河北省南水北调配套工程保定段管道防腐施工技术

王建文

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司 山西太原030024）

0 引言

管道埋设施工过程中，除了正常的管道施工质量保证外，在有腐蚀性的地下水和土壤中施工，为了防止环境对施工管道的腐蚀，在工程实施过程中需对管道进行相应的防护处理。目前防腐处理的工程工艺和方法很多，但在实施过程中，受工期、成本、环境等各方面的影响，采取的方法也不同。

在河北省南水北调配套工程保定段PCCP 和钢管建设过程中，经前期地质勘查发现地表水和土壤对管道具有不同程度腐蚀性，故在设计时已经考虑到需进行防腐设计，经专家委员会审查提出了既能保证防腐质量又能满足工期的建议方案，在工程实施过程中又对上述方案进行优化，最终圆满完成施工并通过验收。

1 工程概况

1.1 工程简介

河北省南水北调配套工程保定段工程位于河北省保定市曲阳县、安国市、定州市、高阳县、博野县和蠡县境内。

保定段工程是南水北调配套工程河北省重要的组成部分，保定段全长133.502 km，其中主干线长83.987 km；自蠡县北王村北侧调压井以后分为南、北两条干线，南干线长8.122 km，北干线长41.393 km。渠首段为现浇混凝土箱涵，其后为PCCP 管道，重要穿越段采用钢管输水，主管材之间采用相同管径的钢制管件连接，管道工作压力0.6～0.8 MPa。

1.2 工程地质

本段工程沿线地势平缓，在工程沿线勘探深度范围内揭露的地层均为第四系松散堆积物，主要为全新统冲洪积细砂、中砂、砂卵砾石、黏土、壤土、砂壤土等。

本管线沿线涉及的主要工程地质问题有：1）沉降变形；2）水土腐蚀性；3）临时边坡稳定性；4）地表水、地下水影响；5）河道冲刷。

干渠管道沿线地表水有不同程度的腐蚀性，地下水矿化度0.58～1.36 g/L，为淡水-微咸水，二者均对混凝土、混凝土结构中的钢筋、钢构件具有弱腐蚀性。

土壤电阻率实测值为22.5～1 149 Ω·m，根据土的易溶盐分析成果，土壤对钢结构具有不同程度的腐蚀性。

2 管道防腐方案

本项目在初步设计阶段设计方案经省级主管部门批复后，在项目实施前又组织有关单位和专家召开审查会进行了设计变更的审查，最终在组织设计交底和图纸会审时对管道防腐工程按如下要求实施：

PCCP 标准管外防腐采用无溶剂型环氧煤沥青涂层，干膜平均厚度600 μm。

保定段公称直径大于等于500 mm 的PCCP 配件、钢管及钢制配件的内防腐材料由无毒环氧漆调整为水泥砂浆，小于500 mm 的PCCP 配件、钢管及钢制配件的内防腐的采用无毒环氧防腐涂料；PCCP 配件、钢管及钢制配件外防腐由环氧煤沥青特加强级防腐（二布七油）改为厚度为30 mm 钢丝网细石混凝土（或水泥砂浆）保护层，外设干膜厚度600 μm 无溶剂型环氧煤沥青防腐涂层。

3 管道防腐施工方法

3.1 PCCP 标准管防腐施工

在PCCP 管进行喷浆工艺时把设备检查、回料、试枪等准备工程完成，将双组份高压无气喷涂设备喷枪安装在PCCP 管喷浆设备升降平台上采用湿喷法施工，待PCCP 管喷浆结束由现场监理工程师验收合格后，立即进行PCCP 管防腐施工。

3.1.1 生产工艺流程

生产工艺流程见图1。

图1 PCCP 标准管外防腐施工工艺流程图

3.1.2 生产方法

为了减少管道施工和防腐施工中间不必要的时间间隔，直接在管道厂家使用管道生产旋转平台和升降平台进行PCCP 管外防腐无溶剂型环氧煤沥青防腐涂层施工。

1）PCCP 管外表面预处理

吹扫人员双手持出气管，管口对准PCCP 管管身，同时专人开启开动6 m3电动空气压缩机，同时开动旋转平台，PCCP 管均匀转动，对PCCP 管表面进行高压空气吹扫，对管道表面进行清理。

2）预涂

在清理完的PCCP 管道外表面后，对角落、边缘及管件连接处等喷涂难以达到的部位进行预涂，这样就可以保证这些部位的漆膜厚度。

3）喷涂

喷涂前对平台的旋转速度、升降速度和喷涂压力进行试验，以达到最佳设计厚度下的各种施工参数，指挥平台操作人员根据试验获取的参数进行PCCP管道大规模喷涂施工，施工时应自下而上进行防腐涂料的喷涂作业，喷涂到管最顶端，喷枪超过管沿时同时关闭喷涂设备、升降平台与转盘；喷涂过程中，严格按试验参数，采用同向平行喷涂，这样既可以达到规定的漆膜厚度，又能避免漏涂现象；如因设备及不可预料的情况下出现漏涂的部位则按原涂装要求的120%（高出原涂装标准要求的20%）补涂。

待涂层实干后，用超声波测厚仪对涂层厚度进行测量，无溶剂环氧煤防腐涂层厚度为600 μm，将检验合格的PCCP 管道在车间内完成外防腐涂装，并在现场对防腐成品的PCCP 管道表面涂装损坏部位进行修补完善。PCCP 防腐成品管每60 根用绝缘电阻检测仪检测1 根外保护层绝缘性能，防腐成品的电阻/未防腐管的电阻不小于50 倍，每30 根用液压式拉码仪检测1 根涂层附着力，附着力不小于1.5 MPa。

3.2 PCCP 配件内外壁防腐

1）喷砂除锈

本工程采用质地坚硬、棱角分明的优质石英砂喷砂除锈，存放在干燥的库房内，保持干净、清洁，以防止受潮、雨淋或混入杂物，在使用前用筛子筛选。

施工过程中，当自然环境不能满足钢材表面温度高于露点3℃以上，空气相对湿度低于80%，需要停止喷砂除锈在野外施工，可采用有效的防护方案后在室内或搭设施工棚进行施工。

施工人员将需要进行喷砂处理的管件有序摆放整齐，筛选好的石英砂由输送机输送到喷砂罐内，喷砂人员检查喷砂管和喷砂嘴是否有破损。如有破损立即更换喷砂管或出砂口；并用帆布将喷砂区域进行围挡，并标识“非工作人员不得靠近”，防止喷砂时高速飞迸的砂粒对其他人员造成伤害；待准备工作完成后，喷砂人员需更换专用喷砂服和防护用具，以保护自身不受溅出砂丸所造成的冲击伤害；喷砂操作员双手持喷砂管，同时给开启喷砂机的人员开信号，机械操作员开启喷砂机和空气压缩机。

表面喷砂预处理后，用干燥的、无油的压缩空气对浮尘和碎屑进行清除，清理后要保证表面干净，如果发现金属基体表面被污染，则需要重新处理，最终达到设计要求的表面清洁度等级Sa2.5 级的要求。

2）钢丝网片焊接

先在管壁上点焊短钢筋作为支撑点，钢筋材料为Q235，直径10 mm，长度5 cm。钢丝网应根据设计要求焊接钢筋钢丝网。焊接钢丝网片垂直管道方向焊点最大间距小于等于200 mm。配置在距钢板表面约10 mm 处或砂浆内衬厚度三等分的中间部分内。钢丝网片焊接要求做到牢固、焊点饱满、无开焊、无漏焊。

3）人工抹灰

人工涂抹分两次涂层和一次收光。第一道涂衬的厚度为10 mm 以上，填充并全部覆盖钢丝网片，表面留有粗糙面，待表面没有水分后再进行第二道涂衬，厚度根据设计标准厚度涂抹。在第二层水泥砂浆初凝前进行收光处理，保持厚薄均匀、平滑光洁无麻面、无砂眼和气泡。

4）养护

制作完成配件的水泥砂浆内衬和外部水泥砂浆保护层后，对管道封堵、终凝，然后进行浇水养护。

5）检验

钢丝网片焊接质量检验：钢丝网片到管道、构件的间距应为10mm，钢丝网片规格型号应符合规定要求，焊点牢固、饱满、无虚焊，焊渣打磨干净。

DN1800-2200 砂浆内衬的厚度与管内壁相适合，并符合下列防腐层厚度允许偏差：外壁砂浆保护层的厚度至少为30 mm，泄水三通、排气三通、检修井三通支管内壁人工抹灰厚度为8 mm。

防腐层平整度：以不小于3 m 长的靠尺，沿管道方向向贴靠在管壁上，采用塞尺检查，防腐层表面和直尺间的缝隙应小于2 mm。

3.3 管道无毒环氧涂料内壁防腐

施工工艺要求：干膜总厚度为300±20 μm。涂层构成二底四面。

钢基表面预处理合格后，在4～6 h 内涂装完毕，每次涂装前对上一层进行质量缺陷检查，前道涂层实干后再涂下道涂层。

施工结束后，对管道首先进行涂膜外观检查，以确保表面均匀一致，无质量缺陷问题，用超声波测厚仪对干膜厚度进行检查，要求85%以上的测点达到设计要求。涂装完毕后要有专人进行看管，要保持涂层表面的清洁通风、严防人为和自然损伤，如有损伤及时按原涂装要求的120%（高出原涂装标准要求的20%）补涂。

4 施工中出现问题的处理

4.1 PCCP 接头防腐细小裂缝

在施工中发现PCCP 接头防腐施工后容易出现细小裂缝，经设计、监理、业主、施工单位议定：在接头水泥砂浆基层表面裂缝处涂刷聚硫密封胶底液、填补聚硫密封胶充分覆盖裂缝，完成封堵后涂刷两道无溶剂环氧煤沥青涂料，中间黏贴环氧煤沥青冷缠带一层，完成缠带后即再涂刷两道无溶剂环氧煤沥青涂料，每层涂料要表面表干后再涂刷下一道，这样经过处理的接头即可避免再次出现细小裂缝。

4.2 冬季低温质量保证施工

防腐施工进入低温季节的时候，应采取相应的施工保证措施，如：可采用暖棚升温并设置火炉加热，对搅拌水、骨料预加热；对钢丝管芯、钢板进行蒸养预热，有利于防腐材料表面的固化质量，可使防腐层附着力增强，且牢固可靠。

5 结论及建议

1）在有腐蚀性的地表水和土壤中管道施工需对管道进行防腐处理；

2）防腐成品管运至施工现场后要注意保护，应按照具体规范要求进行吊装，避免在卸车、吊装过程中造成管道外防腐的破损；

3）施工过程中采用中砂提高防渗性和强度，针对湿度大、含水量高的特点，采用外防腐湿喷工艺；

4）阴极防腐施工方案在PCCP 防腐施工应谨慎采用，保护钢带对预应力钢丝有明显不利影响；

5）在工程设计阶段需加强对施工方案的考察，可减少在实施阶段的方案变更。