港珠澳大桥防腐蚀监测方案.doc

港珠澳大桥主体工程桥梁工程土建工程施工CB03合同段青州航道桥复合桩钢管及承台、墩身钢筋腐蚀监控方案 中交一航局二公局联合体港珠澳大桥桥梁工程CB03标项目经理部二○一二年十二月港珠澳大桥主体工程桥梁工程土建工程施工CB03合同段青州航道桥复合桩钢管及承台、墩身钢筋腐蚀监控方案编制： 日期： 2012.12.28 复核： 日期： 2012.12.28 审核： 日期： 2012.12.28 审批： 日期： 2012.12.28 目 录1、编制依据 32、概述 33、腐蚀监控设备及材料 44 监控分包、目标及内容 44.1监控分包 44.2监控的目标 54.3监测内容 55 监测系统主要组成部分 65.1钢管腐蚀监测探头 65.2监测装置 65.3远程传输装置 75.4远程控制终端 76 腐蚀监控系统的安装 86.1钢管监测探头的安装 86.2探头及电缆完整性测试 96.3混凝土中监测探头的安装 96.4 GPRS天线的安装 106.5 监测仪器ECI-1综合腐蚀监测仪安装 107 数据终端系统的数据分析 108 运行管理 119 ECI－1的埋入式腐蚀监测系统 1110施工图纸 141、编制依据（1） 《港珠澳大桥主体工程桥梁DB01标段施工图设计》（2） 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）（3） 施工现场考察及调查周边环境所了解的情况和收集的信息（4） 公司现有的技术装备、管理水平和类似工程的施工经验（5） 国家、交通部颁发的现行设计规范、施工规范、技术规程、质量检验评定标准及验收办法2、概述本方案依据港珠澳大桥主体工程桥梁CB03标青州航道桥施工图设计中对复合桩钢管和承台钢筋混凝土钢筋的腐蚀监控中的技术要求，为更好地了解监控对象的腐蚀情况，现对施工图纸中的监测技术方案进行细化，提高方案的可实施性，更全面地对监测部位进行评估，确保各监测内容和指标满足设计要求。

概述如下： 2.1.采用美国原装生产的ECI探头,该探头技术先进、性能稳定、具有多种监测功能，已经在青岛海湾大桥、广东南澳大桥等跨海大桥成功应用，在港珠澳大桥的曝晒区域监测系统中使用，综合腐蚀监控仪集各种探头信号收集、转换、发射为一体，系统终端自带数据库和分析软件功能，能够对传输来的信号进行处理和分析，实现监控系统高度集成化2.2.钢管上安装的粉压型银/卤化银参比电极探头采用专有技术，该技术应用在军用深潜环境，具有良好的抗压性能，降低了银/卤化银参比电极探头在钢桩打设过程中损坏的可能性；探头本体均为银/卤化银压制，大大延长了探头在海泥和海水中的使用寿命2.3.钢管腐蚀监控探头电缆采用PVDF/HMPE耐海水专用电缆，增加了电缆长期在海泥和海水等腐蚀介质中长期工作的可靠性；考虑到信号传输衰减和电缆机械强度的方面，所有探头信号电缆截面积均增加为2.5mm22.4.考虑到工程的可实施性和系统运行可靠性，常用数据发送方式采用无线通讯(GPRS)模式将数据传输至控制终端同时也具备在特殊环境下人工采集数据模式综合腐蚀监控仪的供电方式采用常规供电方式（380V/220V）2.5．钢管探头保护壳采用四面流线型钢板罩保护，减少钢管打设过程中对探头的阻力和压力。

钢管探头电缆采用无缝钢管套管保护3、腐蚀监控设备及材料编号名称数量总套数总量1高纯锌参比电极探头（钢管）12个224个2粉压固态银/卤化银高纯锌参比电极探头（钢管）12个224个3四电极电阻率探头（钢管）6个212个4ECI-1埋入式腐蚀监测探头（钢筋混凝土）8个216个5ECI-1综合腐蚀监测仪组件1台22台6电阻测试仪1台11台7钢制护线套管62米2124米8探头保护盒6个212个9临时接线盒1个22个10导向头1个22个11钢桩探头电缆PVDF/HMPE4X2.5mm2550米21100米12馈电电缆VV-1KV/ 1X10mm2150米2300米13探头电缆VV-1KV/4X2.5mm2950米21900米14探头电缆VV-1KV/3X2.5mm2600米74200米15电源电缆VV-1KV/3X4+1X2.5 mm220米240米16远程控制终端1台11台17环氧树脂50公斤2350公斤18￠30PVC套管160米21400米19￠100PVC套管70米2140米20￠30热缩套3米26米4 监控分包、目标及内容4.1监控分包根据港珠澳大桥主体工程桥梁工程合同文件（CB03合同段）相关要求，钢管桩及混凝土钢筋腐蚀监测采用专业分包形式完成。

经过对相关单位的考察，综合考虑专业分包人的资质条件、业绩、财务能力、设备等实际情况，并从经济性角度出发，本合同段青州航道桥腐蚀监控拟分包给青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司，并按照管理制度相关要求将分包合同报管理局备案4.2监控的目标根据目前国内外大桥钢管桩的腐蚀防护方法和近年来有关钢管桩的腐蚀防护研究工作及实施经验，对钢管复合桩的钢管（以下简称“钢管”）采用涂层+阴极保护的联合防护方法：使用前对钢管进行工厂化内外壁高性能环氧涂层涂敷，使用后实施牺牲阳极方式的阴极保护前70年以高性能涂层为主、牺牲阳极阴极保护为辅的联合防护进行复式控制，后50年以牺牲阳极保护为主、高性能涂层为辅的方式保证其耐久性为了有效地获取钢管保护状况，需要采用监/检测探头来获取钢管材料的腐蚀状态对钢管的阴极保护，也需要检测保护参数及时了解钢管保护状态和牺牲阳极消耗和电流输出情况数据的采集将通过智能化数据采集系统和无线通讯模式将数据传输至控制终端和现场采集的方式对于混凝土中钢筋的腐蚀状况，主要通过监测混凝土的腐蚀环境参数和钢筋的腐蚀速率，计算和评估钢筋腐蚀状态，为混凝土的耐久性提供依据4.3监测内容本项目的监测系统包括对阴极保护系统的监测和腐蚀监测两部分，腐蚀监测包括对材料本身腐蚀状况的监测和对材料周围环境的监测，监测内容如下：4.3.1阴极保护参数保护电位，用以全面评价阴极保护效果和钢桩的使用寿命。

阳极发射电流，用以判定阳极消耗情况和推算阳极寿命：在有效保护时间内，被保护钢管桩的保护电位为-0.75~-1.00V（相对于银/氯化银参比电极）牺牲阳极消耗量满足阴极保护有效保护年限要求通过监测牺牲阳极发射电流估算阳极消耗情况阴极保护电位测量应沿钢管桩测量（从桩尖到桩顶分别测量）阴极保护监测和相应的承台与墩身中钢结构的腐蚀监测在同一支撑平台进行，监测系统采集速率为1组/12h4.3.2材料腐蚀情况钢筋在混凝土中腐蚀速率4.3.3周围环境的腐蚀参数包括：钢管处于不同深度的海泥和海水电阻率，钢筋混凝土中钢筋位于海泥、海水\潮差、大气等不同环境中的电阻率5 监测系统主要组成部分监测系统主要组成部分工艺图钢管监测探头ECI探头电源数据采集系统GPRS远程传输调制解调器终端机测试系统控制软件腐蚀评估软件图5-1 参数监测系统工艺图5.1钢管腐蚀监测探头 高纯锌参比电极探头、银/卤化银（军品固态）参比电极探头（在钢管中使用PVDF/HMPE4X2.5mm2电缆、在混凝土中使用VV 1KV/4X2.5mm2电缆）、四电极电阻率探头（在钢管中使用PVDF/HMPE4X2.5mm2电缆、在混凝土中使用VV 1KV/4X2.5mm2电缆）；钢筋混凝土监测探头：ECI-1埋入式腐蚀监测探头（VV 1KV/3X2.5mm2电缆）（ECI-1腐蚀监测系统详见附件功能介绍）。

5.2监测装置对各种探头传输的阴极保护和腐蚀数据进行采集和监测信号的数字化转换，监测装置组件由下列几部分组成：电阻率测试仪、ECI-1综合腐蚀监测仪（图5-2）、接线箱（图5-3）、标准电阻和断路器、发射器等 图5-2 ECI-1综合腐蚀监测仪 图5-3 接线箱5.2.1 ECI-1综合腐蚀监测仪包括高性能电位传感器、多通道数据采集器、供电模块、GPRS数据通讯设备和水密防护壳等采用的Campbell CR1000数据采集器可以在恶劣环境条件下进行精确测量，一般由测量、控制模块和一个可分离配线板组成CR1000数据采集器标准操作温度范围为-25℃～+50℃，安装在内置干燥剂的防护机箱内，以防止湿气或者其它污染物CR1000数据采集器拥有最大4M的内存，并以表格形式存储数据，其自身的BASIC-like程序语言可以支持数据处理和分析程序数据的程序定时采集（可预定数据采集的时间间隔）和实时监控（随时监测）等功能都是由配套专门软件LoggerNet软件来实现的5.3远程传输装置由于ECI输出数据前，就已经是数字信号了，所以它可以采用所有数字信号远程传输的手段来进行通讯远程传输采用GPRS（通用无线分组业务）方式，是一种采用分组交换技术传输高速、低速数据及信令的高效率数据传输方式，利用中国移动公网资源，适用于间断的、突发性的和频繁的数据传输，具有双向传输、传输时延小，系统响应快、安全可靠性高等特点。

在特殊情况下可以采用人工方式对现场采集仪内存储的数据进行采集5.4远程控制终端发出控制指令，接受远程传输数据，存储处理数据，对数据进行分析和评判6 腐蚀监控系统的安装6.1钢管监测探头的安装考虑到钢管复合桩在打桩完成后钻头将由钢管内深入下钻，将可能对安装在钢管内壁的探头组合电缆线管造成损坏,因此采用探头和电缆线管在钢管外表面安装的方式为了避免安装在钢管上的探头在打桩过程中受到冲击、海泥的挤压等造成机械损伤，探头电缆采用无缝钢管钢套管进行保护，套管表面涂环氧富锌底漆二道、环氧云铁漆一道、聚氨酯面漆二道，总干膜厚度不小于120um钢制探头保护盒长500mm，宽度为270mm,高度为111mm,板厚10~16mm保护盒前后两端安装有U型管，方便与钢制套管的连接，在保护盒四面增设斜板方便在下桩过程中减少海泥的阻力，防止保护盒破损每个保护盒内安装2套高纯锌探头、2套银/氯化银参比探头、1套四电极电阻率探头 在钢管涂装完成后在钢管加工厂内进行探头安装，监测探头沿钢管自下而上分别安装，测量点间隔10米左右（具体尺寸以图纸标注为准），每根钢管安装6组探头对桩底到桩顶的监测，安装位置满足设计要求按照6个保护盒和1个接线盒分别为-58.6米、-47.6米、-36.6米、-25.6米、-14.6米、-4.6米、2.5米位置在钢管上预留保护盒长度的距离，钢套管按照图纸要求摆放焊接，每隔0.5米套管与钢管焊接一段，每段焊缝不小于10cm，套管两面均焊接。

在套管焊接完成后，由钢管底部第一组探头保护盒开始安装，将电缆由套管穿入到第二个保护盒位。