隨著我國沿海交通基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，跨海大橋作為連接沿海地區(qū)的核心樞紐，長期處于海洋腐蝕環(huán)境中，鋼筋銹蝕問題成為影響橋梁結(jié)構(gòu)安全與服役壽命的關(guān)鍵隱患。某沿海跨海大橋建成服役12年后，橋梁樁基、橋墩等水下及潮差區(qū)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯混凝土開裂、剝落現(xiàn)象，鋼筋銹蝕速率超標，嚴重威脅橋梁運營安全。為解決這一問題，項目采用外加電流陰極保護技術(shù)，結(jié)合前期精準勘察與科學方案設(shè)計，實現(xiàn)了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的長效防腐保護，現(xiàn)將工程詳情總結(jié)如下。

該跨海大橋全長8.6km，主橋為雙塔斜拉橋，引橋為連續(xù)梁橋，主要保護對象為橋梁樁基、橋墩、承臺等水下及潮差區(qū)結(jié)構(gòu)，保護總面積約28000㎡。該區(qū)域?qū)儆诘湫偷暮Ｑ蟾g環(huán)境，海水氯離子含量為3.2%~3.8%，pH值為7.8~8.2，潮差區(qū)受海水反復浸泡與沖刷，腐蝕最為嚴酷，同時存在船舶航行及港口機械產(chǎn)生的雜散電流干擾，進一步加速了鋼筋銹蝕。前期勘察工作嚴格遵循GB/T 39154-2020《金屬和合金的腐蝕 混凝土用鋼筋的陰極保護》規(guī)范要求，分三大模塊開展勘察工作，為方案設(shè)計提供精準數(shù)據(jù)支撐。

結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀勘察方面，采用目視檢查與專業(yè)檢測相結(jié)合的方式，全面排查混凝土結(jié)構(gòu)缺陷，發(fā)現(xiàn)樁基、橋墩潮差區(qū)存在多處縱向裂縫，最大裂縫寬度達0.35mm，部分區(qū)域混凝土剝落深度超過50mm，露出銹蝕鋼筋；采用鉆芯法檢測混凝土抗壓強度，實測值為32.5MPa，滿足設(shè)計要求，但混凝土密實度不足，抗?jié)B性能較差；采用酚酞試劑滴定法測定混凝土碳化深度，潮差區(qū)碳化深度達45mm，超過鋼筋保護層厚度（35mm），鋼筋鈍化膜已被破壞。腐蝕環(huán)境勘察方面，重點檢測海水氯離子含量、溫度及混凝土內(nèi)部氯離子滲透深度，潮差區(qū)混凝土內(nèi)部氯離子含量達1.2kg/m3，遠超臨界值（0.6kg/m3）；檢測雜散電流強度為0.8~1.5A/m2，存在明顯雜散電流干擾；同時排查周邊金屬構(gòu)筑物分布，明確橋梁與港口碼頭的距離及連接方式，避免保護系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。鋼筋參數(shù)勘察方面，采用鋼筋探測儀檢測鋼筋分布與規(guī)格，樁基鋼筋直徑為25mm，間距為150mm，保護層厚度為35~40mm；采用鋼筋銹蝕儀檢測鋼筋銹蝕速率，潮差區(qū)鋼筋銹蝕速率達0.32mm/a，屬于嚴重銹蝕級別；測定鋼筋之間的連接電阻，確保電連續(xù)性良好，無斷點存在。

結(jié)合前期勘察數(shù)據(jù)，方案設(shè)計遵循“針對性強、長效穩(wěn)定、經(jīng)濟合理”的原則，重點優(yōu)化保護參數(shù)、組件選型及施工工藝。保護參數(shù)設(shè)計方面，普通鋼筋保護電位控制在-850mV~-1100mV（相對于飽和硫酸銅參比電極CSE），潮差區(qū)等重點保護區(qū)域保護電流密度選取35~50mA/㎡，一般保護區(qū)域選取25~35mA/㎡，總保護電流計算為860A；保護系統(tǒng)設(shè)計壽命與橋梁剩余設(shè)計壽命匹配，為35年，明確每5年進行一次全面維護，每年進行兩次常規(guī)巡檢。系統(tǒng)組件選型方面，輔助陽極優(yōu)先選用耐海水腐蝕的MMO鈦陽極，潮差區(qū)采用線狀MMO鈦陽極，間距控制在1.8~2.0m，水下區(qū)域采用塊狀MMO鈦陽極，布置密度為1.2塊/㎡；參比電極選用Ag/AgCl參比電極，每個保護分區(qū)布置3支，確保精準監(jiān)測鋼筋電位；恒電位儀選用數(shù)控高頻開關(guān)型，具備恒電位、恒電流雙模式調(diào)節(jié)功能，具備遠程監(jiān)控、過載保護及數(shù)據(jù)存儲功能，戶外安裝采用防水防塵外殼，防護等級達到IP65；電纜選用耐海水腐蝕的鎧裝銅芯電纜，接頭采用防水密封處理，避免海水侵蝕。

施工工藝方面，制定科學合理的施工流程，避免對橋梁結(jié)構(gòu)造成二次損傷。首先進行表面處理，對混凝土開裂、剝落區(qū)域進行修補，清除表面浮漿、油污及銹蝕產(chǎn)物，采用專用修補材料填補缺陷，確保混凝土表面平整；隨后進行陽極安裝，線狀陽極采用嵌入方式敷設(shè)，與鋼筋凈距不小于5cm，塊狀陽極采用膨脹螺栓固定在混凝土表面，確保安裝牢固；參比電極埋設(shè)在混凝土保護層中部，緊貼鋼筋外側(cè)，安裝后進行密封性檢測；電纜敷設(shè)遵循“三線分離”原則，陰極電纜、陽極電纜、參比信號電纜分別穿管敷設(shè)，避免信號干擾；最后進行恒電位儀安裝與系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)節(jié)輸出參數(shù)，使鋼筋電位達到設(shè)計保護范圍，檢測保護電流分布均勻性，排查系統(tǒng)故障。施工過程中，加強質(zhì)量控制，每道工序完成后進行驗收，確保施工質(zhì)量符合規(guī)范要求。

系統(tǒng)投入運行后，建立完善的監(jiān)測與維護機制，實時監(jiān)測鋼筋電位、保護電流、電壓等參數(shù)，每季度進行一次數(shù)據(jù)匯總分析。運行3年后的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，鋼筋電位穩(wěn)定在-880mV~-1050mV，符合規(guī)范要求；鋼筋銹蝕速率降至0.02mm/a以下，腐蝕得到有效抑制；混凝土表面無新開裂、剝落現(xiàn)象，原有裂縫得到有效控制。該工程的成功應用，驗證了外加電流陰極保護技術(shù)在沿海跨海大橋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的有效性，為同類沿海橋梁的防腐保護提供了可借鑒的工程經(jīng)驗，同時也體現(xiàn)了前期勘察與方案設(shè)計對保護效果的決定性作用。