跨海大桥桥梁和钢桩阴极保护牺牲阳极保护措施

跨海大桥桥梁和钢桩阴极保护牺牲阳极保护措施跨海大桥阴极保护是近来涌现出进行钢筋防腐一种先进的保护方法，保护方式分为两种外加电流保护法和牺牲阳极保护法，其在钢筋与混凝土外露面之间设置比钢筋活性更强有色金属作为阳极，钢筋为阴极，并通过对保护包覆结构表面加以10mA/m2电流，以达到保护钢筋不被腐蚀，使结构满足设计寿命要求。通常钢筋在混凝土的作用下，表面会生成一层y-Fe2O3保护膜，因此对一般的腐蚀介质具有一定的阻碍作用。但是混凝土的碳化物和氯化物的侵入都会严重破坏钢筋上的钝化膜，造成整个钢筋混凝土结构的破坏。外加电流阴极保护法能直接抑制钢筋自身的电化学腐蚀，有效地保护钢筋，是到目前为止唯一有效的混凝土钢筋防腐措施。在海洋环境下桥梁钢管桩的防护相当重要，否则会形成严重的腐蚀，威胁着大桥的结构安全，牺牲阳极保护阴极是一种投资少，收效明显，保护周期长的方法。1、桥梁钢管桩的牺牲阳极保护方式处于水下区和泥下区的钢管桩外表面的牺牲阳极保护阴极法的设计、安装、检测、使用维护管理及施工要求。（1）牺牲阳极法保护系统设计首期使用年限为15年；（2）水位变动区采用：重防腐涂层＋牺牲阳极保护阴极法水下区采用：重防腐涂层＋牺牲阳极保护阴极法泥下区采用：重防腐涂层＋牺牲阳极保护阴极法（3）钢管桩保护电位须达到交通部《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》JTJ153-3-2007的要求（即-1.05V~-0.77V相对于S.C.E）；（4）铝合金阳极技术性能应符合国家标准《铝—锌—铟系合金牺牲阳极》GB/T4948-2002各项技术要求；（5）设计、施工、质检应符合部标、国标及企标有关技术规定；2、阳极的类型和安装按国家标准《铝-锌-铟系合金牺牲阳极》GB/T4948-2002，本设计采用Al-Zn-In-Mg-Ti合金牺牲阳极(其化学成份种类A21、电化学性能阳极材料2型)。阳极安装设计根据钢管桩所需要的理论保护电流量及阳极发射电流量，确定钢管桩所需要阳极数量，并考虑码头分段及单个承台的独立电连接作用，即均匀分布保护电流的原则。每根钢管桩安装3只阳极。阳极的安装采用水下电焊。（1）铝合金阳极按设计规定的标高与钢管桩焊成一体，阳极安装示意图如下：牺牲阳极安转示意图图5.1（2）铝合金阳极直接焊于设定的钢管桩上，每只阳极为6条焊缝，每只阳极脚有三条焊缝（三面施焊），每条焊缝长度大于50mm，焊缝应饱满，严禁点焊、漏焊、假焊。（3）水下电焊应由有经验的电焊工操作，并具有水下电焊上岗证书。（4）水下电焊施工操作前由操作者进行水下电焊试焊。可按商定的检验标准对焊样进行检查。（5）由于现场的实际泥面标高可能与理论泥面标高有较大的出入，因此施工单位可以根据现场的实际泥面标高情况，在不改变该钢管桩阳极数量的情况下，对阳极的安装标高做适当的调整。调整原则如下：①最上面一只阳极，上阳极脚控制在设计低水位以下；②最下面一只阳极，下阳极脚控制在实际泥面1米以上；③在由设计低水位与实际泥面标高确定的安装范围内，平均分布该钢管桩所需要安装的阳极数量。3、检测（1）成品的检测①阳极安装前应对阳极规格、质量、表面状况进行检查，阳极表面不得沾有油漆、油污。②生产厂家应提供阳极成品出厂合格证书和有关成品化学成份、电化学性能（包括工作电位、开路电位、溶解性能）、电流效率以及阳极体与铁芯的接触电阻等的检测报告，检测方法和标准应符合《铝－锌－铟合金牺牲阳极》GB/T4948－2002的要求。（2）阳极水下电焊的检测①进行水下电焊阳极前应测定钢管桩的自然电位。②水下电焊阳极后需测定钢管桩的保护电位。③为确保施工质量，对水下焊缝采用水下摄影或水下电视进行抽查，抽查焊缝的阳极不少于总数的5%。当发现有不符合要求的焊缝时，应进行检查并及时修补。④铝合金阳极水下电焊后，在一星期后对钢管桩保护电位进行检测，其保护电位应100%达到设计要求，达不到要求时应及时采取重焊、更换或增补阳极等补救措施。4.施工注意事项（1）铝合金阳极必须牢固地安装在被保护的钢桩上，与钢管桩短路焊接。（2）铝合金阳极必须严格按设计图纸规定的数量、标高及方向焊接于钢管桩上。（3）铝合金阳极水下电焊技术要求参见阳极安装说明。（4）施工单位应作好详细的施工记录，包括施工时的水文气象情况和施工措施，并在牺牲阳极安装完毕后提交阴极保护的相关资料，标明实际安装的阳极数量、位置以及实测钢管桩表面电位。牺牲阳极预埋式安装原理5.使用期的维护与管理（1）牺牲阳极阴极保护系统竣工验收后，投入正常运转，其阴极保护电位均应达到-1.05～-0.77V（相对于S·C·E）。（2）阴极保护投入正常使用后，使用单位每六个月通过便携式海水Ag/AgCl电极及钢管桩接地测定部分钢管桩电位，并记录有关数据备查。（3）阴极保护系统使用单位于前15年每5年普查一次钢管桩电位，后10年每3年普查一次钢管桩电位。（4）钢管桩保护电位测量时采用便携式海水Ag/AgCl电极及数字式万用表或电位表进行测量。（5）当普查钢管桩电位发现其电位达不到设计要求时，应检查牺牲阳极状况并采取重焊，更换或补焊铝合金阳极。6、检测（1）成品的检测①阳极安装前应对阳极规格、质量、表面状况进行检查，阳极表面不得沾有油漆、油污。②生产厂家应提供阳极成品出厂合格证书和有关成品化学成份、电化学性能（包括工作电位、开路电位、溶解性能）、电流效率以及阳极体与铁芯的接触电阻等的检测报告，检测方法和标准应符合《铝－锌－铟合金牺牲阳极》GB/T4948－2002的要求。（2）阳极水下电焊的检测①进行水下电焊阳极前应测定钢管桩的自然电位。②水下电焊阳极后需测定钢管桩的保护电位。③为确保施工质量，对水下焊缝采用水下摄影或水下电视进行抽查，抽查焊缝的阳极不少于总数的5%。当发现有不符合要求的焊缝时，应进行检查并及时修补。④铝合金阳极水下电焊后，在一星期后对钢管桩保护电位进行检测，其保护电位应100%达到设计要求，达不到要求时应及时采取重焊、更换或增补阳极等补救措施。7.施工注意事项（1）铝合金阳极必须牢固地安装在被保护的钢桩上，与钢管桩短路焊接。（2）铝合金阳极必须严格按设计图纸规定的数量、标高及方向焊接于钢管桩上。（3）铝合金阳极水下电焊技术要求参见阳极安装说明。（4）施工单位应作好详细的施工记录，包括施工时的水文气象情况和施工措施，并在牺牲阳极安装完毕后提交阴极保护的相关资料，标明实际安装的阳极数量、位置以及实测钢管桩表面电位。8.使用期的维护与管理（1）牺牲阳极阴极保护系统竣工验收后，投入正常运转，其阴极保护电位均应达到-1.15～-0.77V（相对于S·C·E）。（2）阴极保护投入正常使用后，使用单位每六个月通过便携式海水Ag/AgCl电极及钢管桩接地测定部分钢管桩电位，并记录有关数据