劉樹奎，陳韜

（1.天津港聯(lián)盟國際集裝箱碼頭有限公司，天津 300461；2.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津 300222）

0 引言

天津港聯(lián)盟國際集裝箱碼頭位于天津港北港池西側(cè)，南鄰東突堤港區(qū)，碼頭岸線總長1 100 m，總寬73.0 m，其中前方承臺寬41.0 m，后方承臺寬32.0 m，碼頭承臺共分19個(gè)結(jié)構(gòu)段，排架間距為7.0m，碼頭前方承臺基樁為φ1 000 mm和φ1 200 mm鋼管樁，材質(zhì)Q345，共1 511根。該碼頭水中及泥下部位鋼管樁采用犧牲陽極陰極保護(hù)，設(shè)計(jì)保護(hù)年限30 a。水位變動區(qū)（自樁頂以下8.0 m）采用防腐涂層和犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)。防腐涂層采用725LH53-9環(huán)氧重防腐涂料，設(shè)計(jì)要求鋼管樁表面除銹等級為Sa2.5級，涂層厚度0.8～1.0 mm，2006年7月竣工并交付使用，設(shè)計(jì)使用年限30 a。

2010年的鋼管樁常規(guī)檢測[1]中發(fā)現(xiàn)，碼頭第13、14、18、19結(jié)構(gòu)段的23根鋼管樁水位變動區(qū)的涂層存在不同程度的破損。鑒于陰極保護(hù)系統(tǒng)在水位變動區(qū)保護(hù)效率有限，為保障上述鋼管樁的使用年限，決定對上述鋼管樁水位變動區(qū)的破損涂層進(jìn)行修復(fù)。據(jù)調(diào)查，目前海洋環(huán)境中涂層修復(fù)的主要方法有兩種，即重防腐涂料修復(fù)技術(shù)和包覆防腐修復(fù)技術(shù)。本文針對天津港聯(lián)盟國際集裝箱碼頭鋼管樁涂層破損的具體情況，從技術(shù)特點(diǎn)、現(xiàn)場施工、后期維護(hù)管理、修復(fù)成本等角度對以上兩種修復(fù)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析。

1 涂層修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 重防腐涂料修復(fù)技術(shù)

重防腐涂料可在相對嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境中使用，而且保護(hù)期限比常規(guī)涂料更長，在港口工程、海洋工程、化工、石油等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用[2]。重裝防腐涂料分為環(huán)氧重防腐涂料、玻璃鱗片重防腐涂料和聚氨酯重防腐涂料等。其中，在碼頭鋼管樁防腐修復(fù)中應(yīng)用最廣的涂料是無溶劑環(huán)氧重防腐涂料。這類涂料是一種高性能、雙包裝的環(huán)氧類重防腐產(chǎn)品，可在水下或潮濕環(huán)境涂裝，不含揮發(fā)性有機(jī)化合物，可以直接涂覆在金屬、混凝土表面，涂膜具有優(yōu)秀的抗沖擊性、附著力和耐腐蝕性。無溶劑環(huán)氧重防腐涂料的特點(diǎn)見表1。目前，該涂料已在上海、寧波、廣東等地的碼頭鋼管樁涂層修復(fù)中得到了應(yīng)用。

表1 重防腐涂料和包覆防腐修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)

1.2 包覆防腐修復(fù)技術(shù)

本工程調(diào)查了兩種包覆防腐修復(fù)技術(shù)，分別為國內(nèi)的PTC新型包覆防蝕技術(shù)和英國的礦脂防腐帶冷包纏技術(shù)，以下對兩種技術(shù)進(jìn)行簡要介紹。

1.2.1 PTC新型包覆防蝕技術(shù)

PTC新型包覆防蝕系統(tǒng)由防蝕膏、防蝕帶、聚乙烯泡沫和玻璃鋼或者增強(qiáng)玻璃鋼防蝕保護(hù)罩4層緊密相連的保護(hù)層組成。防蝕膏和防蝕帶作為防腐蝕保護(hù)材料涂抹、纏繞在鋼鐵設(shè)施表面上；聚乙烯泡沫和玻璃鋼或者增強(qiáng)玻璃鋼防蝕保護(hù)罩作為外防護(hù)層包覆在鋼鐵設(shè)施外表面。PTC新型包覆防蝕技術(shù)的特點(diǎn)見表1。目前，該技術(shù)在青島港、湛江港、毛里塔尼亞港等得到了應(yīng)用，修復(fù)前后的效果見圖1。

圖1 利用PTC新型包覆防蝕技術(shù)修復(fù)前后的效果

1.2.2 礦脂防腐帶冷包纏技術(shù)

礦脂防腐帶冷包纏系統(tǒng)由礦脂帶底漆、冷包纏防腐帶和高密度乙烯護(hù)甲組成。在海洋環(huán)境應(yīng)用時(shí)，應(yīng)先用礦脂底漆覆蓋清理后的待保護(hù)表面，再包纏海洋礦脂冷纏帶，最后安裝高密度乙烯護(hù)甲保護(hù)包纏過的表面。礦脂防腐帶冷包纏技術(shù)的特點(diǎn)見表1。目前，該技術(shù)在深圳港、寧波港、營口港已有應(yīng)用，修復(fù)效果見圖2。

圖2 利用礦脂防腐帶冷包纏技術(shù)修復(fù)前后的效果

2 兩種涂層修復(fù)技術(shù)的比較

2.1 材料性能的比較

由表1可知，兩種涂層修復(fù)技術(shù)所用材料都具有良好的耐蝕性、抗介質(zhì)滲透性、抗沖刷能力和附著力，可以滿足鋼管樁水位變動區(qū)的防腐要求。此外，兩種技術(shù)所用材料都具有環(huán)保和無毒的特性，符合港口環(huán)境保護(hù)的相關(guān)要求。對于水下環(huán)境，由于受施工條件和表面處理的影響，重防腐涂料修復(fù)的涂層使用年限有限，一般小于5 a；而對于潮濕環(huán)境，重防腐涂料修復(fù)的涂層保護(hù)年限相對較長，一般在10～15 a之間。包覆防腐系統(tǒng)的使用年限則一般為20～30 a。包覆防腐修復(fù)技術(shù)一次性使用保護(hù)年限是重防腐涂料修復(fù)技術(shù)的2～6倍，因此包覆防腐修復(fù)技術(shù)的長期防腐效果優(yōu)于重防腐涂料修復(fù)技術(shù)。

2.2 現(xiàn)場施工因素

2.2.1 現(xiàn)場環(huán)境狀況

本工程鋼管樁的涂層破損主要集中在水位變動區(qū)，退潮全部露出保持的時(shí)間較短，而且由于海浪的作用，涂層破損處表面一直處于潮濕狀態(tài)。因此，涂層修復(fù)需要在潮濕和水下兩種條件下進(jìn)行施工。該碼頭承臺水位較低，導(dǎo)致樁頂至水面的空間有限，對施工將有一定限制。此外，鋼管樁表面覆蓋著大量海生物。根據(jù)上述條件，兩種修復(fù)技術(shù)的施工都必須采用潛水員。

2.2.2 兩種修復(fù)技術(shù)的現(xiàn)場施工工藝

重防腐修復(fù)技術(shù)施工包括以下幾個(gè)主要過程：鋼管樁表面前處理、防腐涂料配制和防腐涂料涂覆。鋼管樁表面前處理，首先需清除鋼管樁表面的海生物和雜質(zhì)，接著對鋼管樁表面進(jìn)行噴射除銹（Sa2），最后對焊縫和表面暴露的缺陷進(jìn)行處理。防腐涂料配制時(shí)，根據(jù)說明書的相關(guān)要求，將A組分和B組分配制成所需的涂料配套，并在1 h以內(nèi)用完。防腐涂料涂覆一般采用刷涂或刮涂，潛水員涂裝過程需嚴(yán)格控制，為保證涂層最終厚度還需在不同部位測定涂層的濕膜厚度。

PTC新型包覆防蝕技術(shù)的施工過程按下列順序依次進(jìn)行：現(xiàn)場標(biāo)記、安裝固定支撐鋼卡箍、表面處理、涂抹防蝕膏、纏繞防蝕帶、安裝防蝕保護(hù)罩、涂抹端部封閉材料。礦脂防腐帶冷包纏技術(shù)的施工過程按下列順序依次進(jìn)行：表面處理、涂抹礦脂底漆、纏繞礦脂帶、安裝高強(qiáng)度護(hù)甲。PTC新型包覆防蝕技術(shù)比礦脂防腐帶冷包纏技術(shù)多出3道工序，即現(xiàn)場標(biāo)記、安裝固定支撐鋼卡箍和涂抹端部封閉材料。這3道工序的實(shí)施有助于抗冰防滑和更好地實(shí)現(xiàn)鋼管樁頂部與樁帽的密封。盡管前者施工過程工序更多，但兩者的基本過程相似，都包括表面處理、涂抹防蝕膏、纏繞防蝕帶、安裝護(hù)甲4個(gè)過程。

2.2.3 兩種修復(fù)技術(shù)現(xiàn)場施工因素的比較

重防腐涂料修復(fù)技術(shù)與包覆防腐修復(fù)技術(shù)現(xiàn)場施工因素的比較：

1） 前者表面處理需采用噴射除銹（Sa2），而后者僅需采用手工除銹（St2）。

2） 水下涂料涂覆采用刷涂或刮涂，涂覆過程中易受現(xiàn)場條件（如海浪、潛水員操作等）的影響，需嚴(yán)格控制涂覆工藝，因此水下重防腐涂料修復(fù)工作量大、難度高、效率低。而對于包覆防腐修復(fù)技術(shù)，涂抹防蝕膏過程簡單，只需用手在鋼管樁表面均勻涂抹一層防蝕膏，隨后防蝕帶和護(hù)甲的安裝也非常簡單，因此該技術(shù)效率高。此外，水下涂料涂覆過程質(zhì)量控制的難度大于包覆防腐修復(fù)技術(shù)。

3）涂料涂覆后，一般需經(jīng)過2～5 d才能完全固化投入使用，在此過程中處于水下的涂料極易受到海浪、泥沙沖刷等因素的影響，導(dǎo)致涂料固化效果下降。而對于包覆防腐修復(fù)技術(shù)，在涂抹完防蝕膏后，隨即采用防蝕帶進(jìn)行纏繞，并安裝護(hù)甲，這在很大程度上保證了防蝕膏免受外界因素的影響。

4）水下涂料涂覆前，需配制防腐涂料，且必須在1 h內(nèi)使用完。然而，由于碼頭結(jié)構(gòu)的限制以及現(xiàn)場條件的影響，很難保證涂料按時(shí)使用完。若減少配制防腐涂料量，則會增加配制工作量。而防蝕膏可直接使用，不存在上述問題。

5） 包覆防腐修復(fù)技術(shù)由于表面處理要求低、施工操作簡單，施工工期將小于重防腐修復(fù)技術(shù)的施工工期，對正常作業(yè)影響更小。

綜上所述，包覆防腐修復(fù)技術(shù)的施工工藝更適合本工程的現(xiàn)場環(huán)境和碼頭結(jié)構(gòu)。

2.3 維護(hù)管理因素

重防腐涂料修復(fù)技術(shù)的維修難度大、頻率高，不便于維護(hù)管理。包覆防腐修復(fù)技術(shù)一次性使用年限長，維護(hù)更換難度小，便于后期維護(hù)管理。

2.4 工程成本因素

在浪濺區(qū)、海洋大氣區(qū)、退潮時(shí)的水位變動區(qū)等潮濕環(huán)境下，重防腐修復(fù)技術(shù)有著一定的成本優(yōu)勢。但由于碼頭所處的環(huán)境和結(jié)構(gòu)特征，本工程潮濕環(huán)境施工空間和時(shí)間有限，主要以水下環(huán)境施工為主，因此下面重點(diǎn)對比分析水下涂料修復(fù)技術(shù)與包覆修復(fù)技術(shù)的工程成本差別。包覆修復(fù)的原材料價(jià)格是水下涂料修復(fù)的8～10倍，但水下重防腐涂料所修復(fù)涂層的使用年限卻不及包覆修復(fù)的1/6～1/4。因此，若要保證重防腐涂料修復(fù)涂層的使用年限也達(dá)到包覆修復(fù)的使用年限（20～30 a），則至少需要經(jīng)過4～6次的維護(hù)或修復(fù)。由于施工工期長、工作量大、需噴射除銹、表面處理等級要求高，水下涂料修復(fù)施工成本將是包覆修復(fù)的1.5～2倍左右。據(jù)此可知，在相同使用年限的條件下，水下涂料修復(fù)的施工成本將是包覆修復(fù)的6～12倍。因此，綜合施工成本與材料價(jià)格，水下涂料修復(fù)技術(shù)的遠(yuǎn)期成本與包覆防腐修復(fù)技術(shù)基本持平。

綜上所述，包覆防腐修復(fù)技術(shù)在長期防腐效果、現(xiàn)場施工工藝、后期維護(hù)管理等方面都具有一定的優(yōu)勢。此外，考慮到PTC新型包覆防蝕技術(shù)和礦脂防腐帶冷包纏技術(shù)價(jià)格相近，且都具有較好的性能，因此本工程決定同時(shí)采用上述兩種包覆防腐修復(fù)技術(shù)。

3 結(jié)語

1） 從材料性能來看，重防腐涂料修復(fù)技術(shù)和包覆防腐修復(fù)技術(shù)都是可行的，均可用于天津港聯(lián)盟國際集裝箱碼頭鋼管樁水位變動區(qū)涂層的修復(fù)，但包覆防腐修復(fù)技術(shù)的長期防腐效果優(yōu)于重防腐涂料修復(fù)技術(shù)。

2） 從現(xiàn)場施工因素考慮，在目前所處的環(huán)境和結(jié)構(gòu)特征條件下，包覆防腐修復(fù)技術(shù)的施工工藝具有較大的優(yōu)勢。

3） 從后期維護(hù)管理角度看，包覆防腐修復(fù)技術(shù)更便于管理和維護(hù)。

4） 從工程成本因素考慮，在潮濕環(huán)境下，重防腐修復(fù)技術(shù)具有較大的成本優(yōu)勢。而對于水下環(huán)境，重防腐涂料修復(fù)技術(shù)的遠(yuǎn)期投資與包覆防腐修復(fù)技術(shù)基本持平。

5） 綜合分析和考慮材料性能、現(xiàn)場施工、維護(hù)管理、工程成本等因素，本工程確定采用包覆防腐修復(fù)技術(shù)（PTC新型包覆防蝕技術(shù)和礦脂防腐帶冷包纏技術(shù)） 對天津港聯(lián)盟國際集裝箱碼頭鋼管樁水位變動區(qū)的涂層進(jìn)行修復(fù)。

[1]王峰.天津港聯(lián)盟國際集裝箱碼頭工程鋼管樁常規(guī)檢測報(bào)告[R].天津：天津港灣工程質(zhì)量檢測中心，2010.

[2]高瑾，米琪.防腐蝕涂料與涂裝[M].北京：中國石化出版社，2007.