内河航道钢板桩分区防腐研究

张俊杰

摘要：本文通过对内河环境下钢板桩的防腐措施分析，根据受力情况和腐蚀区域的不同，可以采用的分区防腐措施。即在钢板桩临水面水上区采用镀锌或氯化橡胶漆进行防腐，在泥下区和钢板桩临土面仅考虑涂刷两道普通油漆，满足运输及施工期防腐要求即可。在设计过程中，对于预留腐蚀层厚度宜根据钢板桩不同区域的腐蚀速率，分区进行计算。分区防腐措施的采用，不仅满足了钢板桩使用寿命的要求，而且也满足了节约工程成本，为钢板桩的广泛使用提供了有利的条件。

关键词：钢板桩；分区防腐；内河航道

1.传统内河钢板桩防腐措施及计算

传统的钢板桩设计中，由于淡水环境中腐蚀速率较低，因此，应用于航道淡

水环境中的钢板桩在设计计算时，在正常环境下仅考虑在钢板桩正反面的腐蚀

量，共设置2mm的防腐蚀层，并在水位变动区设置防腐涂层即可作为永久性工程使用。

2.钢板桩分区防腐措施及计算

在钢板桩的实际应用时，由于钢板桩结构的弯矩最大处并非腐蚀速度最快的区域，因而在钢板桩设计中，按照传统的淡水中的预留腐蚀量的考虑方法，不进行分区腐蚀量的计算，仅根据简单的腐蚀计算增加钢板桩的预留腐蚀量，便会造成一定的浪费。

以苏南运河某钢板桩工程为例，采用U型钢板桩+墙后土层锚杆的结构型式。

钢板桩型号采用WRU系列600宽冷弯U型钢板桩，桩顶高程▽6.2，桩底高程▽-9.8，桩长为16m, 钢材强度等级为Q345。墙后土层锚杆设置在▽2.8 处，土层锚杆与水平向夹角为20°。土锚采用分散压缩型土锚，总长16 米，间距为2.4米/根，钢绞线采用无粘结型，1×7 标准型-12.7-1860-II(GB/T5224-1995)，共4 束。

冷弯U型钢板桩在▽6.2～▽-1.0临水面采用镀锌防腐，其余部位仅涂防锈漆及面漆各两道；护岸结构断面如图1。

图1.钢板桩护岸结构图

根据计算钢板桩护岸弯矩图如图2。其中，最大弯矩所在高程为▽-1.75，最大弯矩值Mmax=213.12KNm，位于泥面以下。淡水钢板桩腐蚀速度最快的区域位于水位变幅区，该范围内最大弯矩为M=181.93KNm。

图2.钢板桩护岸弯矩图

方法一：按照原有钢板桩护岸计算方式。

（1）钢板桩腐蚀量。

根据公式（3.1.1）按照设计使用年限50 年考虑腐蚀余量，钢板桩临水面和

临土面平均腐蚀速度分别按0.04 mm/a和0.012mm/a考虑，镀锌防腐效率为80%，

镀锌防腐设计年限按照20年考虑。

Δδ=K[(1−P)t 1+(t−t1)]

其中：Δδ为使用年限t内，钢板桩所需要的预留单面腐蚀厚度；

K 为钢板桩单面平均腐蚀速度（mm/a）；

P 为保护效率（%）；

t1为防腐蚀措施的设计使用年限（a）；

t 为钢板桩结构的设计使用年限（a）。

Δδ临水=K[(1−P)t 1+(t−t1)]=0.04 (1−0.8)×20+(50−20) =1.36mm

Δδ临土=K[(1−P)t 1+(t−t1)]=0.012×50=0.6mm。

钢板桩腐蚀量为1.96mm。

（2）最小截面模量

其中，W为每延米钢板截面系数（cm3/m）；

Mmax 为每延米最大弯矩（KNm/m）；

[σ]为钢材容许应力，采用Q345，容许应力为230N/mm2；α为锁口效率，U型钢板桩取为0.9。则钢板桩考虑腐蚀量后最小截面模量为1029cm3/m

（2）截面选取

根据计算后最小截面模量的需要，则可采用WRU13-600宽冷弯U型钢板桩，

钢板桩截面厚度为10mm，该钢板桩在腐蚀2mm后剩余截面模量为1105cm3/m。

方法二：分区考虑钢板桩护岸防腐蚀计算。

根据钢板桩所在位置分为水位变动区和弯矩最大段，分段进行防腐蚀计算。

（1）钢板桩腐蚀量

水位变动区临土面和临水面腐蚀量合计为1.96mm，弯矩最大区腐蚀量合计

1.2mm，计算过程详见下表。

表1. 钢板桩腐蚀量表

位置	临水侧腐蚀量	临土侧腐蚀量	合计mm
水位变幅区		Δδ临土=0.012×50=0.6	96
水下区		Δδ临土=0.012×50=0.6	2

（2）最小截面模量

水位变动区最小截面模量为

弯矩最大区最小截面模量为

（3）截面选取

根据计算腐蚀量后最小截面模量的需要，则可采用WRU12-600宽冷弯U型钢板桩，钢板桩截面厚度为9mm。该钢板桩在腐蚀1.96mm后截面模量为976cm3/m，腐蚀1.2mm后剩余截面模量为1079cm3/m，可满足各区段钢板桩的最小截面模量需要。

该段钢板桩护岸最终采用WRU12-600宽冷弯U 型钢板桩，钢板桩截面厚度为9mm，该段护岸每延米钢板桩用量为1.865T；若按照传统防腐蚀计算采用10mm 厚WRU12-600冷弯U型钢板桩，则钢板桩用量为2046T。

采用分区防腐蚀计算方法进行钢板桩截面选取后，每延米可节约钢板桩0.181T，约占钢板桩工程量的10%。按照钢板桩5600元/吨测算，可节约工程费

用1013.6 元/m。

参考文献

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2.韩文礼,张劲松,等.码头钢板桩涂层防腐蚀技术[J]石油工程建设,2009 (12）.

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