方案--天然气管道牺牲阳极法阴极保护方案

石武客专XXX特大桥跨天然气管安全保护及排流方案中铁X局石武客专河南段项目部2008年11月一、工程概况石武客专XX大桥130-131#墩，。

与天然气管道形成“十”字交叉口。

根据调查，位于大XX大桥130-131#墩天然气管，管径377mm，天然气管埋深1.3m左右（管顶至地面）。

二、总体保护方案根据设计要求，开挖至燃气管下0.9m。

在天然气管两侧各实施一道钢筋砼支撑墙，支撑墙厚0.3～0.4m，支撑墙距天然气管外壁 1.01m。

两道支撑墙之间全部回填中粗砂。

在管顶以上0.38m高处放置盖板，盖板搁置于支撑墙上，盖板厚0.35m。

由此，盖板与支撑墙形成桥梁体系，路面受力传递至盖板，力再由盖板通过支撑墙及其基础，传递至天然气管下的土体中。

整个受力系统不经过天然气管，最大限度的保证了天然气管的安全。

保护天然气管的桥梁系统深度2.47m，宽度4.8m，总长12m。

基坑采用人工开挖。

人工开挖的操作人员之间，必须保持足够的安全距离。

由于基坑开挖的深度大于天然气管的埋深，故基坑开挖后，必然存在天然气管腾空的现象。

天然气管因底部覆盖物掏空后，管道会产生较大的挠度，从而引发安全问题。

为应对该安全问题，拟在10m范围内，在人工开挖暴露出天然气管后，在管道两侧打入3对4m的钢板桩，每对间隔3m左右。

在每对钢板桩上应连接一道钢管，燃气管采用钢丝绳吊起后，钢丝绳支撑于钢管。

在保证天然气管安全的基础上，并根据支撑墙基础尺寸，钢板桩距天然气管边0.25m。

钢板桩顶低于盖板底，支撑墙施工完毕，黄砂回填至天然气管后，撤掉钢丝绳，切割掉钢管，钢板桩则保留在基坑中。

基坑开挖后，若遇水，则需将水排干后，方可施工。

为保证回填质量，回填砂采用中粗砂。

排流采用固态去耦合器排流，具有降低感应电压效果好、维护方便、适用性强的优点。

防腐蚀采用牺牲阳极装置。

绝缘防护处理采用环氧树脂玻璃钢防腐。

三、施工工期本次工程预计工期为60天，盖板需提前制作完成。

四、施工方案（一）混凝土结构工程施工流程图：测量放样→开挖基坑→浇筑素垫层→钢筋绑扎→竖立模板→混凝土浇筑→混凝土养护→拆除模板→基坑回填①、施工准备按图纸要求测放天然气管中心桩，定出基坑开挖的纵横轴线控制桩。

②、基坑开挖挖土前按施工图放好中心线及承台纵横轴线，按要求引测好水准点。

挖土采用人工开挖，土方全部外运。

基坑开挖根据施工现场的土质条件，基坑内采用明排水，四周设排水沟，两角设集水井，利用潜水泵抽水。

挖土深度由专职人员控制，挖土过程中如出现超挖，即按有关规定处理。

③、钢筋加工由于现场施工区域狭小，无法在现场制作钢筋，只能在场外制作完成后，运作现场安装。

钢筋加工制作前应根据工程施工详图按不同的构件部位列出配料单，作为钢筋加工的依据。

钢筋表面应洁净，使用前应将表面油漆、油污、锈皮、鳞锈等清除干净。

钢筋应平直、无局部弯折，钢筋中心线同直线的偏差不应超过其长度的1%。

成盘的钢筋或扭曲的钢筋均应矫直后使用。

钢筋的切割、弯曲应遵照规范的规定执行。

钢筋的安装位置、间距、保护层及各部分钢筋大小的尺寸应符合施工详图的规定。

在已架设好的钢筋结构中，不应再沾有泥土、有害的铁锈、松散的铁屑、油漆、油脂或其他有害物质。

为保证砼保护层的厚度，在模板与钢筋之间设置强度不低于结构物设计强度的砼垫块。

垫块埋设铁丝与钢筋扎紧，垫块应相互错开，分散布置。

在各排钢筋之间应用短钢筋支撑以保证位置正确。

④、模板加工及安装模板应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠的地承受砼的自重和侧压力以及在施工过程中所产生的荷载，并应牢靠地维持原样，不移位，不变形。

木模所用木材不低于二等木材。

支撑墙采用木模组合，背面用脚手钢管为横竖围囹，用脚手钢管组合成桁架作为侧向底支撑及斜撑。

模板在使用后或浇砼之前应清洗干净，为加速拆模，在模板内测涂刷脱模剂，但不宜采用油质类隔离剂，并严禁各种隔离剂玷污钢筋与砼接槎处。

模板安装必须按砼构筑物的施工详图测量放样。

模板的钢拉杆采用Φ16钢筋，并保证拉条与锚环的连接牢固，同时保证预埋在下层砼中的锚固件在承受荷载时具有足够的锚固强度。

模板应在砼达到设计强度的50%以上时方可予以拆除。

⑤、混凝土工程结构混凝土采用C30商品混凝土。

工程各个部分工程的施工根据控制工期的要求，每个结构部位砼一次浇捣完成。

⑴、砼的拌制和运输商品混凝土在运输到浇筑地点进行塌落度测试，应符合配合比规定。

⑵、砼的浇筑在气候条件不适宜，无法进行正常作业时，不应进行混凝土施工，混凝土在施工过程中，直到硬化之前不使其表面经受流水作用。

混凝土浇筑前，模板应保持洁净和湿润。

在浇筑混凝土之前，应详细检查浇捣仓的模板、钢筋、构件、钢筋保护层、垫块、止水设施和有关其他浇筑准备工作等，按施工详图和规范的规定执行，并做好记录。

⑶、砼的振捣浇筑混凝土使用插入式振捣器，捣实到可能的最大密实程度，但应避免过度。

每一位置的振捣时间以混凝土不再显著下沉、不出现气泡，并开始泛浆时为准，后徐徐提出，不留空洞。

振捣操作应严格按规定执行。

振捣器离模板的垂直距离不应小于振捣器有效半径的1/2，并不得碰触钢筋及预埋件。

混凝土浇筑期间，如果发生表面泌水较多，应及时清除，并研究减少泌水的措施。

严禁在模板上开孔赶水，以免带走灰浆。

浇筑过程中，应随时检查模板、支撑等稳固情况，如有漏浆、变形或沉陷，应立即处理。

应检查钢筋的位置，如发现移动，应及时校正。

同时，应及时清除沾附在模板、钢筋面的灰浆。

顶层混凝土浇筑完毕后，应立即抹平，排除泌水，待定浆后再抹一遍，防止产生松顶和表面干缩裂缝。

混凝土表面的所有缺陷应及时进行修补。

立模浇筑的混凝土缺陷应在拆模后24小时内完成修补。

任何蜂窝，凹陷或其他损坏了的有缺陷的混凝土，应及时进行处理。

修补时，应预先清除干净，再用砂浆、混凝土或规定的材料重新整补修饰。

填补部分应加强养护，或用薄膜封盖密封，避免水气蒸发，致使砼表面产生龟裂。

并使之与周围外露混凝土表面融为一体，颜色接近，无明显痕迹，不应有收缩缝。

混凝土浇注成型后的偏差及平整度等应满足规范的规定。

⑷、砼的养护混凝土浇筑完毕后，混凝土终凝后，采用洒水等养护措施，使混凝土表面经常保持湿润状态。

混凝土表面一般在浇筑12~18小时内即可开始养护，但在炎热或干燥气候情况下应提前养护。

早期混凝土表面应采用能经常保持水饱和的覆盖物进行覆盖（如麻袋、草包），避免太阳光的暴晒。

混凝土养护不得少于规范的规定。

重要部位和利用后期强度的混凝土，以及炎热或干燥情况下，应延长养护时间，一般不得小于28天。

⑥、基坑回填基坑回填采用中粗砂。

支撑墙混凝土强度达到设计强度70%以上方可回填黄砂。

（二）排流接地根据已建工程经验，在管道和强电线路不能满足安全间隔的区域内，管道最可行的防护方案是接地。

理论和测试均表明在电压高峰值区域对管道进行接地是有效方法。

但接地的前提条件是：不能与管道的阴极保护发生冲突，影响阴极保护系统的保护范围和效果。

固态去耦合器加接地体方式是国外应用较普遍的方式，也是NACE SP0177-2007标准和加拿大管道腐蚀研究会的专题研究报告PR-262-9913《交流接地对阴极保护的影响报告》中推荐的方式，在西气东输二线和晋东南1000kV特高压交流试验示范输电线路工程中应用，由于其低阈值电压（-2V/+2V）和雷电冲击漏泄电流量大（100kA）的特点，具有降低感应电压效果好、维护方便、适用性强的优点，但相对成本较高。

考虑到在“能源公共走廊”内管道和铁路两者安全的重要性，采用固态去耦合器加接地体的排流防护方案。

根据本工程的具体情况，在综合考虑环境条件、排流需求量等因素，采取在130#-130#交叉影响区域设置3台固态去耦器，分布情况为：在靠近交叉点处1台，两侧距交叉点约1-2km 处各1台。

固态去耦合器具备既不泄漏管道上的阴极保护电流，又能起到持续排流和防雷电流冲击的双重作用，将管道交流干扰电压降到允许的范围值内。

（三）牺牲阳极装置牺牲阳极法阴极保护施工安装程序简述如下:袋装阳极制作→阳极床定位→阳极床开挖→阳极埋设→阳极浇水浸透饱和及各参数测试→阳极通电点处理及焊接→通电点导通测试→通电点补口防腐(补口处防腐材料与管体防腐材料是匹配的) →阳极回填→标记记录。

牺牲阳极法的施工:1锌阳极安装1.1牺牲阳极的施工：牺牲阳极土壤中的施工，包括埋设前的组装、阳极的填充和埋高。

1.2锌阳极与阳极电缆的组装阳极与电缆之间的联接采用锡焊。

在焊接点上涂覆环氧涂料，加缠电工胶布和绝缘胶带，再包覆热收缩套，并再缠胶带保护。

必须保证焊接牢固并且绝缘性能良好。

1.3阳极安装前准备在组装牺牲阳极之前，应检验阳极表面是否有油污和氧化物。

牺牲阳极表面的油污和氧化物能降低阳极的活性，影响阳极电流的发生，所以阳极表面如存在油污和氧化物，应采用砂纸将阳极表面打磨干净。

填料包的组装可在室内或现场进行，应保证阳极四周的填料厚度一致、密实，各边厚度不小于50mm。

填料应调拌均匀，不得混入石块、泥土、杂草等。

每支阳极需用填料约50Kg。

1.4阳极电缆与PCCP管的连接电缆与管道的焊接可以采用铝热焊法、电焊或铜焊，无论哪种焊接手段都要求：焊接牢固，焊缝均匀，焊接点电阻要求小于4×10－4Ω，焊接点强度大于焊接后铜芯电缆的承载力。

焊接完成且温度降低后进行焊缝检查，合格后对焊接部位、裸露钢片、铜导线进行补口，补口材料采用环氧煤沥青和玻璃布。

在电位测试装置处，阳极电缆与管道测试电缆在测试桩内连接。

阳极电缆敷设时应留有足够余量，在焊点及其他连接处预留蛇形弯，防止电缆或焊点受力拽脱。

1.5阳极埋设当管道的安装与锌阳极埋设同步进行时，牺牲阳极的埋设位置，与管道外壁距离为1.5米左右，最低不应小于0.3m。

阳极可埋设在管道的侧方或侧下方,视现场具体工况条件，可选择立式或卧式埋设。

埋设深度必须在冻土层以下，一般要求与管道深度一致。

对于已安装完的管道，阳极埋设可在管道中心位置，使得阳极包的中心位置与管道中心位置在同一高程上，施工采用人力钻孔的施工方法。

钻孔直径为Ф400，阳极包采用竖向布置。

1.6 阳极床浇水阳极填料包放入阳极坑后，对坑内浇水，坑内水位必须完全浸没填料包，且坑内积水必须保持一段时间，以便彻底浸填料包。

1.7阳极床回填阳极床回填时，应向阳极床内回填细土，禁止向坑内回填沙石、水泥块、塑料等杂物。

过河管道部分镁阳极安装要求对于已安装完的管道，阳极埋设可在管道中心位置，使得阳极包的中心位置与管道中心位置在同一高程上，施工采用人力钻孔的施工方法。

钻孔直径为Ф400，阳极包采用竖向布置。

1.8阳极床浇水阳极填料包放入阳极坑后，对坑内浇水，坑内水位必须完全浸没填料包，且坑内积水必须保持一段时间，以便彻底浸填料包。

1.9阳极床回填阳极床回填时，应向阳极床内回填细土，禁止向坑内回填沙石、水泥块、塑料等杂物。