复层矿脂包覆防腐技术在修复水位变动区混凝土管桩中的应用.pdf

石油工 程建设 防腐保温 l 复 层 矿 脂 包 覆 防腐 技 术 在 修 复 水 位 变 动 区混 凝 土管 桩 中的应 用 王延军 ，侯艳斌 ， 召 德刖 中石化胜利建设工程有限公司 ，山东东营 2 5 7 2 0 0 d o i ： l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 - 2 2 0 6 ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 1 1 摘要： 国内现有大直径高强度混凝土管桩锤击沉桩施工时，管桩桩顶往下 1—3 m 范围内往往出现纵向裂缝等质量问 题 ，使管桩存在腐蚀隐患。针对胜利油田青东 5区块透空式进海路水位变动区混凝土管桩的防腐要求 ，通过方 案比选选用了一种新型的复层矿脂包覆技术，有效解决了水位变动区混凝土结构的防腐和修复技术难题。 关键词： WAN G Y a n j u n ，H OU Y a n b i n ，S H A O D e p e n g S i n o p e c P e t r o le u m C o n s t r u c t i o n S h e n g l i Co r p o r a t i o n，Do n g y i n g 2 5 7 2 0 0，C h i n a Ab s t r a c t I n ex i s t i ng d omes t i c pil i n g c on s t r u c t ion w i t h ha m mer f or l ar g e di a m e t er a n d high s t r en g t h c on c r e t e pIpe pi l e s， mo s t l o n g i t u d i n a l c r a c k s a n d o t h e r q u a l i t y p r o b l e ms a p p e a r i n t h e l o c a t io n r a n g e o f 1 一 ，3 m b e l o w p I I e t O p， whi c h c a u s e O ot en t i a l c or r os i o n t r o u bl e s． Su c h c on c r e t e p i pe p i l es ar e a p pl ied i n Qi n gd on g一5 Bl o ck wa v e—p er — me a b I e s e a r o a d i n S h e n g l i Oi l f ie l d a n d h a v e a n t i c o r r o s io n r e q u i r e me n t f o r t h e p i l e s e c t i o n i n f l u c t u a t i n g wa t e r l e v el z on e． The r ef or e， a ne w t y pe o f c om p l e t e l a y er p e t r ol a t u m c o a t i n g t e c hn i qu e I S c h os e n b y s c he m e C Om 一 0 a r i s o n， wh i c h s o l v e s t h e a n t i c o r r o s io n a n d r e p a i r p r o b l e ms e f f e c t i v e l y f o r t h e c o n c r e t e s t r u c t u r e i n f l u c t u a t — i n g wa t e r l e v e f z o n e ． Ke y wo r d s： ——————————————————————————————————————————————————————————一 co nc r e t e p i p e pi l e； c o m p oun d l a ye r o f p et r o l a t u m ； a n t i c o r r o s i on t a p e； a n t i c or r o siv e oi n t m e n t 1 工程概况 桥东油田青东 5区块新区产能建设地面工程透 空式进海路位于东营市东营区莱州湾西部极浅海海 域 ，总长 2 1 9 0 m。该进海路 所处海域平 均水深 2 ． 6 m，采用直径 1 ． 2 m，长 2 4 m和 2 8 m两种规格 的 P H C管桩 ( 混凝土强度等级为 C 8 0 )作为基础 ， 3根 ( 错车台处 4根)作为 1 榀，其上浇筑盖梁形成 墩台，每榀间距为 1 0 m。 国内现有大直径高强度 P H C管桩锤击沉桩施 工 时，管桩桩顶往下 1 ～3 m 范围内往往出现纵向裂缝 等质量问题 ，经分析主要是由于高强预应力混凝土管 桩的混凝土强度可高达 C 8 0 ，延性较差 ，一旦生产 、 设计或施工环节处理不当，则会出现纵向裂缝。据部 分桩基工程施工后的调查情况 ，发现个别工程存在纵 向裂缝的桩基比例高达 2 0 ％以上 ，且许多为贯穿性 裂缝。本工程管桩亦出现此类问题 ，其纵向裂缝位置 正处于浪溅区及水位变动区，虽然未对结构受力造成 第 4 1 卷 第 4期4 9 ■■l _防腐保温 石 油工 程 建设 不利影响，但可能会导致管桩钢筋的腐蚀 ，从而给桥 梁带来安全隐患” ；因此对此部位纵向裂缝必须进行 防腐处理 ，以确保透空式管桩结构进海路的使用安 全。由于桩施工时部分位置位于水下 ，需进行水下作 业 ，且冬天有浮冰的撞击，因此如何选择防腐结构层 以及如何进行水位变动区混凝土管桩的防腐施工便成 了一个技术难题。 2 施工技术方案比选及确定 对于浪溅区及水下的混凝土管桩目前可采用的防 腐方法有：围堰排水干施工、水下涂料直接涂覆、玻 璃纤维夹克灌注氢酯聚合物以及复层矿脂包覆防腐 等。 传统围堰排水干施工方法采用分节钢套筒，通过 法兰盘连接 ，由潜水员配合安装就位于施工管桩处 ， 将钢套筒内水抽干后按通常做法进行桩周混凝土浇筑 或防腐材料安装施工 ，完成后拆除模板及护筒围堰。 该施工方法虽然能保证施工质量 ，但由于采用设备、 机具多，施工效率低下 ，总体施工周期长。 水下涂料直接涂覆方法 ，一是材料的性能受浑 浊海水影响较大，二是其施工过程受风浪影响大 ，效 率较低，不能满足工期要求。 其他两种方法中，玻璃纤维夹克灌注氢酯聚合物 比复层矿脂包覆防腐造价高 2 0 ％左右。因此经综合 考虑，本工程决定采用复层矿脂包覆防腐技术对混凝 土管桩进行修复。 3 复层矿脂包覆防腐技术及施工过程 复层矿脂包覆防腐( P T C)技术为近年来新开 发的一种防腐技术，该包覆层由矿脂防蚀膏、矿脂防 蚀带( 宽度 2 0 c m) 、密封缓 中层和防蚀保护罩组 成，如图 1 所示。 图 1 复层矿脂包覆防腐管桩结构示意 该技术在国内主要应用于钢结构防腐 ，表面处 理质量要求较低，施工简单，可带水作业 ；具有良好 密闭性和抗冲击性能，无附加载荷 ；防腐效果优异 ， 防护寿命长 ，绿色环保，无毒、无污染，比较适用于 水下和水位变动区位置的结构防腐和修复，其施工工 艺流程如图 2所示。 图 2 覆层矿脂包覆防腐技术施工工艺流程 3 ． 1 施工准备 确定现场施工范围，标记出具体施工区域 。如 果有影响施工的突出物 ，可采用专用工具切除。根 据施工现场条件和施工位置，搭建作业平台 ，可直 接使用施工作业船搭建施工吊篮或脚手架 ，作业平 台应安装牢固，便于施工操作 ，必须保证施工人员 的作业安全。 根据本工程实际情况计算出防蚀保护罩的尺寸 ( 直径为 1 ． 2 m)，预~ U t] t 先将防蚀保护罩加工成两 个一样的半圆壳 ，现场施工时用螺栓连接。 3 ． 2 清理管桩表面附着物 用铲刀铲除 P H C桩裂缝处内部及溢出的水泥砂 浆浸泡物 ，用砂纸、电动钢刷打磨 P H C桩表面 ，清 除附着的海生物及杂质 ，达到用手触摸无明显粗糙 感。表面水、油污不需要完全清理干净，对于附着牢 固的贝类海生物的残留物不应高于 1 0 mm。 3 ． 3 安装卡箍 安装卡箍的目的是防止防蚀保护罩在自重的作 用下发生滑脱。根据要求把卡箍安装到预定位置 ， 并把抱箍上的螺栓拧紧 ，以保证防蚀保护罩不会脱 落。 3 _ 4 涂抹矿脂防蚀膏 将适量的矿脂防蚀膏涂抹至结构表面 ，重复 5 ～ 1 0次，使矿脂防蚀膏在结构表面均匀分布。水面 以上只涂抹管桩裂缝两侧 2 0 c m 以内范围 ，水面以 下沿桩周全部涂抹。对于光滑表面 ，矿脂防蚀膏用 王延军等 ： 复层矿脂包覆防腐技术在修复水位变动区混凝土管桩中的应用 量约 3 0 0 g ／ m ；特别粗糙的表面矿脂防蚀膏用量约 4 0 0～ 5 0 0 g ／ m 。 3 ． 5 缠绕矿脂防蚀带 首先在起始处缠绕两层( 重叠 )矿脂防蚀带 ， 然后依次搭接 1 ／ 2 ，必须保证各处至少缠绕两层。缠 绕时需用力将矿脂防蚀带拉紧铺平 ，把里面空气压 出。对于垂直结构一般采用由下至上的方式进行缠 绕，特别是在平均中潮位以下需要带水作业时，应在 水中自上而下涂抹好防蚀膏后 ，立即自下而上缠绕矿 脂防蚀带至无水区。 3 ． 6 安装防蚀保护罩 垂直安装防蚀保护罩 ( 密封缓 中层需提前粘贴 在防蚀保护罩内侧 ) ，并同时在防蚀保护罩对接处安 装同材质的厚度为 1～2 mm的密封防渗挡板 ，以防 止外部海水自两片防蚀保护罩连接处渗入。最后将两 块防蚀保护罩用不锈钢螺栓紧固连接。 将防蚀保护罩丽个端部用水中固化型环氧树脂填 满并外延 1 0—2 0 mm，密封防水。 3 ． 7 端部密封 在防蚀保护罩上端部用水中固化型环氧树脂密 封 ，在防蚀保护罩下端部安装支撑卡箍的缝隙处也使 用水中固化型环氧树脂密封。水中固化型环氧树fJ ~ g O 固化剂的用量比为 1： 1 ，固化时间为 0 ． 5～1 h 。 3 ． 8 完工检查 主要检查紧固螺栓的松紧程度 ，防止过松或过 紧。检查端头的密封情况，确保密封良好。 3 ． 9 施工注意事项 ( 1 )可带水作业施工，但应尽量选在低潮时进 行 ，以减少水中作业量。如果是低温作业 ，矿脂防蚀 膏使用前需进行加热。 ( 2)在水中缠绕 的矿脂防蚀带若因海况和其 他原因不能立即安装防蚀保护罩时，应用外束缚的 方法将矿脂防蚀带固定 ，以防止海浪和海流冲击脱 落。每卷矿脂防蚀带交接处的头尾重叠宽度要达到 1 5 O mm o ( 3 )螺栓紧固时应注意使防蚀保护罩的密封受 力均匀 ，以防止因局部应力过大造成防蚀保护罩的变 形和密封边破裂。 防腐保温 l ( 4 )环氧树脂填充完后其外延部分应保持外斜 面 ，以利于溅上的海水及雨水的滑落，避免积水。 ( 5 )防蚀保护罩由下向上安装，安装时要对准 螺栓洞口的位置，经检查位置正确后上紧螺栓 ，螺栓 要隔天用专用扳手拧紧，共紧 3遍。注意螺栓上紧的 顺序及扭力矩大小 ，推荐的最大扭力矩为 2 8 N m。 对接缝处安装挡板 ，挡板也要涂上矿脂防蚀膏，挡板 与防蚀保护罩材料相同，以防安装防蚀保护罩B ,- j ~ U 破 矿脂防蚀带。 4 应用效果 本水位变动区混凝土管桩修复工程的最终目的 是杜绝海水进入桩体的裂缝 ，由于创造干施工条件 代价巨大 ，因此必须带水作业。青东 5区块透空式 进海路混凝土管桩采用复层矿脂包覆防腐技术 ，通 过矿脂防蚀膏的涂覆 ，结合矿脂防蚀带的缠绕 ，可 以最大限度保证整个防腐结构层的密封 。最后安装 的防蚀保护罩 ，～方面增强了结构的抗浮冰撞击能 力 ，同时进一步加强了防腐层的整体性和结构的稳 定性。本工程 2 0 1 3年底 完成 了混凝土管桩水位 变 动区防腐施工 ，经过近 1年时间使用后，现场检查 发现其外观整体性良好 ，拆除防蚀保护罩检查发现 其 内部结构完整。据此认为该防腐技术适用于混凝 土管桩结构 ，且效果 良好 。 5 结束语 复层矿脂包覆防腐技术具有表面处理质量要求 较低 、施工简单、效果良好等优点。但在实际施工 中 ，其有效作业时间受风浪的影响较大 ，水下作业 时 ，在海水透明度不高的情况下涂覆矿脂膏和缠绕 防蚀带时如何保证施工质量 ，仍是值得关注和需要 探讨的问题 。 参考文献 ⋯ J T J 2 7 5 — 2 0 0 0 ， 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范【 S 】 【 2 】 J T S 1 5 3 — 3 — 2 0 0 7 ， 海港工程钢结构防腐蚀技术规范【 S 】 ． 作者简介 ： 王延军 ( 1 9 7 2 一 ) ，男，河南鲁山人 ，高级工程师，1 9 9 5年毕业 于郑州工学院公路与城市道路专业，从事企业管理工作。 收稿曰期 ： 2 0 1 5 - 0 1 — 3 1