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【行业在线】交通基础设施腐蚀现状分析
发布时间:2024-11-14 17:18阅读:
       我国交通基础设施规模存量巨大,发展稳定,码头、桥梁等建造技术都取得了突破性进展。随着我国基础设施投产年份的增长,交通基础设施结构腐蚀防护问题不断凸显。相对于发达国家,我国尚缺乏主动的腐蚀防护意识,先进的腐蚀控制技术没有得到积极的推广和应用,各类由腐蚀引起的交通基础设施破坏的事故触目惊心,严重地影响到社会经济的发展。
       基础设施的腐蚀防护问题一直受到广泛关注,国内外学者在交通基础设施腐蚀防护方面做了大量的研究工作和生产实践,主要关注于码头钢管桩、码头钢混结构、钢筋混凝土桥梁、公路桥涵腐蚀的成因、类型以及防护措施,对腐蚀防护成本的关注度明显不足。
        随着我国基础设施投产年份的增长,交通基础设施的腐蚀防护问题不断凸显,全国各地区、各级行业主管部门、建设单位逐渐开展了一些调查和分析工作。笔者收集、整理数据,分析阐述了国内外交通基础设施腐蚀防护的基本情况和成本投入情况,对于交通基础设施腐蚀防护工作的宏观分析、统筹规划、项目方案设计及实施具有积极意义,为交通领域的腐蚀防护工作提供参考。
 
1国内外交通基础设施腐蚀情况分析
1.1港口码头腐蚀情况分析
       港口码头多以钢筋混凝土结构为主,沿海码头混凝土内钢筋锈蚀现象十分普遍,尤其是以水位变动区、浪溅区及水上区域更为突出。据调查,美国建筑材料的腐蚀损失中与钢筋锈蚀相关的损失高达40%。
       我国交通运输部曾针对不同区域、不同建设年代的沿海码头,组织了多次的调查工作,部分码头腐蚀情况见图1。调查的区域包括华南、华东以及北方地区,调查的码头对象建设年代包括1986年以前、1986—1996年以及1996年之后。调查后的主要腐蚀情况见下表。调查结果发现:码头结构物耐久性的提升与耐久性相关标准的完善、高性能混凝土的应用、腐蚀防护措施的应用以及设计施工水平的提高息息相关。
1.2公路桥梁腐蚀情况分析
       目前,发达国家的桥梁已进入维护高峰期,需维修桥梁占比达到25%~39%。国际上普遍关注的桥梁问题包括结构损伤、功能退化以及承载力不足等。美国、欧洲国家桥梁多且老龄化,每年需要大量维修成本和更换成本。据FHWA预测,未来美国每年需要维修资金达200亿美元以上(ASCE,2013)。欧洲国家国有桥梁仅占桥梁总数的一小部分,例如法国仅占10%,每年桥梁维修费用为0.73亿~3.18亿欧元,年更换费用为60亿~300亿欧元。
       2006—2012年交通运输部“桥梁耐久性关键技术研究”重大专项对我国13个省份的132座桥梁的耐久性进行了专项调研,并对我国西部各省区及部分东部沿海省区的1200余座混凝土桥梁技术状况及病害资料文献进行整理分析,同时对我国31个省、直辖市或自治区的253个公路桥梁管理部门进行函调,开展了一次大规模的公路桥梁技术状况调查统计工作。对我国65万余座桥梁,按级别进行了技术等级划分,根据我国《公路桥梁技术状况评定标准》技术状况等级为四、五类的桥梁不能保证其正常使用,甚至会危及桥梁安全,所以急需大修、加固改建甚至重建。调研结果表明:随着道路行政等级的提升,四、五类桥梁占比从24%减少到1%。在所有调查桥梁中,四、五类桥梁(需维修加固桥梁)占比14.21%。
       桥梁腐蚀中,拉吊体系腐蚀是重点问题。拉吊体系主要的腐蚀现象有:PE护套开裂、防水罩失效、锚头进水和拉索锈蚀断裂等 。梁式体系和其他体系中桥墩、桥梁和桥塔等部位的钢筋混凝土腐蚀问题也较为严重。混凝土的腐蚀现象主要有混凝土保护层剥落和钢筋锈蚀,我国东部沿海地区位于水位变动区、浪溅区的墩柱腐蚀现象最为严重。桥梁钢筋护凝土的腐蚀会严重影响桥梁的耐久性,降低其使用年限。根据2004年对东南沿海公路桥梁耐久性调查发现,梁式体系的主梁和支座等上部结构的耐久性损害占总体损害的比重最大,桥墩、基础等下部结构的耐久性损害比重位居其二。

2腐蚀防护成本情况
2.1我国腐蚀成本总体情况
       我国开展过两次大规模的腐蚀调查,1999年“中国工业与自然环境腐蚀问题调查与对策”项目中提出,1999年-2001年我国年腐蚀损失约为5000亿元,间接腐蚀损失是直接腐蚀损失的1.5~2.0倍;2015年“我国腐蚀状况及控制战略研究”项目中提出,2014年我国腐蚀成本(包括直接和间接成本)约为21278.2亿元,约占当年国内生产总值(GDP)的3.34%。从防腐技术统计口径,各类技术的腐蚀成本比例见下图。
2.2我国交通基础设施防腐蚀投入
       “我国腐蚀状况及控制战略研究”项目对2014年基础设施防腐蚀总成本(包括新建基础设施的防腐蚀费用和老旧基础设施的维护费用)测算为814.5亿元,占各行业防腐蚀总成本的7%。其中公路桥梁防腐蚀成本624.7亿元、港口码头防腐蚀成本总计26.3亿元。据2014年交通行业发展统计公报,当年公路建设投资15460.94亿元和水运建设投资1459.98亿元,公路桥梁腐蚀成本占当年公路桥梁行业建设投资总额的4.0%,港口码头腐蚀成本占当年水运行业建设投资总额的1.8%。
       根据舟山跨海大桥养护规划及投入情况,48km的五桥一线20a内总养护费用约20亿元,合计每年平均养护费用约1亿,折算年度单位里程养护费用约为215万元/(a·km),其中路基路面养护费用约占比60%,其他桥梁、涵洞、隧道的结构、机电等养护费用大部分与腐蚀等耐久性维护相关,约占比40%。其中,西堠门大桥是我国最长的悬索桥,主跨1650m,其养护项目中大部分与腐蚀防护相关。表7为2015年西堠门大桥腐蚀状态年度常规检测病害情况,表8为西堠门大桥构件养护规划情况。
 
 
3  结语
       1)沿海码头混凝土内钢筋锈蚀现象普遍,尤其是以水位变动区、浪溅区及水上区域更为突出。
       2)发达国家桥梁已经进入了维护高峰期,我国四、五类桥梁占比逐渐提升,即将进入维护高峰阶段。
       3)交通基础设施腐蚀成本巨大,2014年我国基础设施防腐蚀总成本为814.5亿元,占各行业腐蚀总成本的7%。其中公路桥梁腐蚀成本624.7亿元,占行业投资总额4.04%;港口码头腐蚀成本26.3亿元,占行业投资总额1.8%。
       4)国内外实践经验及调研数据表明,采用先进腐蚀防护技术、提升主动腐蚀防护意识可以显著降低腐蚀成本。我国交通基础设施即将进入维护高峰阶段,重视全生命周期腐蚀成本概念意义重大。


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