陡河河道市區段鋼壩、船閘維修鋼結構防腐工程技術方案

鄭 星

（唐山市市區河道監管中心，河北 唐山063000）

1 工程概況

陡河河道南北向穿越唐山市區， 陡河市區段設計標準為100年一遇，設計流量600m3/s。 市區段全長23km， 鋼壩3座， 沿河長55m， 寬45m， 最高蓄水位2.8m；橡膠壩3座，沿河長60m，寬54m，最高蓄水位3.1m；獨立橡膠壩1座，沿河長60m，寬60m，最高蓄水位4m。本工程主要內容為：三座鋼壩壩體及其他金屬構件，六座閘門及其他金屬構件維修防腐。每座鋼壩設置一扇閘門長40m，高3.2m，共3扇；每座船閘四扇閘門，寬5m，高4m，共24扇。

2 施工方案與施工方法

2.1 施工圍堰及導流

2.1.1 圍堰設計標準及形式

根據SL252《水利水電工程等級劃分及洪水標準》，本工程施工圍堰級別確定為5級。 施工圍堰設計洪水標準施工期洪水標準5年一遇， 河道水量72m3/s，水深1.2m。圍堰形式：鋼壩維修圍堰采用裝配式鋼桁架組裝形成上下游圍堰， 強度滿足迎水面1.5m水深要求。 船閘閘門維修采用檢修閘門攔水。

2.1.2 圍堰的施工方法

裝配式鋼桁架圍堰上游安裝在混凝土鋪蓋部位，下游安裝在消力池部位。裝配式鋼桁架圍堰結構示意圖如圖1，尺寸3m×1.5m×0.6m一榀，采用型鋼焊接制作，迎水面鋪設2mm厚冷軋鋼板擋水。 桁架安裝底部、側面與混凝土用化學脹栓固定，每榀間采用卡螺絲連接。底部及側部止水采用遇水膨脹膠條止水，榀間止水采用橡膠止水條止水。 本工程位于陡河河道市區段，施工期間需保持河道一定水位，保證環境及部分企業用水。工程施工從下游鋼壩、船閘閘門至上游鋼壩、船閘閘門、橡膠壩船閘閘門依次進行。 鋼桁架圍堰安裝、拆除，分段放空河道蓄水在干場條件下施工，采用人工、小型機具配合起重機安裝、拆除。鋼壩維修工程圍堰施工期使用船閘航道導流， 保證圍堰干場施工。圍堰安裝完成后，放空河段蓄水至上游圍堰1.2m水深。 圍堰的安裝、拆除不會對原工程結構及周邊綠化、市政設施造成影響。

圖1 裝配式鋼桁架圍堰示意圖

2.2 鋼壩壩體及船閘閘門噴涂防腐

2.2.1 鋼壩和船閘腐蝕因素

鋼壩、閘門運行環境惡劣，腐蝕損壞較為嚴重。腐蝕主要有化學腐蝕。 水工鋼壩和船閘閘門在干濕交替、長浸水下、雨霧天氣、日光照射及高速水流等惡劣條件下運行，極易發生腐蝕。鋼材的腐蝕不斷削弱結構降低承載能力， 嚴重的將使鋼結構失去工作能力，發生事故。 為延長鋼結構的使用年限，保證結構完整和安全運行，必須實時妥善保護。

2.2.2 表面預處理及技術要求

鋼結構防腐效果好壞關鍵在于表面處理的程度而非涂料本身。 因此在鋼結構涂裝表面預處理至關重要。

2.2.2.1 表面油污、污泥清除

采用HOPE-3100環保型鋼材脫脂劑， 配合高壓水噴淋， 對鋼結構表面進行清洗。 此材料為中性配方，通過SGS環保監測，通過中國船級社CCS認證。 無磷、無氯、無氟，綠色環保，去污能力強可直接排放。施工方法：將脫脂劑用自來水稀釋后，用高壓水槍噴洗構件表面。

2.2.2.2 表面脫漆

傳統工藝采用濃硫酸等強酸處理， 非環保，管控、限購，產生大量酸霧，工作環境惡略，廢液處理成本高。 本工程采用HS-FE2011型脫漆劑，脫漆快速高效，操作簡單，脫漆劑性質溫和，不傷皮膚，對人體無毒無害，清潔環保，通過ROHS 環保認證。 施工方法：大工件采用毛刷或棉紗將脫漆劑涂于老漆表面，可反復涂刷3～4遍，直至漆膜脫落，然后用清水清洗；小工件可直接在脫漆劑中浸泡。

2.2.2.3 表面除銹、防銹/鈍化

根據工程特點， 鋼壩壩體及船閘閘門表面除銹適用于噴射法，傳統噴砂除銹施工環境惡劣，對職工身體造成傷害，污染環境對空氣質量造成影響。傳統鋼結構防銹/鈍化采用磷化工藝，防銹時間短，涂層噴涂前易生銹，非環保，產生大量廢渣，處理成本高。為達到環保要求，保護大氣質量，改善職工的勞動環境。 除銹采用水噴砂濕式噴射方法進行。 水噴砂工藝，清潔環保，施工簡單，無廢液排放，不產生粉塵，有效改善工作環境，減少大氣污染。 對于金屬表面防銹/鈍化， 本工程采用HS-FE6001環保防銹/鈍化劑，防銹時間長開放環境達30d，與后處理涂層具有良好的結合力，中性鹽霧試驗大于800h。防銹劑性格溫和，為植物酸制劑，不含強酸，對人體無傷害。通過ROHS環保認證。 施工方法：采用水噴砂機進行除銹作業，在水噴砂工作液中加入HS-FE6001防銹/鈍化劑，檢查、檢測金屬表面，除銹級別達Sa2.5，鋼結構表面鈍化，在30d內不會發生銹蝕，以便下道工序。除銹、鈍化完成后，用清水清洗表面，工作液可循環使用。

2.2.3 涂層保護及技術要求

2.2.3.1 涂料選擇

根據本工程特點選擇底漆、中間漆、面漆的品種及面漆顏色。 本工程采用：環氧富鋅底漆、環氧云鐵中間漆、環氧面漆，漆膜厚度各為80μm，面漆顏色為灰色。

2.2.3.2 涂裝施工

涂裝前對預處理表面進行檢查， 合格后進行涂裝。 涂裝施工時，環境空氣相對濕度低于85%，環境溫度在露點以上。 表面處理與涂裝之間的時間間隔盡量縮短，控制在8h之內。 涂裝方法采用空氣噴涂，邊角可用人工刷漆。為保環及安全要求，涂裝作業在通風良好的室內進行， 在施工現場搭設涂裝作業臨時大棚，加設通風設備，保證室內通風良好。 涂裝過程中進行外觀檢查，無漏噴、流掛現象，及時檢查漆膜厚度。 涂層各層間的涂覆間隔時間按油漆生產廠家要求嚴格執行。 如時間夠長要在前一層打毛后再進行涂裝，以保證涂層間結合力。 涂裝完成后，加強保護，避免雨淋、暴曬、踐踏。

2.3 陰極保護

陰極保護技術作為防止水流環境中工作的金屬構筑物腐蝕的重要措施在國內外已被廣泛采用并取得了良好效果。在已涂有防腐層的鋼壩、閘門追加陰極保護是十分必要的。

2.3.1 布置原則

（1）陰極保護系統與鋼壩、船閘金屬結構表面涂層防腐聯合使用。

（2）本工程鋼壩、船閘閘門金屬結構材質為碳素鋼， 犧牲陽極陰極保護最大保護電位以不損壞金屬結構表面涂層為前提， 本工程金屬結構保護電位為-0.95V（相對于銅/飽和硫酸銅參比電極）。（3）有效保護期：設計壽命15年。

2.3.2 陰極保護系統工安裝、更換

2.3.2.1 犧牲陽極安裝

犧牲陽極一律采用焊接法進行安裝， 將犧牲陽極牢固地焊裝在指定的位置上， 不得有虛焊和明顯錯位，確保良好電性聯接和均勻保護。 另外，犧牲陽極外露工作表面嚴禁涂刷各類油漆。

2.3.2.2 犧牲陽極更換原則

（1）犧牲陽極有效保護期滿后，應及時更新。

（2）發現新裝犧牲陽極嚴重涂漆時，應盡力徹底清除掉油漆，無法清除者，必須拆除更換。

（3）檢修期間發現犧牲陽極不溶解而失效時，犧牲陽極雖未到更新期，也應及時更換。

3 質量要求

3.1 鋼結構表面處理

（1）除銹過程中，工作環境空氣相對濕度低于85%或金屬表面溫度不低于露點以上3 ℃。

（2）鋼構表面脫脂、脫漆、防銹/鈍化后，用清水清洗2～3遍，并干燥處理。

（3）水噴砂除銹，金屬表面清潔度達Sa2.5級。 表面粗糙度值達60～100μm。

3.2 鋼結構表面噴涂防腐

（1）構成涂層系統的所有涂料為同一生產廠家生產，并提供產品合格證、說明書及檢驗報告。

（2）噴涂施工中，工作環境空氣相對濕度低于85%或金屬表面溫度不低于露點以上3 ℃。

（3）涂膜固化后進行外觀檢查，表面均勻一致，無流掛、皺紋、鼓泡、針孔、裂紋現象。

（4）涂膜干膜厚度，85%以上的局部厚度達到設計要求。

3.3 犧牲陽極陰極保護系統

（1）犧牲陽極的工作表面潔凈，犧牲陽極與金屬結構表面要漏出基底金屬光澤，面積為0.01m2。 表面清理干凈，按原設計補漆。

（2）系統安裝完成后，測量金屬結構的保護點位，確保結構的保護電位復合規范要求。

4 結語

本工程采用的材料、施工工藝，清潔環保，施工簡單，廢液達標排放，不產生粉塵，有效改善工作環境，對人體無傷害，減少大氣污染，符合環保要求。工程質量符合規范要求。犧牲陽極陰極保護，經檢測效果良好。