河北省南水北調(diào)配套工程保定段管道防腐施工技術(shù)

王建文

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 山西太原030024）

0 引言

管道埋設(shè)施工過程中，除了正常的管道施工質(zhì)量保證外，在有腐蝕性的地下水和土壤中施工，為了防止環(huán)境對(duì)施工管道的腐蝕，在工程實(shí)施過程中需對(duì)管道進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)處理。目前防腐處理的工程工藝和方法很多，但在實(shí)施過程中，受工期、成本、環(huán)境等各方面的影響，采取的方法也不同。

在河北省南水北調(diào)配套工程保定段PCCP 和鋼管建設(shè)過程中，經(jīng)前期地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)地表水和土壤對(duì)管道具有不同程度腐蝕性，故在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到需進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)，經(jīng)專家委員會(huì)審查提出了既能保證防腐質(zhì)量又能滿足工期的建議方案，在工程實(shí)施過程中又對(duì)上述方案進(jìn)行優(yōu)化，最終圓滿完成施工并通過驗(yàn)收。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

河北省南水北調(diào)配套工程保定段工程位于河北省保定市曲陽(yáng)縣、安國(guó)市、定州市、高陽(yáng)縣、博野縣和蠡縣境內(nèi)。

保定段工程是南水北調(diào)配套工程河北省重要的組成部分，保定段全長(zhǎng)133.502 km，其中主干線長(zhǎng)83.987 km；自蠡縣北王村北側(cè)調(diào)壓井以后分為南、北兩條干線，南干線長(zhǎng)8.122 km，北干線長(zhǎng)41.393 km。渠首段為現(xiàn)澆混凝土箱涵，其后為PCCP 管道，重要穿越段采用鋼管輸水，主管材之間采用相同管徑的鋼制管件連接，管道工作壓力0.6～0.8 MPa。

1.2 工程地質(zhì)

本段工程沿線地勢(shì)平緩，在工程沿線勘探深度范圍內(nèi)揭露的地層均為第四系松散堆積物，主要為全新統(tǒng)沖洪積細(xì)砂、中砂、砂卵礫石、黏土、壤土、砂壤土等。

本管線沿線涉及的主要工程地質(zhì)問題有：1）沉降變形；2）水土腐蝕性；3）臨時(shí)邊坡穩(wěn)定性；4）地表水、地下水影響；5）河道沖刷。

干渠管道沿線地表水有不同程度的腐蝕性，地下水礦化度0.58～1.36 g/L，為淡水-微咸水，二者均對(duì)混凝土、混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋、鋼構(gòu)件具有弱腐蝕性。

土壤電阻率實(shí)測(cè)值為22.5～1 149 Ω·m，根據(jù)土的易溶鹽分析成果，土壤對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有不同程度的腐蝕性。

2 管道防腐方案

本項(xiàng)目在初步設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)方案經(jīng)省級(jí)主管部門批復(fù)后，在項(xiàng)目實(shí)施前又組織有關(guān)單位和專家召開審查會(huì)進(jìn)行了設(shè)計(jì)變更的審查，最終在組織設(shè)計(jì)交底和圖紙會(huì)審時(shí)對(duì)管道防腐工程按如下要求實(shí)施：

PCCP 標(biāo)準(zhǔn)管外防腐采用無溶劑型環(huán)氧煤瀝青涂層，干膜平均厚度600 μm。

保定段公稱直徑大于等于500 mm 的PCCP 配件、鋼管及鋼制配件的內(nèi)防腐材料由無毒環(huán)氧漆調(diào)整為水泥砂漿，小于500 mm 的PCCP 配件、鋼管及鋼制配件的內(nèi)防腐的采用無毒環(huán)氧防腐涂料；PCCP 配件、鋼管及鋼制配件外防腐由環(huán)氧煤瀝青特加強(qiáng)級(jí)防腐（二布七油）改為厚度為30 mm 鋼絲網(wǎng)細(xì)石混凝土（或水泥砂漿）保護(hù)層，外設(shè)干膜厚度600 μm 無溶劑型環(huán)氧煤瀝青防腐涂層。

3 管道防腐施工方法

3.1 PCCP 標(biāo)準(zhǔn)管防腐施工

在PCCP 管進(jìn)行噴漿工藝時(shí)把設(shè)備檢查、回料、試槍等準(zhǔn)備工程完成，將雙組份高壓無氣噴涂設(shè)備噴槍安裝在PCCP 管噴漿設(shè)備升降平臺(tái)上采用濕噴法施工，待PCCP 管噴漿結(jié)束由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，立即進(jìn)行PCCP 管防腐施工。

3.1.1 生產(chǎn)工藝流程

生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1 PCCP 標(biāo)準(zhǔn)管外防腐施工工藝流程圖

3.1.2 生產(chǎn)方法

為了減少管道施工和防腐施工中間不必要的時(shí)間間隔，直接在管道廠家使用管道生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和升降平臺(tái)進(jìn)行PCCP 管外防腐無溶劑型環(huán)氧煤瀝青防腐涂層施工。

1）PCCP 管外表面預(yù)處理

吹掃人員雙手持出氣管，管口對(duì)準(zhǔn)PCCP 管管身，同時(shí)專人開啟開動(dòng)6 m3電動(dòng)空氣壓縮機(jī)，同時(shí)開動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，PCCP 管均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)PCCP 管表面進(jìn)行高壓空氣吹掃，對(duì)管道表面進(jìn)行清理。

2）預(yù)涂

在清理完的PCCP 管道外表面后，對(duì)角落、邊緣及管件連接處等噴涂難以達(dá)到的部位進(jìn)行預(yù)涂，這樣就可以保證這些部位的漆膜厚度。

3）噴涂

噴涂前對(duì)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度、升降速度和噴涂壓力進(jìn)行試驗(yàn)，以達(dá)到最佳設(shè)計(jì)厚度下的各種施工參數(shù)，指揮平臺(tái)操作人員根據(jù)試驗(yàn)獲取的參數(shù)進(jìn)行PCCP管道大規(guī)模噴涂施工，施工時(shí)應(yīng)自下而上進(jìn)行防腐涂料的噴涂作業(yè)，噴涂到管最頂端，噴槍超過管沿時(shí)同時(shí)關(guān)閉噴涂設(shè)備、升降平臺(tái)與轉(zhuǎn)盤；噴涂過程中，嚴(yán)格按試驗(yàn)參數(shù)，采用同向平行噴涂，這樣既可以達(dá)到規(guī)定的漆膜厚度，又能避免漏涂現(xiàn)象；如因設(shè)備及不可預(yù)料的情況下出現(xiàn)漏涂的部位則按原涂裝要求的120%（高出原涂裝標(biāo)準(zhǔn)要求的20%）補(bǔ)涂。

待涂層實(shí)干后，用超聲波測(cè)厚儀對(duì)涂層厚度進(jìn)行測(cè)量，無溶劑環(huán)氧煤防腐涂層厚度為600 μm，將檢驗(yàn)合格的PCCP 管道在車間內(nèi)完成外防腐涂裝，并在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)防腐成品的PCCP 管道表面涂裝損壞部位進(jìn)行修補(bǔ)完善。PCCP 防腐成品管每60 根用絕緣電阻檢測(cè)儀檢測(cè)1 根外保護(hù)層絕緣性能，防腐成品的電阻/未防腐管的電阻不小于50 倍，每30 根用液壓式拉碼儀檢測(cè)1 根涂層附著力，附著力不小于1.5 MPa。

3.2 PCCP 配件內(nèi)外壁防腐

1）噴砂除銹

本工程采用質(zhì)地堅(jiān)硬、棱角分明的優(yōu)質(zhì)石英砂噴砂除銹，存放在干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)，保持干凈、清潔，以防止受潮、雨淋或混入雜物，在使用前用篩子篩選。

施工過程中，當(dāng)自然環(huán)境不能滿足鋼材表面溫度高于露點(diǎn)3℃以上，空氣相對(duì)濕度低于80%，需要停止噴砂除銹在野外施工，可采用有效的防護(hù)方案后在室內(nèi)或搭設(shè)施工棚進(jìn)行施工。

施工人員將需要進(jìn)行噴砂處理的管件有序擺放整齊，篩選好的石英砂由輸送機(jī)輸送到噴砂罐內(nèi)，噴砂人員檢查噴砂管和噴砂嘴是否有破損。如有破損立即更換噴砂管或出砂口；并用帆布將噴砂區(qū)域進(jìn)行圍擋，并標(biāo)識(shí)“非工作人員不得靠近”，防止噴砂時(shí)高速飛迸的砂粒對(duì)其他人員造成傷害；待準(zhǔn)備工作完成后，噴砂人員需更換專用噴砂服和防護(hù)用具，以保護(hù)自身不受濺出砂丸所造成的沖擊傷害；噴砂操作員雙手持噴砂管，同時(shí)給開啟噴砂機(jī)的人員開信號(hào)，機(jī)械操作員開啟噴砂機(jī)和空氣壓縮機(jī)。

表面噴砂預(yù)處理后，用干燥的、無油的壓縮空氣對(duì)浮塵和碎屑進(jìn)行清除，清理后要保證表面干凈，如果發(fā)現(xiàn)金屬基體表面被污染，則需要重新處理，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求的表面清潔度等級(jí)Sa2.5 級(jí)的要求。

2）鋼絲網(wǎng)片焊接

先在管壁上點(diǎn)焊短鋼筋作為支撐點(diǎn)，鋼筋材料為Q235，直徑10 mm，長(zhǎng)度5 cm。鋼絲網(wǎng)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求焊接鋼筋鋼絲網(wǎng)。焊接鋼絲網(wǎng)片垂直管道方向焊點(diǎn)最大間距小于等于200 mm。配置在距鋼板表面約10 mm 處或砂漿內(nèi)襯厚度三等分的中間部分內(nèi)。鋼絲網(wǎng)片焊接要求做到牢固、焊點(diǎn)飽滿、無開焊、無漏焊。

3）人工抹灰

人工涂抹分兩次涂層和一次收光。第一道涂襯的厚度為10 mm 以上，填充并全部覆蓋鋼絲網(wǎng)片，表面留有粗糙面，待表面沒有水分后再進(jìn)行第二道涂襯，厚度根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)厚度涂抹。在第二層水泥砂漿初凝前進(jìn)行收光處理，保持厚薄均勻、平滑光潔無麻面、無砂眼和氣泡。

4）養(yǎng)護(hù)

制作完成配件的水泥砂漿內(nèi)襯和外部水泥砂漿保護(hù)層后，對(duì)管道封堵、終凝，然后進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。

5）檢驗(yàn)

鋼絲網(wǎng)片焊接質(zhì)量檢驗(yàn)：鋼絲網(wǎng)片到管道、構(gòu)件的間距應(yīng)為10mm，鋼絲網(wǎng)片規(guī)格型號(hào)應(yīng)符合規(guī)定要求，焊點(diǎn)牢固、飽滿、無虛焊，焊渣打磨干凈。

DN1800-2200 砂漿內(nèi)襯的厚度與管內(nèi)壁相適合，并符合下列防腐層厚度允許偏差：外壁砂漿保護(hù)層的厚度至少為30 mm，泄水三通、排氣三通、檢修井三通支管內(nèi)壁人工抹灰厚度為8 mm。

防腐層平整度：以不小于3 m 長(zhǎng)的靠尺，沿管道方向向貼靠在管壁上，采用塞尺檢查，防腐層表面和直尺間的縫隙應(yīng)小于2 mm。

3.3 管道無毒環(huán)氧涂料內(nèi)壁防腐

施工工藝要求：干膜總厚度為300±20 μm。涂層構(gòu)成二底四面。

鋼基表面預(yù)處理合格后，在4～6 h 內(nèi)涂裝完畢，每次涂裝前對(duì)上一層進(jìn)行質(zhì)量缺陷檢查，前道涂層實(shí)干后再涂下道涂層。

施工結(jié)束后，對(duì)管道首先進(jìn)行涂膜外觀檢查，以確保表面均勻一致，無質(zhì)量缺陷問題，用超聲波測(cè)厚儀對(duì)干膜厚度進(jìn)行檢查，要求85%以上的測(cè)點(diǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。涂裝完畢后要有專人進(jìn)行看管，要保持涂層表面的清潔通風(fēng)、嚴(yán)防人為和自然損傷，如有損傷及時(shí)按原涂裝要求的120%（高出原涂裝標(biāo)準(zhǔn)要求的20%）補(bǔ)涂。

4 施工中出現(xiàn)問題的處理

4.1 PCCP 接頭防腐細(xì)小裂縫

在施工中發(fā)現(xiàn)PCCP 接頭防腐施工后容易出現(xiàn)細(xì)小裂縫，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主、施工單位議定：在接頭水泥砂漿基層表面裂縫處涂刷聚硫密封膠底液、填補(bǔ)聚硫密封膠充分覆蓋裂縫，完成封堵后涂刷兩道無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料，中間黏貼環(huán)氧煤瀝青冷纏帶一層，完成纏帶后即再涂刷兩道無溶劑環(huán)氧煤瀝青涂料，每層涂料要表面表干后再涂刷下一道，這樣經(jīng)過處理的接頭即可避免再次出現(xiàn)細(xì)小裂縫。

4.2 冬季低溫質(zhì)量保證施工

防腐施工進(jìn)入低溫季節(jié)的時(shí)候，應(yīng)采取相應(yīng)的施工保證措施，如：可采用暖棚升溫并設(shè)置火爐加熱，對(duì)攪拌水、骨料預(yù)加熱；對(duì)鋼絲管芯、鋼板進(jìn)行蒸養(yǎng)預(yù)熱，有利于防腐材料表面的固化質(zhì)量，可使防腐層附著力增強(qiáng)，且牢固可靠。

5 結(jié)論及建議

1）在有腐蝕性的地表水和土壤中管道施工需對(duì)管道進(jìn)行防腐處理；

2）防腐成品管運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后要注意保護(hù)，應(yīng)按照具體規(guī)范要求進(jìn)行吊裝，避免在卸車、吊裝過程中造成管道外防腐的破損；

3）施工過程中采用中砂提高防滲性和強(qiáng)度，針對(duì)濕度大、含水量高的特點(diǎn)，采用外防腐濕噴工藝；

4）陰極防腐施工方案在PCCP 防腐施工應(yīng)謹(jǐn)慎采用，保護(hù)鋼帶對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絲有明顯不利影響；

5）在工程設(shè)計(jì)階段需加強(qiáng)對(duì)施工方案的考察，可減少在實(shí)施階段的方案變更。