鋼管樁在海洋環(huán)境中可分成大氣區(qū)、浪濺區(qū)、水位變動(dòng)區(qū)及泥下區(qū)五個(gè)不同的部位[1]，這五個(gè)部位鋼管樁的腐蝕速度有著較為顯著的區(qū)別。其中，由于浪濺區(qū)長期暴露在大氣環(huán)境中，氧氣充足，鋼管樁表面長期處于周期性干濕交替狀態(tài)，外加海風(fēng)和海水環(huán)境的共同影響，浪濺區(qū)的環(huán)境在其中最為惡劣。
目前不少外海碼頭，鋼管樁壁厚基本滿足設(shè)計(jì)要求，但原鋼管樁存在防腐措施已基本損壞或者失效，部分鋼管樁銹蝕嚴(yán)重的情況。若不對(duì)鋼管樁防腐措施進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，鋼管樁長時(shí)間暴露在海洋環(huán)境中會(huì)加快銹蝕速度，導(dǎo)致鋼管樁壁厚減少，力學(xué)性能降低，當(dāng)銹蝕到一定程度的時(shí)候，可能導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，甚至完全破壞的嚴(yán)重后果。
結(jié)構(gòu)維護(hù)良好，經(jīng)修復(fù)后還可繼續(xù)使用的碼頭。本文結(jié)合陳山油庫7號(hào)碼頭修復(fù)工程，介紹海洋護(hù)甲樁基保護(hù)系統(tǒng)這種在海洋環(huán)境浪濺區(qū)中保護(hù)鋼管樁的防腐措施。
1 工程概況
陳山油庫7號(hào)碼頭于1975年8月建成投產(chǎn)，距今已46年，已超過原設(shè)計(jì)使用年限（原設(shè)計(jì)年限為30年）。該碼頭為高樁墩式結(jié)構(gòu)，上部為現(xiàn)澆墩臺(tái)，下部樁基為Φ1200mm鋼管樁，鋼管樁材質(zhì)為16Mn鋼，上管節(jié)和下管節(jié)壁厚分別為18mm和14mm。
原設(shè)計(jì)鋼管樁腐蝕采用了預(yù)留腐蝕余量、涂刷防腐涂層及外加電流陰極保護(hù)的防腐措施。
2 鋼管樁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)評(píng)估情況
為探明鋼管樁結(jié)構(gòu)的實(shí)際現(xiàn)狀，并為鋼管樁的維修、維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，請(qǐng)專業(yè)的檢測(cè)單位對(duì)陳山油庫7號(hào)碼頭進(jìn)行了較為全面的檢測(cè)評(píng)估，并根據(jù)檢測(cè)評(píng)估結(jié)果對(duì)鋼管樁結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)提出針對(duì)性的建議。浪濺區(qū)鋼管樁結(jié)構(gòu)檢測(cè)情況及修復(fù)建議如下：
基樁水面以上部分，大部分鋼管樁存在銹蝕，樁身包裹的玻璃鋼保護(hù)套及內(nèi)灌的混凝土砂漿脫落、破損等缺陷。檢測(cè)單位建議對(duì)未采用涂層防腐措施且無玻璃鋼保護(hù)的鋼管樁立即采取修復(fù)措施。[2]
由檢測(cè)報(bào)告可知，當(dāng)前陳山油庫7號(hào)碼頭鋼管樁結(jié)構(gòu)自身滿足原設(shè)計(jì)要求，對(duì)鋼管樁防腐措施加以修繕后可持續(xù)使用。
3 海洋護(hù)甲樁基保護(hù)系統(tǒng)組成
海洋護(hù)甲樁基保護(hù)系統(tǒng)可減緩鋼管樁生銹腐蝕、有效防止有害牡蠣侵蛀、樁基表面磨損以及氯化物滲透。海洋護(hù)甲樁基保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有三層系統(tǒng)組成：海洋礦脂帶底漆糊、海洋礦脂帶和高密度聚乙烯護(hù)甲。
（1）第一層為海洋礦脂帶底漆糊，是柔軟的半固體，可用在水底，采用手套，海綿或滾筒涂抹。海洋礦脂帶底漆糊是復(fù)層包覆技術(shù)組成中最核心的材料，也是位于復(fù)層包覆技術(shù)最內(nèi)層的部分，與被保護(hù)鋼樁等金屬基材緊密接觸。
1）用途：海洋礦脂帶底漆糊是在防腐蝕帶使用之前，做鋼管樁表面處理用途。在鋼管樁表面涂抹后，可稱為保護(hù)層，發(fā)揮隔離海水的作用，若鋼管樁表面有空隙，它同樣可以將其填補(bǔ)。
2）組成：
a）分隔水份的物質(zhì)；
b）腐蝕抑制劑；
c）流動(dòng)控制添加劑；
d）有效抑制生物滋生的物質(zhì)；
e）包含不揮發(fā)性有機(jī)的成份；
f）填補(bǔ)鋼管樁表面由于多種原因產(chǎn)生的空隙。
3）屬性：
屬性及施工要求表 表3-1
|
比容 |
925cc/公斤 |
|
密度（g/cm3） |
1～1.2 |
|
固體含量 |
100% |
|
燃燒點(diǎn)（℃） |
＞180℃ |
|
使用溫度（℃） |
-30~+45 |
|
低溫附著性能 |
-30±2℃油膜不滑落 |
|
水溶性 |
難溶于水 |
|
覆蓋率（m2/公斤） |
2~5 |
|
安裝時(shí)溫度（℃） |
-0~+35 |
表面處理：將鋼管樁表面銹跡、殘留油漆、氧化物及附著海洋生物清除干凈。
（2）第二層為海洋礦脂帶，專為水下環(huán)境施工而設(shè)計(jì)。在適當(dāng)張力下安裝于鋼管樁表面時(shí)，即隔絕水分形成防水層。在此種環(huán)境下不會(huì)硬化、張裂及斷開，抗無機(jī)酸、堿、鹽及微生物。該材料為預(yù)先進(jìn)行防腐蝕處理的人造纖維布，除防腐蝕外，尚可提高密封性，提高整體強(qiáng)韌。[3]
1）用途：
用于保護(hù)海洋中碼頭樁基，是海洋保護(hù)系統(tǒng)對(duì)碼頭樁基的最基本的防腐保護(hù)。
2）組成：
a）一種專門水下施工的礦脂冷纏帶；
b）使用一種非針織合成的纖維制品；
c）含阻隔水分的特別成份、抑制腐蝕劑、抑制生物附著物質(zhì)三種成分所組成的礦脂聚合物；
d）海洋礦脂帶外層有一層膠膜保護(hù)；
3）屬性：
屬性及施工要求表 表3-2
|
斷裂強(qiáng)度 |
最小 200 N/50mm |
|
斷裂拉伸率（%） |
10~25 |
|
厚度（mm） |
≥1.10 |
|
重量（kg/m2） |
≥1.50 |
|
溶解性 |
難溶于水 |
|
工作溫度（℃） |
-5 ~ +60 |
|
安裝時(shí)溫度（℃） |
+5~+35 |
（3）第三層：高密度聚乙烯護(hù)甲
由高密度聚乙烯樹脂擠塑成型，機(jī)械強(qiáng)度好，具有較好的耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性及較高的韌性。
1）用途：
用于保護(hù)海洋中碼頭樁基，是海洋護(hù)甲樁基保護(hù)系統(tǒng)對(duì)碼頭樁基的最基本的防腐保護(hù)。
2）組成：
a）特制高密度聚乙烯護(hù)甲，厚度為2mm，并能抗紫外線；
b）316L不銹鋼螺絲、螺母及墊片；
c）經(jīng)安裝箍緊后，上述礦脂將充分軟化黏結(jié)附著于鋼管樁表面，防止由于海浪、潮汐或海水壓力所引起的海水滲入；
d）可以抵抗極端工作環(huán)境、例如直接承受載荷或切向能量打擊。
3）屬性：
高密度聚乙烯護(hù)甲屬性及施工要求表 表3-3
|
密度（g/cm3） |
0.94 g/cm3； |
|
熔化指數(shù)(基本聚合體) |
0.40-1.20g/10min |
|
厚度（mm） |
≥2.00±10% |
|
拉伸強(qiáng)度（屈服值） |
16N/mm2； |
|
拉伸強(qiáng)度（斷裂值） |
≥32 |
|
收縮（%） |
+/- 2.00 |
|
斷裂伸長率（%） |
≥600 |
|
抗撕裂 |
250 N min |
|
抗穿刺 |
400 N min |
4 海洋護(hù)甲樁基保護(hù)系統(tǒng)安裝方法
（1）表面處理
海洋護(hù)甲保護(hù)系統(tǒng)安裝前需將擬安裝區(qū)域進(jìn)行雜質(zhì)清除及清除后檢查，至少達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求的St2除銹標(biāo)準(zhǔn)。
如果表面有2mm或以上的凹痕，必須先用防腐蝕膏來填補(bǔ)，再涂上一層防腐蝕膏。如果表面有太深或不規(guī)則的凹痕，可以選用水底用防腐膠泥填滿空隙，使表面平整。
（2）包裹纏繞帶
由設(shè)計(jì)安裝頂標(biāo)高作為起點(diǎn)，從上至下按螺旋狀包裹纏繞帶，上下纏繞帶之間保證有55%面積的纏繞帶重疊，將纏繞帶的厚度達(dá)到兩層。不同兩卷纏繞帶的頭和尾同樣需要有重疊，最小需要有150mm寬度。當(dāng)纏繞帶包裹至鋼管樁底部時(shí)，在鋼管樁底部完整纏繞一圈纏繞帶才結(jié)束纏繞。
（3）護(hù)甲的安裝
海洋護(hù)甲安裝時(shí)由底向上安裝，膠舌突出側(cè)為上側(cè)，另外一個(gè)海洋護(hù)甲安裝后將重疊在突出膠舌上。在護(hù)甲兩側(cè)的螺栓凸緣接口處，一片長墊片額外多加在內(nèi)里。測(cè)量確定好設(shè)計(jì)安裝位置后，可先行用輔助工具固定或由輔助人員固定，之后使用專用海洋護(hù)甲液壓拉緊裝置完成安裝。
5 海洋護(hù)甲樁基保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)效果
陳山油庫7號(hào)碼頭相鄰8號(hào)碼頭于2014年采用該海洋護(hù)甲樁基保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)該碼頭鋼管樁進(jìn)行了浪濺區(qū)防腐措施修復(fù)，至今已有7年時(shí)間。
結(jié)合近日檢測(cè)報(bào)告，僅一處鋼管樁海洋護(hù)甲因非自身原因存在破損，其余海洋護(hù)甲基本完好，無位移、開裂等不良現(xiàn)象。被海洋護(hù)甲保護(hù)的鋼管樁未發(fā)現(xiàn)存在銹蝕的情況。根據(jù)上述情況，海洋護(hù)甲樁基保護(hù)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期防腐效果。
6 結(jié)語
當(dāng)前，有許多已到原設(shè)計(jì)使用年限，但在使用單位的良好維護(hù)下結(jié)構(gòu)條件尚可的老高樁碼頭，并且原結(jié)構(gòu)還滿足設(shè)計(jì)使用要求的條件下，采用本文中介紹的鋼管樁防腐蝕措施，可維持原鋼管樁結(jié)構(gòu)不被腐蝕，得以承受原設(shè)計(jì)荷載。
除此以外，該類碼頭由于已超原設(shè)計(jì)使用年限，為保證其繼續(xù)使用安全可靠，修補(bǔ)加固后的結(jié)構(gòu)，應(yīng)由使用單位定期跟蹤檢查并做好記錄，檢查時(shí)間間隔：破損修補(bǔ)每2年至少檢查一次；加固的結(jié)構(gòu)每1年至少檢查一次。
