鋼管樁在海洋環(huán)境中可分成大氣區(qū)、浪濺區(qū)、水位變動區(qū)及泥下區(qū)五個不同的部位[1]，這五個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，部分鋼管樁銹蝕嚴重的情況。若不對鋼管樁防腐措施進行及時修復(fù)，鋼管樁長時間暴露在海洋環(huán)境中會加快銹蝕速度，導(dǎo)致鋼管樁壁厚減少，力學(xué)性能降低，當銹蝕到一定程度的時候，可能導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，甚至完全破壞的嚴重后果。
結(jié)構(gòu)維護良好，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號碼頭修復(fù)工程，介紹海洋護甲樁基保護系統(tǒng)這種在海洋環(huán)境浪濺區(qū)中保護鋼管樁的防腐措施。
1 工程概況
陳山油庫7號碼頭于1975年8月建成投產(chǎn)，距今已46年，已超過原設(shè)計使用年限（原設(shè)計年限為30年）。該碼頭為高樁墩式結(jié)構(gòu)，上部為現(xiàn)澆墩臺，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的防腐措施。
2 鋼管樁結(jié)構(gòu)的檢測評估情況
為探明鋼管樁結(jié)構(gòu)的實際現(xiàn)狀，并為鋼管樁的維修、維護提供科學(xué)依據(jù)，請專業(yè)的檢測單位對陳山油庫7號碼頭進行了較為全面的檢測評估，并根據(jù)檢測評估結(jié)果對鋼管樁結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)提出針對性的建議。浪濺區(qū)鋼管樁結(jié)構(gòu)檢測情況及修復(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套及內(nèi)灌的混凝土砂漿脫落、破損等缺陷。檢測單位建議對未采用涂層防腐措施且無玻璃鋼保護的鋼管樁立即采取修復(fù)措施。[2]
由檢測報告可知，當前陳山油庫7號碼頭鋼管樁結(jié)構(gòu)自身滿足原設(shè)計要求，對鋼管樁防腐措施加以修繕后可持續(xù)使用。
3 海洋護甲樁基保護系統(tǒng)組成
海洋護甲樁基保護系統(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。海洋護甲樁基保護系統(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。
2）組成：
a）分隔水份的物質(zhì)；
b）腐蝕抑制劑；
c）流動控制添加劑；
d）有效抑制生物滋生的物質(zhì)；
e）包含不揮發(fā)性有機的成份；
f）填補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
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比容 |
925cc/公斤 |
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密度（g/cm3） |
1～1.2 |
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固體含量 |
100% |
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燃燒點（℃） |
＞180℃ |
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使用溫度（℃） |
-30~+45 |
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低溫附著性能 |
-30±2℃油膜不滑落 |
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水溶性 |
難溶于水 |
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覆蓋率（m2/公斤） |
2~5 |
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安裝時溫度（℃） |
-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。在適當張力下安裝于鋼管樁表面時，即隔絕水分形成防水層。在此種環(huán)境下不會硬化、張裂及斷開，抗無機酸、堿、鹽及微生物。該材料為預(yù)先進行防腐蝕處理的人造纖維布，除防腐蝕外，尚可提高密封性，提高整體強韌。[3]
1）用途：
用于保護海洋中碼頭樁基，是海洋保護系統(tǒng)對碼頭樁基的最基本的防腐保護。
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；
3）屬性：
屬性及施工要求表 表3-2
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斷裂強度 |
最小 200 N/50mm |
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斷裂拉伸率（%） |
10~25 |
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厚度（mm） |
≥1.10 |
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重量（kg/m2） |
≥1.50 |
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溶解性 |
難溶于水 |
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工作溫度（℃） |
-5 ~ +60 |
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安裝時溫度（℃） |
+5~+35 |
（3）第三層：高密度聚乙烯護甲
由高密度聚乙烯樹脂擠塑成型，機械強度好，具有較好的耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性及較高的韌性。
1）用途：
用于保護海洋中碼頭樁基，是海洋護甲樁基保護系統(tǒng)對碼頭樁基的最基本的防腐保護。
2）組成：
a）特制高密度聚乙烯護甲，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：
高密度聚乙烯護甲屬性及施工要求表 表3-3
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密度（g/cm3） |
0.94 g/cm3； |
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熔化指數(shù)(基本聚合體) |
0.40-1.20g/10min |
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厚度（mm） |
≥2.00±10% |
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拉伸強度（屈服值） |
16N/mm2； |
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拉伸強度（斷裂值） |
≥32 |
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收縮（%） |
+/- 2.00 |
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斷裂伸長率（%） |
≥600 |
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抗撕裂 |
250 N min |
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抗穿刺 |
400 N min |
4 海洋護甲樁基保護系統(tǒng)安裝方法
（1）表面處理
海洋護甲保護系統(tǒng)安裝前需將擬安裝區(qū)域進行雜質(zhì)清除及清除后檢查，至少達到相關(guān)規(guī)范要求的St2除銹標準。
如果表面有2mm或以上的凹痕，必須先用防腐蝕膏來填補，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)計安裝頂標高作為起點，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。當纏繞帶包裹至鋼管樁底部時，在鋼管樁底部完整纏繞一圈纏繞帶才結(jié)束纏繞。
（3）護甲的安裝
海洋護甲安裝時由底向上安裝，膠舌突出側(cè)為上側(cè)，另外一個海洋護甲安裝后將重疊在突出膠舌上。在護甲兩側(cè)的螺栓凸緣接口處，一片長墊片額外多加在內(nèi)里。測量確定好設(shè)計安裝位置后，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甲液壓拉緊裝置完成安裝。
5 海洋護甲樁基保護系統(tǒng)保護效果
陳山油庫7號碼頭相鄰8號碼頭于2014年采用該海洋護甲樁基保護系統(tǒng)，對該碼頭鋼管樁進行了浪濺區(qū)防腐措施修復(fù)，至今已有7年時間。
結(jié)合近日檢測報告，僅一處鋼管樁海洋護甲因非自身原因存在破損，其余海洋護甲基本完好，無位移、開裂等不良現(xiàn)象。被海洋護甲保護的鋼管樁未發(fā)現(xiàn)存在銹蝕的情況。根據(jù)上述情況，海洋護甲樁基保護系統(tǒng)達到預(yù)期防腐效果。
6 結(jié)語
當前，有許多已到原設(shè)計使用年限，但在使用單位的良好維護下結(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)計荷載。
除此以外，該類碼頭由于已超原設(shè)計使用年限，為保證其繼續(xù)使用安全可靠，修補加固后的結(jié)構(gòu)，應(yīng)由使用單位定期跟蹤檢查并做好記錄，檢查時間間隔：破損修補每2年至少檢查一次；加固的結(jié)構(gòu)每1年至少檢查一次。
