莆田金钟水利枢纽引水配套工程滨海段水土腐蚀性评价

2013-07-28吴志峰

水利建设与管理 2013年1期

吴志峰

(福建省莆田市水利水电勘测设计院 351100)

1 前言

莆田金钟水利枢纽引水配套工程，水源为金钟水库和双溪口水库，设计引水流量4.21m3/s，引水线路总长度89.1km，管材采用PCCP管(预应力钢筒混凝土管)。该工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等。该工程主要特点是长距离，高水头，地形、地质条件复杂。工程建成后可满足管道沿线11个乡镇的安全饮水需求，受益人口110万，可解决莆田东南沿海及仙游中南部地区水资源紧缺以及水资源分布与地区经济发展对用水需求相矛盾的问题。

PCCP管是国内外公认的优质管材，对大口径、长距离、高工压输水工程更具极大优势。但在我国的起步较晚，仅有20年发展历史，如何保证其50年的设计寿命也是业界各方关注的焦点。国外不乏PCCP失效案例，美国混凝土预应力管协会对118个失效的PCCP管进行了调查，发现大多数失效与高强预应力钢丝的腐蚀有关［1］。该项目妈祖城支线沿滨海大道、城港大道和东吴中大道(以下简称“滨海段”)部分管道为填海路基或软土地基，该段管基为淤泥，为了评价淤泥对PCCP管中的预应力钢丝的腐蚀性，对土壤电阻率进行补充测试，并结合已有水土化学分析资料进行管基水土腐蚀性综合评价，为PCCP管防腐蚀设计提供依据和资料。

2 土壤电阻率测试

2.1 测试依据、方法与仪器

此次土壤电阻率测试参照《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》(GB/T 21246—2007)执行。测量方法为四极等距法。测量仪器采用MI2127型多功能接地电阻测试仪(德国)。相邻两电极之间的距离一般取4～6m。已建成道路或路基已填筑段，为了测试路基以下土层的土壤电阻率，测试点多选择在路旁田地或滩涂、沼泽地。

2.2 测试成果

测试土层包括路基填土及其以下的淤泥、坡残积土等。据测试，路基填土由于成分、密实度差异大，电阻率变幅大，测试值为1011～10625Ω·m;坡残积土电阻率测试值为166～3554Ω·m;淤泥电阻率测试值为9～58Ω·m。

《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》(GB/T 21246—2007)规定的四极等距法所测土壤电阻率为平均土壤电阻率，因此淤泥电阻率测试值的选择以“路旁滩涂”、“路旁沼泽地”和“路旁田地(地面以下为淤泥层)”的测试值进行统计比较合理。由于土壤电阻率的影响因子较多(主要有土壤类型、含水率、含盐量、温度、土壤的紧密程度等化学和物理性质［1］)和“路旁田地”淤泥表层固化等原因，淤泥电阻率测试值离散度大，建议值采用小值平均值。根据以上原则，淤泥电阻率平均值为31.8Ω·m，标准差17.1Ω·m，小值平均值18.6Ω·m。

2.3 土壤腐蚀等级

参照《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)有关土对钢结构腐蚀性评价标准(土壤电阻率大于100Ω·m为微腐蚀，100～50Ω·m为弱腐蚀，50～20Ω·m为中腐蚀，小于20Ω·m为强腐蚀)可以看出，淤泥对钢结构的腐蚀等级为中—强腐蚀，其他土层对钢结构的腐蚀等级为微腐蚀。

3 水土化学分析

4 管道防腐措施

管道防腐措施应根据土壤电阻率测试成果、水土化学分析成果、地层结构和水文地质条件等因素综合确定。PCCP管既是一个工程结构，也是一个基本防腐蚀体系［2］。在一些不利的或有害的环境条件下，为了确保管线安全，可增加辅助的防腐蚀措施。其主要措施有:水泥砂浆保护层涂防腐涂料(以下简称“防腐涂料措施”)和阴极保护措施等。该项目滨海段采用的辅助防腐措施如下:

a.管体或部分管体处于腐蚀性水或土环境中时，采用“防腐涂料措施”加“阴极保护措施”。

b.考虑地下水毛细水作用的影响。据现场观测，路基填土一般为中粗砂含量较高的砂壤土，其毛细水上升高度约0.50～0.60cm。临海路堤的管道基底高程在多年平均潮水位(取3.00m)以上0.80m(即高程3.80m)时，仅采用“防腐涂料措施”，否则采用“防腐涂料措施”加“阴极保护措施”。

c.城港大道非临海段(即沿海积平原田地通过路段)地下水位埋深较浅(一般为0.50～0.60m)，路基高出地面，由填土而成，综合考虑该路基填土成分、地下水渗流、地下水毛细水作用影响等因素，管道基底高程在地面标高以上0.50m时(即在地下水位以上1.00～1.10m)，仅采用“防腐涂料措施”，否则采用“防腐涂料措施”加“阴极保护措施”。

d.东吴中大道部分管段其土壤电阻率测试值为59～150Ω·m，按测试值其腐蚀等级为微—弱腐蚀，但由于所测土壤电阻率为平均土壤电阻率，场地上部为粉土层，使得所测数据无法单独反映淤泥的电阻率。根据区域淤泥成因，推测其电阻率应与周边测试值相近，且该段地下水位埋藏深小、管道底标高基本接近地下水位，故该段建议采用“防腐涂料措施”加“阴极保护措施”。

根据以上原则，结合土壤电阻率测试、水土化学分析成果，对该项目滨海段PCCP管采取的防腐措施见下表。