1 工程概況

1．1 鋼管樁使用環境
    杭州灣跨海大橋(以下簡稱大橋)工程所處的杭州灣是世界強潮海灣之一，風浪大，潮差高，海流急。海水雖受長江、錢塘江等沖淡影響，但實測氯離子含量仍在5．54～15．91 g／1之間，為pH值大于8的弱堿性C1一Na型咸水。受潮汐和地形影響，海潮流速較大，平均最大流速在3 m／s以上。海水含砂量較大，實測含砂量為0．041～9．605 kg／m。。海域中還富含附著性的海洋生物。
1．2 鋼管樁防腐工程量
    大橋海上引橋基礎設計為螺旋焊縫鋼管樁，直徑為1 500 mm 和1 600 mm，樁長71～88 m(錨樁長89．35 m)，平均樁長80．3 m，總計5 474根。鋼管樁防腐蝕采用三層熔結環氧粉末防腐鋼管涂層為主，輔以犧牲陽極陰極保護方案，并適度預留犧牲厚度。
    在鋼管樁樁身的不同腐蝕環境區段采用不同性能和厚度的涂層。整樁從樁頂到樁底分為4個區：① 裸樁區(埋人承臺部分)：0～1．4 m，無涂層；②浪濺區：8～13．3 m，涂層厚度800 g．m；③ 水下區：34 m，涂層厚度600 m；④ 泥下區：涂層厚度300g．m 。
    5 474根樁的總防腐層工程量達2 115 872．91m ，其中單層防腐面積984 610．70 mz、雙層防腐面積980 720．37 mz、加強雙層防腐面積222 541．03 m 。
2 鋼管樁防腐工藝及涂料的選擇
2．1 防腐工藝的選擇
    防腐涂料與其施工工藝是相關聯的，所以涂料的選擇決定涂敷工藝，涂敷工藝決定涂敷質量�？紤]到大橋鋼管樁防腐涂敷工程量特別大、質量要求高、工期緊和工廠化生產的特點，選擇自動化的生產工藝較為合適。
2．2 防腐涂料選擇的基本條件
    根據設計要求，從使用環境、涂料性能、施工工藝、涂敷質量和經濟成本等因素統籌考慮，其選擇的基本條件為：
    (1)具備良好的耐水性和耐候性。
    (2)必須具有良好的機械性能，能夠抵御波浪、水流和漂沙對鋼管樁產生的強烈沖擊、磨損和劃傷。
    (3)與管體間有良好的附著力，并能承受沉樁過程中的錘擊應力。
    (4)具有良好的配套性、相容性，要求同一品牌各層間要相容配套；同時涂料成膜后具有高絕緣性。
    (5)具有良好的抗海洋化學腐蝕性，在水下富氧區段內具有一定的耐海洋生物附著及其根系的穿透性腐蝕功能。
    (6)為綠色環保產品，避免在施工過程或長期使用中對環境產生污染。防腐涂料的選用經多次專題論證，選擇了抗沖擊能力高、粘結力大、抗滲透性強；耐海洋生物腐蝕；材料成本低；便于工廠化生產、且具有綠色環保等特性的三層熔結環氧粉末涂料。 2．3 三層熔結環氧粉末防腐鋼管涂料的功能
    熔結環氧粉末采用熔融共混生產工藝，使每個顆粒都包含所有活性成分，質量具有一致性和穩定性，同時還消除了各成分在運輸和施工中因分相分層而造成其反應性變化的可能。它屬于多組分改性環氧樹脂固態粉末涂料，各層間具有良好的相容性，粉末噴涂的涂層對鋼管樁表面構成連續、復合型整體性結構的防腐層。
    (1)單層(底層)防腐涂料。該層涂料采用改性SEBF一6～1型或3M886N型重防腐型環氧粉末防腐鋼管涂料。經噴涂成膜后除具有高附著力、抗沖擊劃傷外，層面還具有一定的粗糙度。
    (2)普通雙層(中間層)防腐涂料。為SEBF-6— 2或3M8352N型改性環氧粉末涂料，具有高強機械性能，覆蓋于單層面上，形成整體的二層復合結構的防腐層，以抵抗大浪、急流和高濃度漂沙對鋼管樁的沖擊、劃傷和磨損。
    (3)加強雙層(面層)防腐涂料。為SEBF一6—3或3M9352型改性環氧粉末涂料，試驗證明該涂料的抗老化性能提高了2倍。同時與中間層保持有良好的相容性和整體性，并具有耐海生物附著及其根系穿透性腐蝕的功能。
    三層熔結環氧粉末防腐鋼管涂料及其試件涂層的物理性能見表1，表2。 3 三層熔結環氧粉末防腐鋼管的涂敷工藝
3．1 三層涂敷工藝生產線的設計
    當前，單層、雙層熔結環氧粉末防腐鋼管防腐涂層已廣泛應用于石油、天然氣及市政管道，但三層涂敷技術在國內尚未有開發與應用。
    根據大橋鋼管樁的防腐設計要求和供料方提供的三層熔結環氧粉末防腐鋼管技術指標，設計并建立了一條三層外防腐全自動涂敷工藝生產線，配置了相關的質量檢測設備，避免了天氣及人為等因素對防腐涂敷質量的影響，以保證過程質量，從而確保最終的涂裝質量。設計日防腐涂敷面積為6 000 m 。
    三層涂敷生產工藝為一字形串聯式的布局，生產線全長240 rfl。主要設備有：斜輪傳輸架、預熱爐、拋丸除銹機、中頻加熱爐、噴粉室和篩慮處、冷卻裝置、傳輸架兼最終檢驗平臺架。
3．2 涂敷工藝流程
    在自動化工藝生產線上鋼管樁涂敷工藝主要流程為：裸管堆場一檢驗平臺一清洗一表面修整一鋼管預熱一拋丸除銹一除塵一中頻加熱一粉末噴涂一冷卻一儲存或出廠。
4 三層防腐涂敷質量控制的關鍵技術
    鋼管樁防腐涂敷的過程是一項“特殊過程+隱蔽過程”的綜合過程，在自動化生產線上每一環節的質量將影響最終整體的防腐質量。
    防腐工序的涂敷質量控制主要解決三大關鍵質量控制技術：即表面處理技術、溫度控制技術和粉末噴涂技術。解決了以上關鍵技術問題，整個工藝流程的涂敷質量就有了最根本的保證。
4．1 鋼管樁表面處理技術
    該技術是防腐涂裝過程中的首個環節，屬于“隱蔽工程”，“鋼管樁表面處理質量對涂裝質量的影響程度達49．5%”。為此，在自動化生產線前端配置了預熱除濕、拋丸除銹和大功率吸塵設備及鋼管樁表面吹掃等裝置組成鋼管樁表面處理系統。同時選用了優質的鋼砂、鋼丸，并通過試驗獲得最佳的配比和投料頻次，使鋼管樁表面處理達到最理想效果。
4．2 溫度控制技術
    熔結環氧粉末是加熱固化的熱固性防腐涂料，其要求對管體控制加熱溫度穩定在220～230℃ 。為此，加熱設備對鋼管樁加熱過程中累計熱效應的影響及不同壁厚區段的加熱功率的變化是溫控技術的又一新課題。經方案比選，選擇了中頻線圈渦流感應加熱技術，具有加熱效率高、溫度可控且響應迅速為特點的大功率可調式的中頻加熱設備，以滿足粉末噴涂時的溫度要求。
4．3 粉末噴涂控制技術
    鋼管樁在自動傳輸線上被輸送到噴粉區，3組涂層的組合噴槍先后開始噴粉，分別完成底、中間和面層防腐涂層的作業。這種多層靜電熱噴涂作業由于噴槍長期處于高溫作業環境，會造成噴槍變形或堵塞，同時粉末回收系統中粉末因受熱而結塊掉粉等對涂裝質量有影響。經對該技術的精心設計，保證了噴涂的正常作業。
4．4 螺旋焊縫涂敷后漏點的處理
    鋼管樁的螺旋焊縫外型難以達到標準化，為了防止焊縫上的漏點發生，在噴涂處的后端增加噴槍2把，由人工沿焊縫進行覆蓋性的連續性噴涂，從而保證了螺旋焊縫的涂敷質量無漏點。
4．5 防腐涂層的修補
    鋼管樁完成涂裝下線經檢測合格后，在轉運過程或裝船時難免產生碰撞而發生涂層的點狀或小面積的劃傷。為此，有專職修補人員按規定要求進行人工補涂，形成完好的防腐層，出廠時整樁涂層完整無損。
5 防腐涂敷質量的檢驗
5．1 對防腐涂料的復驗
    自開工至今已復驗涂料4O次，復驗結果符合涂料規定要求，涂料質量穩定，試件涂層質量符合設計和規范要求。
5．2 涂敷過程的工序質量和最終質量檢測
    依據鋼管樁外防腐涂敷質量控制的設計和規范要求，在自動生產線上實施過程質量檢驗和最終質量檢驗，經對已完成的5 226根鋼管樁防腐涂敷質量檢測，一次合格率100 ，各項檢測指標統計見表3。 5．3 防腐涂敷后的型式試驗驗證
    根據規范要求已完成復合三層的樣板型式試驗6O次，其試驗結果見表4。從涂敷過程中的質量檢測和試驗室的型式性能檢驗驗證了防腐涂裝質量穩定，涂敷生產工藝符合設計要求。 5．4 海上沉樁對防腐質量的驗證
    大橋工程4家單位共沉樁5 164根，沉樁過程中經歷高能量(590~280 kJ)、高強度(平均1 975擊以上)連續錘擊，其防腐涂層保持完好無損。大規模沉樁實踐表明，鋼管樁防腐涂裝質量優良而且穩定。
5．5 防腐涂裝效率
    該防腐涂裝生產線具有自動化、全天候、優質、穩定、連續生產的特點。月涂裝最高紀錄449根；日最大涂裝紀錄15根，大于日供樁能力10根的要求；日涂裝面積達6 800 m ，超過設計涂敷能力13％ 。
6 結語
    (1)外防腐三層環氧粉末防腐鋼管涂敷生產線在大橋工程上的成功應用，開創了我國鋼管樁外防腐三層熔結環氧粉末防腐鋼管涂敷技術應用的先例。其涂敷工藝填補了鋼管樁外防腐三層涂敷生產技術的空白，處于國內領先水平。
    (2)鋼管樁三層熔結環氧粉末防腐鋼管涂敷，實現了工廠化和自動化，避免了人為、天氣等因素，涂敷質量一次合格率達100 9／6，明顯優于其他工藝的涂敷質量。
    (3)通過鋼管樁的三層涂敷技術的應用，確保了防腐成本的經濟性，并積累了管理和涂敷技術經驗，具備了在我國橋梁、水運工程基礎鋼管樁中進一步推廣與應用的條件。