物区按1天排干，农田按3天排干设计（根据粤水建管【2007】90号文）（见表1）。

表1 水闸洪水频率表

3.防腐设计方案

西河水闸经过多年运行，处于咸潮区域，水质咸度高，闸门易受咸潮腐蚀，并且闸门所处环境为水位变动区（干湿交替）。水闸和船闸的工作闸门基体表面均出现大面积锈蚀现象。为消除中顺大围西河水闸安全隐患，保障水闸正常运行，需对中山市中顺大围西河闸门维护工程实施建设。根据《水工金属结构防腐蚀规范》（SL105-2007）规定要求，防腐设计使用年限为不小于10年。针对本工程所处的环境特点及在现场观察到的闸门腐蚀情况，结合与相关专业人员沟通研究，现给出以下四种防腐方案。

3.1 方案一：热喷涂稀土铝+防腐漆联合防腐

（1）金属基体有效表面热喷涂稀土铝，涂层干膜局部最小厚度不得小于160μm。

（2）封闭漆为环氧封闭漆，干膜厚为 30μm。

（3）中间漆为快干环氧云铁漆，干膜厚为 120μm。

（4）面漆为聚氨酯面漆，干膜厚为80μm。

涂层总厚度为390μm。

3.2 方案二：热喷涂锌铝合金+防腐漆联合防腐

（1）金属基体有效表面热喷涂锌铝合金，涂层干膜局部最小厚度不得小于160μm。

（2）封闭漆为环氧封闭漆，干膜厚为 30μm。

（3）中间漆为快干环氧云铁漆，干膜厚为 120μm。

（4）面漆为聚氨酯面漆，干膜厚为 80μm。

涂层总厚度为 390μm。

3.3 方案三：热喷涂锌+防腐漆联合防腐

（1）金属基体有效表面热喷涂锌，涂层干膜局部最小厚度不得小于160μm。

（2）封闭漆为环氧封闭漆，干膜厚为30μm。

（3）中间漆为快干环氧云铁漆，干膜厚为120μm。

（4）面漆为聚氨酯面漆，干膜厚为80μm。

涂层总厚度为390μm。

3.4 方案四：喷涂防腐漆防腐

在金属基体有效表面喷涂4层防腐漆。

涂层1：通用耐磨环氧玻璃鳞片漆(灰色)，干膜厚度150μm。

涂层2：通用耐磨环氧玻璃鳞片漆(红色)，干膜厚度150μm。

涂层3：通用耐磨环氧玻璃鳞片漆(灰色)，干膜厚度150μm。

涂层4：脂肪族聚氨酯面漆，干膜厚度50μm。

涂层总厚度为500μm。

3.5 方案选取结果

方案一为喷稀土铝金属涂层，是针对海水环境的闸门防腐方案，防腐效果在大量水利水电工程中得到充分的体现，在中山市的大量水闸闸门防腐中已有成功应用，其防腐年限也达到规范要求，如周边的广东省内的联石湾水闸、马角水闸、灯笼水闸等。方案二为喷锌铝合金金属涂层，此方案也是一种针对海水环境较为合适的防腐方案；方案三为喷锌金属涂层，喷锌一般适用于淡水环境中，海水环境中一般不适用；方案四为专业防腐厂家经过现场考察后并结合现场施工条件给出的防腐方案，其产品已广泛应用于海洋工程、能源电力、港口机械、桥梁设施、石油化工、工业设施等领域，但单纯利用防腐漆在水利工程闸门上的防腐效果还有待检验。根据相关科学试验，在盐水环境中，不同的金属喷涂层的腐蚀速度有明显的差别，喷锌层腐蚀速度最快，喷稀土铝和锌铝合金都很好，从盐水浸泡试验后的外观看，喷稀土铝的耐蚀性更突出。综合考虑，推荐方案一作为本次工程的防腐方案。

4.防腐工艺要求

4.1 表面处理要求

水闸工作闸门，船闸上、下闸首工作闸门及水闸检修闸门表面处理采用喷（抛）射石英砂清理除锈，清理后基体金属的表面清洁度应不低于Sa2 1/2级，表面粗糙度Rz值应达到 60～100μm。工作环境满足条件：空气相对湿度应低于85%或基体金属表面温度不低于露点以上3℃。

4.2 涂层结合强度要求

稀土铝涂层与基体结合强度应不低于3.5MPa，油漆涂层附着力不低于5.0MPa。防腐工艺要求未尽事宜按《水工金属结构防腐蚀规范》（SL105-2007）规定执行。

5.工程施工设计计划

5.1 主体工程施工

5.1.1 水闸工作闸门

首先在所有水闸工作闸门顶主梁腹板处增设吊耳装置，将新设计的2扇水闸检修闸门置于待维护的2孔水闸工作闸门外江侧检修门槽内临时防洪挡潮，将待维护的2孔工作闸门实施保护性拆除与启闭机分离，拆除门槽上部的可拆卸轨道，拆除水闸外江侧检修桥不锈钢栏杆，然后采用船吊将工作闸门从门槽内吊出，考虑到闸门外观尺寸较大，不方便陆地运输，故选择通过船运至附近船厂进行防腐施工及闸门滑块、止水部件、侧轮等部件更换。通过对工程所在地附近船厂的了解，参照广东省航道指引图，可满足工程施工要求的船厂距离本工程水路运输距离大约为80km，本次设计初定该船厂作为水闸工作闸门防腐施工场地，船厂位置如图3所示。水闸工作闸门共10扇，初定分5次进行施工，即每次对2扇工作闸门按上述步骤进行防腐施工及相关部件的更换。

图3 船厂位置示意图

5.1.2 船闸上、下闸首工作闸门

利用闸门现有启闭设备将闸门吊至门库平台进行现场防腐施工及更换支承滑块、止水部件。闸门防腐施工时，应做好封闭措施，防止施工过程中对环境造成污染。当外江水位高于关14水位1.60m（石岐河最高控制水位）时，船闸停止通航。

5.2 施工进度安排

根据工程区水文气象特点，主体工程的施工应避开台风季节和洪水期，加快施工进度，缩短工期，基本目标是在一个枯水期完成主体工程的建设。计划工程项目筹建期1个月，为施工年度的9月；工程施工总工期为7个月，计划工期为施工年度10月至次年的4月，包括施工准备期、主体工程施工期、工程完建期3个阶段，其中：施工准备期1个月（施工年度的10月初～10月底）；主体工程施工期为5个月（施工年度11月初～次年3月底）；工程完建期为1个月（次年4月初～4月底）（见表2）。

表2 中山市中顺大围西河闸门维护工程设计施工进度表

6.结束语

水工钢闸门质量和使用寿命直接影响着水闸的运行效率。首先要确定所在地区水工钢闸门在什么因素影响下容易出现腐蚀情况，并针对性检测水工钢闸门腐蚀情况，通过研讨会议初步了解情况，并确定设计计划方案的方向。工程人员应当加大对钢闸门防腐处理的重视力度，根据实际情况，制定科学的设计方案、防腐方案，提升闸门的防腐性能。通过设计计划方案分析出水工钢闸门不同位置的腐蚀程度和造成腐蚀现象的因素，制定科学合理的防腐手段、施工计划，严格把控防腐水工钢闸门各个施工环节，增强水工钢闸门的使用效率，使闸门的质量得到良好的保障。