某排洪渠入海口處“鋼壩”水閘防腐方案研究

趙巖松

(大連市水利規劃設計院，遼寧大連116021)

0 引言

西中島起步區位于大連長興島臨港工業區西南部的西中島上，是規劃中的西中島“石化島”的啟動區，用地面積3 988.29 hm2。

由于進行填海造地，島上原有自然河、溝等泄水通道已被封堵，無法利用，山洪及項目用地排水需通過重新規劃的防洪、排洪體系排入大海［1］。

西中島區域淡水資源較為匱乏，所以有效攔蓄淡水資源利用尤為重要。根據規劃設計，利用各排洪渠的容積在非汛期積蓄的淡水，可作為島內的市政消防、綠化用水，剩余部分可補充周邊企業生產用水［2］。

為了在汛期能及時排除多余的洪水，又能在非汛期有效攔蓄珍貴的淡水，修建排洪渠并在其入海口處設置水閘是比較合理的解決方案。

三號排洪渠位于西中島北部區域，系多條排洪渠中的1條，排洪渠收集支渠匯水及主渠沿線地塊內的雨水后，最終由北部排入葫蘆山灣(渤海)。

為了滿足攔蓄淡水要求，在其入海口處設計修建“鋼壩”水閘1座，閘門孔口尺寸為20 m×2 m，雙液壓啟閉機啟閉［3］。

本文主要通過工程實例對“鋼壩”水閘在海水環境中存在的防腐問題及其解決方案加以分析研究。

1 “鋼壩”水閘在海水環境中存在的問題

海水的主要成分有陽離子Na+，K+，Ca2+，Mg2+和Sr2+5 種，陰離子有 Clˉ，SO42-，Br-，HCO3-(CO32-)，F-5種，其總和占海水鹽分的99.9%。還有海水中生長著品種繁多的甲殼類生物。

正是因為海水的這些特性，所以我們在入海口處修建水工建筑物時才會平添了很多麻煩［4］。

以下我們將結合前面所述的3號排洪渠“鋼壩”水閘工程，談一談在其設計過程中遇到的一些具體問題:

1.1 海水對水閘鋼筋混凝土結構的腐蝕問題

海水對鋼筋混凝土結構的腐蝕主要是指混凝土中的膠凝材料與海水中的Clˉ，SO42ˉ發生化學反應，生成容易溶解或沒有膠結能力的產物，破壞了原有的漿體結構，從而導致結構表面“麻面化”甚至外皮脫落，最終影響整個建筑物結構的耐久性［5］。

1.2 海水對水閘鋼結構的腐蝕問題

由于“鋼壩”門體本身為鋼結構，所以普通的A3鋼在海水這種堿性溶液中，極易被腐蝕，且速度極快［6］。

1.3 海生生物對結構表面的附著、污損腐蝕問題

海洋是地球生命的搖籃，海洋中的生物真可謂數量巨大，品種繁多。然而某些生物在我們親近大海的同時卻給我們惹來了極大的困擾［7］。

在入海口處修建的水利工程基本都處于潮水變動區，此區域及其適合甲殼類生物的生長。當修建好了水閘之后，如不進行處理，很快在其表面便會附著例如藤壺、貝等甲殼類生物。待主要結構構件上“長滿”甲殼類生物后，勢必會影響到結構的正常功用，且嚴重影響景觀效果［8］。

以上問題就是我們在3號排洪渠“鋼壩”水閘工程中針對海水環境遇到的主要問題，如不加以重視，勢必會影響整個工程的耐久性、經濟性、環保性及景觀性的要求。

2 “鋼壩”水閘在海水環境中防腐問題的解決方案

為了有效切實解決3號排洪渠“鋼壩”水閘工程在海水環境中所遇到的諸多問題，在設計過程中都直接或間接地給出了相應的處理措施或建議［9］。

2.1 針對海水產生腐蝕問題的處理

針對海水對水閘鋼筋混凝土結構的腐蝕問題，我們提出了兩套方案:

2.1.1 方案1

采用耐海水腐蝕較好且經濟性較好的礦渣水泥代替常用的普通硅酸鹽水泥。但由于礦渣水泥用量少，在當地沒有廠家生產，故此方案行不通。

2.1.2 方案2

采用一定比例外加防腐劑的方法，對膠凝材料及鋼筋加以保護。在近些年，隨著新技術、新工藝的大量涌現，外加防腐劑在工程中的應用實例很多，這為我們提供了有力的參考［10］。

2.2 針對添加外加劑的海水產生腐蝕問題的處理

經過查閱大量的資料，最終選用了一種叫“SY—KS多功能抗侵蝕防腐劑”的外加劑，這種防腐劑組份中有一種特殊的高分子聚合物，摻入砂漿或混凝土中，能生成一個完整的網絡結構，從而有效提高了混凝土的抗裂性、護筋性、耐腐蝕性、抗凍性、耐磨性等性能。

正是基于此種外加劑的突出性能，最終確定了方案2為解決“海水對水閘鋼筋混凝土結構的腐蝕問題”的最終方案。

針對海水對水閘鋼結構的腐蝕問題，同樣提出了兩套方案:

2.2.1 方案1

建議廠家采用耐海水腐蝕的不銹鋼制作鋼閘門及其附屬構件。但由于這種耐海水腐蝕的不銹鋼材料價格非常昂貴，是普通鋼材的近4倍，這個價格是投資方無法接受的，所以此方案被迫放棄。

2.2.2 方案2

建議廠家采用涂層和陰極保護聯合防腐的工程措施，這種聯合防腐在很多船身防腐以及供輸水工程中都有廣泛應用，是一種較為可靠的防腐措施。

2.3 方案確定

最后確定采用涂層和陰極保護聯合防腐措施為解決“海水對水閘鋼結構的腐蝕問題”的最終方案。

針對海生生物對結構表面的附著、污損腐蝕問題，我們經過查閱大量工程實例資料，發現有一種叫做《中核2000》的特種防污涂料，可以有效防止藤壺等甲殼類生物的附著生長。其使用方法是在工程完工后，在建筑物結構外表面涂敷此種涂料，操作起來簡單易行。

3 結語

通過以上對工程案例遇到的問題及其解決方案的分析研究，相信會給整個工程在耐久性、經濟性、環保性及景觀性等方面帶來可靠的保證。

［1］陳寶華，等.水閘［M］.北京:中國水利水電出版社出版，2003:39-41.

［2］劉細龍，陳福榮.閘門與啟閉設備［M］.北京:中國水利水電出版社出版，2002:57-59.

［3］李永波.PC—40有機硅混凝土保護劑在水閘防腐處理中的應用［J］. 浙江建筑，2010，27(03):46-47.

［4］郭正喜.良洞水庫溢洪道和排洪渠初步設計［J］.廣東水利水電，2004(05):32-33.

［5］楊開林，汪濤，董興林，等.排水系統入海口新型消能工［J］. 水利水電科技進展，2007，27(06):69-72.

［6］侯志軍，由寶宏，茹玉英.黃河入海口水沙通量變化規律［J］. 泥沙研究，2007(05):60-67.

［7］孫忠文.高壓擺噴灌漿技術在旅順口區風河入海口處地下截潛工程中的應用［J］.農業與技術，2008，28(02):152-153.

［8］張福然，王海紅.大遼河入海口地區洪潮遭遇分［J］.東北水利水電，2014(01):47-48.

［9］陳雄波，顧烈平，錢裕，王宗浩.黃河口海洋動力輸沙能力與流路安排研究［J］.人民黃河，2012，34(12):37-40.

［10］丁華.淮河入海口樞紐工程防滲地下連續墻施工的質量控制［J］.巖土工程界，2003(06):44-46.