肖　龙任 敏（．宁波市杭州湾大桥发展有限公司，浙江 宁波 35000；．上海申航基础工程有限公司，上海 00000）

杭州湾大桥下部结构腐蚀控制方案及其检测、维护技术

肖龙1任 敏2
（1．宁波市杭州湾大桥发展有限公司，浙江 宁波 315000；2．上海申航基础工程有限公司，上海 200000）

本文介绍了国内海域腐蚀环境及国内港工结构目前主要采用的腐蚀控制技术。以杭州湾大桥为例，介绍了该项目下部结构联合采用的腐蚀控制措施、防腐蚀检测方案、腐蚀控制措施劣化评估分级及其处理要求等。最后，对大桥下部结构采用的腐蚀控制措施进行了整体评估，并对其后续维护提出了建议。

腐蚀环境；杭州湾大桥；腐蚀控制；检测；劣化评估

1 国内海域腐蚀环境介绍

1.1 杭州湾海域腐蚀环境介绍

杭州湾位于我国沿海中段，东侧为舟山群岛，为我国最大的河口湾，呈喇叭形，东西纵长约100km，湾口处宽约100km，湾顶处宽约20km。作为世界三大强海潮之一，该海域平均潮差达4.52km，区域内码头和港区附近无掩护，水域宽广，风大﹑浪高﹑流急，潮差大，水文条件复杂，腐蚀环境恶劣。根据2008年实施的交通行业标准JT/T722-2008《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》中对腐蚀环境的划分，杭州湾跨海大桥所处的大气环境已达到标准中的C5-M级，属于腐蚀性很高的海洋大气环境。

建成后的杭州湾跨海大桥跨越该强潮海水水域，北起杭州湾北岸的郑家埭，起点桩号K1380+000，经乍浦港以西约6km的郑家埭村入海，跨越杭州湾北航道和南副航道，经南岸滩涂，上跨慈溪正在围筑的十塘海堤后，继续向南经九塘﹑八塘后到达本工程的终点水路湾，终点桩号K1416+000，桥梁全长约36km。

1.2 国内其它海域腐蚀环境介绍

以东海大桥为例，该桥地属杭州湾海域，常年气温较高，湿度大，季候风强烈，海水含盐量高。由于该处靠近出海口，涨落潮流急，干湿变化明显以及海洋大气的腐蚀对钢结构和混凝土结构有极强的腐蚀破坏，极大影响整体结构使用情况。

建设中的上海国际航运中心洋山港码头，是世界最大的海岛型深水人工港，码头地处钱塘江下游入海口，水流急﹑风高浪涌，含沙量较高，能见度较差。从水下拍摄的牺牲阳极正表面图像可见光亮的阳极表面基本无微生物附着，表明牺牲阳极受泥砂冲刷严重，该水文特点同时影响涂层等防腐蚀措施。

此外，根据我们对国内某海域液体化工码头﹑海上石油平台导管架结构等的跟踪了解，均发现海洋环境下的此类结构在运行4-5年后即开始出现大面积的涂层脱落和海生物附着﹑点蚀坑聚集等不利情况 ，最大腐蚀坑深度达4mm以上，严重的威胁着码头的安全运行与长期使用。

基于我国沿海港口﹑码头﹑跨海大桥等海工构筑物普遍存在混凝土﹑钢筋﹑钢管桩等数量巨大﹑海水腐蚀环境恶劣﹑影响结构安全运行等现状。为确保设计使用寿命，设计阶段就应当强化腐蚀控制的理念，将各种腐蚀控制手段有机结合起来；在施工过程﹑后续检测及维护等方面，也应环环紧扣，及时发现问题﹑解决问题。这种设计﹑施工﹑检测﹑维护相互衔接的做法行之有效，不仅可节约结构的腐蚀控制措施投资，还可为建设项目增值。

2 国内海港工程常用腐蚀控制技术

2.1 国内海港工程钢结构常用腐蚀控制技术

2.1.1 钢结构腐蚀控制的基本措施

（1）优选钢材

（2）预留腐蚀裕量

2.1.2 钢结构腐蚀控制的附加措施

（1）防腐涂层涂装

（2）玻璃纤维复合包覆

（3）牺牲阳极或外加电流阴极保护

2.2 国内海港工程钢筋混凝土结构常用腐蚀控制技术

2.2.1 钢筋混凝土结构腐蚀控制的基本措施

（1）选用高性能海工混凝土

（2）增加混凝土保护层厚度

（3）采用特种钢筋，如环氧涂层钢筋﹑耐蚀钢筋﹑不锈钢钢筋﹑镀锌钢筋等。

（4）混凝土中掺用阻锈剂

2.2.2 钢筋混凝土结构腐蚀控制的附加措施

（1）防腐涂层或有机硅烷渗透剂

（2）玻璃纤维复合包覆

（3）混凝土中的钢筋使用外加电流阴极保护

3 杭州湾大桥下部结构主要腐蚀控制方案

作为当时世界上最长的跨海大桥，针对杭州湾海域腐蚀环境恶劣的情况，大桥建设者们结合海港工程常用腐蚀控制技术，联合采用了多项相关技术，以有效确保工程100年使用寿命。具体如下：

3.1 杭州湾大桥下部钢结构主要腐蚀控制方案

杭州湾大桥下部结构的钢结构主要为钢管桩，桩径分别为1.5m﹑1.6m，桩长71m-89m。为确保全部超长﹑超大钢管桩的设计使用年限，设计之初即对所有钢管桩采用了腐蚀余量设计+防腐涂装+牺牲阳极的联合防腐蚀保护方式，其主要腐蚀控制方案如下：

3.1.1 预留钢板腐蚀裕量

全桥钢管桩均采用Q345c材质钢，钢管桩上端厚度为22mm，下端厚度为20mm。

3.1.2 钢管桩防腐涂装

（1）中引桥﹑南引桥钢管桩涂装方案

中引桥﹑南引桥特点为桩身受冲刷作用大，因此，桩身表面采用的熔融环氧粉末防腐涂层设计方案为：

泥下区采用普通型单层，涂层厚度≥300μm；

水下区采用普通型双层，涂层厚度≥600μm；

水位变动区采用加强型双层，涂层厚度800μm-1000μm。

（2）北航道桥南侧高墩区引桥﹑南航道桥高墩区引桥钢管桩涂装方案

北航道桥南侧高墩区引桥及南航道桥高墩区引桥的特点为受波浪载荷大，其桩身表面采用的熔融环氧粉末防腐涂层设计方案为：

桩顶以下0m-0.8m范围内为裸桩；

桩顶以下0.8m-9.0m范围内采用加强型双层，涂层厚度≥800μm；

桩顶以下9.0m-43.0m范围内采用普通型双层，涂层厚度≥600μm；

桩顶以下43.0m以下范围内采用普通型单层，涂层厚度≥300μm。

3.1.3 钢管桩牺牲阳极阴极保护

大桥钢管桩同时还采用了牺牲阳极阴极保护技术，牺牲阳极组与钢管桩短路连接后，对钢管桩进行保护。

表1各项腐蚀控制措施联合使用，可将大桥钢管桩整体防腐蚀年限延长至50年。50年设计使用期满后，可通过更换牺牲阳极的方式，继续延长钢管桩的使用寿命至100年。

3.2 杭州湾大桥下部钢筋混凝土结构主要腐蚀控制方案

杭州湾大桥下部结构的钢筋混凝土构件主要指桥墩（含下部湿接头，下同）﹑承台﹑钻孔灌注桩等。其主要腐蚀控制方案如下：

3.2.1 海工高性能混凝土及增加保护层厚度

基于耐久性考虑，杭州湾大桥从材质本身出发，其基本措施是采用高性能混凝土，同时，下部结构的混凝土保护层厚度设计值均≥50mm，海中区承台及钻孔灌注桩更达到90mm，以提高混凝土密实度及抗渗透性能。此外，桥墩湿接头﹑承台等结构还在完工后即进行了硅烷浸渍处理。

3.2.2 防腐蚀涂料

大桥混凝桥墩﹑承台﹑索塔施工完毕后，即进行表面防腐蚀涂装施工，其涂层防腐蚀体系设计使用年限为20年，防腐涂装面积共计约90万m2。涂层配套系统见表2。

3.2.3 其它防腐蚀措施

作为百年大桥的重要组成部分，该桥下部结构钢筋混凝土构件还采用了其它防腐蚀控制措施，具体如下：

桥墩（浪溅区区域）：环氧涂层钢筋，配合阻锈剂使用。

现浇湿接头：环氧涂层钢筋，配合阻锈剂使用。

南﹑北航道桥索塔（+10.2m高程以下）﹑承台：钢筋混凝土结构中的钢筋使用外加电流阴极保护技术。

表1杭州湾大桥主桥结构水下钢管桩桩及其牺牲阳极组规格数量汇总表

4 杭州湾大桥下部结构防腐蚀检测方案

自大桥2003年11月14日开工打下第一根桩至今已超过10年。为确保大桥的运行安全，需定期对其进行全面的检查与检测。参考JTJ302-2006《港口水工建筑物检测与评估技术规范》，考虑到杭州湾大桥百年大桥目前只运行6年的实际情况，将下部结构的防腐蚀检测内容界定如下：

4.1 杭州湾大桥下部钢结构防腐蚀检测方案

4.1.1 钢管桩水上可见区域的涂层外观及厚度

本项主要检查海中区包括主桥和海中平台的钢管桩水上可见区域（即设计低水位至承台底标高区域）涂层外观情况，检查涂层是否存在粉化﹑变色﹑裂纹﹑起泡﹑和脱落等缺陷，测读涂层厚度值等。

表2 桥墩、承台、索塔涂层系统配套

4.1.2 钢管桩牺牲阳极阴极保护系统保护效果

本项主要检查钢管桩牺牲阳极保护电位。

应当引起注意的是，若检测到的保护电位有大片区域无法达到设计保护要求，建议应对该处牺牲阳极块剩余外观尺寸﹑被保护钢管桩的壁厚作进一步检查。

4.2杭州湾大桥下部钢筋混凝土结构防腐蚀检测方案

4.2.1钢筋混凝土结构（桥墩﹑承台）的涂层外观﹑厚度

本项主要检查混凝土涂层是否存在裂纹﹑起泡﹑变色﹑粉化和脱落等现象，测读涂层厚度值等。

4.2.2 钢筋混凝土结构（桥墩﹑承台）的结构外观

本项主要检查结构表面的裂缝情况﹑混凝土剥落等情况。

4.2.3 钢筋混凝土结构（桥墩﹑承台）的构件专项检测

本项主要检查下部结构钢筋混凝土构件的混凝土结构抗压强度﹑氯离子含量﹑碳化深度等三项指标。

4.3 杭州湾大桥下部结构腐蚀控制措施劣化评估分级及处理要求

评估及维护建议主要根据JTJ302-2006《港口水工建筑物检测与评估技术规范》等相关规范执行。

对于缺陷的修补处理，按照有关规范﹑标准的规定执行。

5 意见及建议

大桥建成后的跟踪监测结果表明：杭州湾大桥腐蚀控制方案合理可行﹑起到了良好的保护效果，主要构件均处于良好保护状态。但是，由于大桥所处水域环境恶劣，且受泥沙及水流冲刷严重，检查过程中也发现构件局部需要根据现场情况进行维护处理，以期对结构后续安全使用起到有力保障。

[1]唐明翰；张少俊；徐汝华．杭州湾跨海大桥工程主要施工技术[J]．建筑施工，2006，28（07）．

[2]王东晖．杭州湾大桥混凝土结构防腐方案构思[J]．铁道标准设计，2003（05）．

[3]陈涛．混凝土结构外加电流阴极防护技术及其在工程中的应用[J]．桥梁建设，2006（03）．

[4]任敏．海工钢筋混凝土构件的腐蚀机理与防腐措施[J]．港工技术与管理，2009 （01）．

[5]王勇．杭州湾跨海大桥工程总结[M]．北京：人民交通出版社，2008．

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