牺牲阳极阴极保护施工方案.docx
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牺牲阳极阴极保护施工方案
钢桩牺牲阳极阴极保护工程施工方案
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Rev.0
1.工程概述
本工程阴极保护系统设计使用寿命15年，对引桥、码头、靠船墩、系缆墩、系泊栈桥全部共计393根钢管桩实施牺牲阳极保护。
本工程阴极保护工程共安装铝锌铟系牺牲阳极986块规格为（140+90）×（1535+1485）×120mm，毛重62.7kg/块，净重54.86kg/块；安装锌铝镉系牺牲阳极118块，规格：
为（180+160）×（600+650）×160mm，毛重123.4kg/块，净重119.4kg/块；安装腐蚀挂片12套，安装电位测量点30个，对安装完成的牺牲阳极块进行水下照相和电位检测。
2.编制依据
（1）招标技术文件；
（2）施工图设计图纸；
（3）BSEN12473-2000Generalprinciplesofcathodicprotectioninseawater；
（4）BSEN13174-2001Cathodicprotectionforharbourinstallations；
（5）DNV-RP-B401-2005CathodicProtectionDesign；
（6）BSEN12495-2000cathodicprotectionforfixedsteeloffshorestructures；
（7）BSEN13509-2003Cathodicprotectionmeasurementtechniques；
（8）EN15257-2007Cathodicprotection-Competencelevelsandcertificationofcathodicprotectionpersonnel；
（9）NACERP0387-99MetallurgicalandInspectionRequirementsforCastGalvanicAnodesforOffshoreApplications。
（10）《职业潜水员手册》
（11）《水下焊接与切割》
（12）ADCI《商业潜水与水下作业公认标准》第五版
3.施工组织机构及人员岗位职责
3.1组织机构图
3.2岗位职责
1）项目经理
●项目经理是施工过程中的决策人和主要组织者。
●调动各方积极性，保证工作安全、有效、顺利的进行；
●平衡各协作单位的关系，解决施工过程中出现的问题；
●对重大问题作出现场决策；
2）技术负责人
●按施工合同的要求，制定施工方案；
●与业主协调技术问题；
●协调安排、调整现场作业计划；
●负责整理和汇总现场报告；
●组织对阳极装焊结果的检查；
●负责组织对现场资料的收集和整理；
●参与编写总结报告。
3）安全监督员
●负责本次施工中的全部安全工作
●监督施工人员严格按操作规程作业，杜绝违章施工，
●检查设备，尤其是电气设备的安全情况，并负责记录，
●主持召开安全会议，并及时传达业主和工程师有关安全方面的指令，
4）潜水队长
●根据施工计划和施工技术要求，落实潜水作业计划，监督潜水作业，按照安全规则和技术要求进行；
●协助解决潜水员在水下发现的困难和技术难题；
●协助处理好各协作单位的关系；
●协助调整作业计划；
5）潜水焊接员
●按照施工方案和规范标准要求，执行施工计划，严格按照潜水作业计划和潜水焊接作业安全规则进行施工，确保施工质量应达到规定要求。
6）机电队长
●根据施工计划和施工技术要求，落实施工设备和施工材料，并负责施工设备和材料的运输和保管，配合潜水作业队施工，保证施工作业顺利进行。
7）机电队员
●根据施工计划和机电队长要求，落实各项工作任务。
4.主要施工方法
4.1牺牲阳极施工流程
4.2施工前准备
进行施工时，将牺牲阳极块、潜水设备和焊接设备全部放置在400t方驳上，连接调试相关设备，确保设备的正常安全运转。
4.3阳极块检焊脚校正
在阳极安装前，先进行外观检查，外观质量应符合有关标准要求，焊脚槽钢与阳极插片螺栓固定应牢固。
对阳极焊脚的精度进行检查校正，检查校正的方法为：
用平板放在阳极两个焊腿表面贴合，检查两焊腿的贴合间隙，间隙应不大于2毫米，超过2毫米必须进行校正。
阳极焊脚检查校正在陆地上进行，检查校正合格的阳极方可在海上安装。
4.4钢管桩焊点处涂层打磨清理
为保证焊接质量，对焊接点位置的海生物、杂物进行清除，敲除焊接位置防腐层，直到露出光洁的钢桩表面。
防腐清除的面积不能太大，刚好满足焊接要求为宜。
4.5阳极的下放定位
作业时，将牺牲阳极块吊放到雅马哈工作船上，用工作船穿梭钢管桩之间进行阳极吊放。
根据设计图纸要求，把事先计算好长度的阳极吊绳的一端围绕到钢管桩上，另一端固定在阳极焊腿上，然后从作业船上放下去，使阳极到指定标高的位置。
在安装锌阳极时，对泥面较高的桩，用吹沙设备进行开挖，直到满足设计要求的阳极体大于1/3部分在泥中。
放好阳极后，由潜水员下潜进行绑扎，用一根绳子将包括阳极块在内绕钢管桩一周，将阳极的两焊腿对钢桩绑紧，用相对细的绳子从阳极下焊腿兜上、收紧、放松阳极吊绳，这样也可使阳极两焊腿紧贴在钢桩上。
检查阳极就位情况，如焊脚槽钢与钢管桩贴合间隙大于3毫米，则作必要的修正。
4.6焊接设备调试
焊机为大直流逆变焊机，焊接电流400A~500A；空载电压80V以下，焊接电压在35～40V之间,正极接焊把线，负极接地线，焊把线上装有闸刀。
焊条采用水下专用“TS208”焊条。
4.7水下焊接
潜水员下水后，首先对绑扎的阳极进行检查，若不合格，先进行调整，合格后才进行焊接。
焊接自上而下进行，焊道与焊条保持一定的角度，平面向下15～20度，竖面倾斜25～35度。
焊接电流调至在160～180A间。
在开始引弧或焊接中途引弧时，引弧点通常提前10mm左右，待电弧引燃后，立即向焊接方向的反方向移到焊接点；灭弧时，不要马上移开焊条，在停焊位置稍停等灭后离开。
4.8焊接后的检查
潜水焊接员焊接结束，应对焊接结果进行检查，焊缝要求每个焊脚四面施焊，焊缝饱满，焊接长度大于80mm，焊接高度6~7mm，合格后转入下一个程序，未达到要求的需进行重新焊接或返修，直至达到技术要求。
当每块阳极焊接完毕后，派一名有检测资质的潜水员对焊接结果进行检测。
4.9水下录像
焊接完成后，对焊接的阳极的焊缝以抽检的方式进行水下录像检查，照相比例为牺牲阳极块总数量的5%~10%，抽样比例和录像位置由监理工程师指定。
4.10电位测量
按照设计要求，采用相对Ag/AgCl参比电极进行电位测量，对阳极安装1个月、3个月和1年之后分别进行电位检查，并做好测量记录。
4.11潜水方式
此次工作方式主要采用管供轻潜进行水下安装作业。
4.12腐蚀试片安装
为有效的测定本阴极保护系统下海水对钢管桩的腐蚀情况，设置12套腐蚀试片进行空白对比试验，其中引桥2套，码头10套。
腐蚀试片采用X65钢材，尺寸为85mm×45mm，厚度20mm。
每套腐蚀试片量为6块，其中3块试片处于保护系统下，3块与保护系统断开。
如图所示。
1--框架；2--三支点垫片；3—螺杆；4—螺母；5—隔套；6—试样
按批复施工图纸腐蚀挂片的分布，将试片框架按照图纸标示的位置固定在钢管桩水下部位，试片主要试验面与水平面垂直，并与水流方向平行。
3块处于保护系统下的试片通过电缆与钢管桩进行电性连接，连接处使用环氧树脂密封绝缘。
每个腐蚀试片建立一个标识卡（用于记录腐蚀试片的试验材料、试验地点、试验时间、标识号、标记图纸及重量等）。
腐蚀试片在规定的时间取出测量称重。
5.施工人员、设备及材料
5.1施工人员
序号
职务
人数
1
项目经理
1人
2
技术负责
1人
3
潜水监督
1人
4
潜水组长
2人
5
潜水员
7人
6
机电组长
2人
7
机电人员
2人
合计
16人
5.2施工设备
序号
设备名称
数量
1
400t方驳
1艘
2
雅马哈工作船
1艘
3
水下焊接设备
4套
4
水下照相设备
1套
5
电位仪
2套
6
自携式潜水装具
4套
7
管供装备潜水装具
2套
8
空压机
2台
9
潜水梯
3副
10
潜水电话
4台
11
救生衣
20件
12
水下吹泥设备
2套
5.3施工材料
序号
设备名称
数量
1
水下电焊把
10把
2
焊把线
200米
3
电源线
200米
4
电焊条（ts208）
400公斤
5
φ20棕绳
10捆
6
φ12棕绳
5捆
7
φ8棕绳
5捆
8
5#电池
20节
9
绝缘胶带
50卷
10
钢丝刷
50个
11
手锤
10个
12
对讲机
4个
6.质量保证措施
6.1牺牲阳极进场检验
在牺牲阳极进入施工现场时，技术、质量检验人员应验证所用牺牲阳极材料是由具有相应资质的厂家生产，出厂质量合格证或质量检验报告是否完备。
并确认其品种、规格型号是否符合产品标准和设计要求；检查现场储存和搬运条件是否能满足产品标准要求，防止阳极在存放及搬运过程中受到污染。
在牺牲阳极到达施工现场后，由技术、质量检验人员以及监理工程师对牺牲阳极的尺寸、重量、表面状态和化学成分进行现场或取样检查，其化学成分应符合产品标准的规定；尺寸、重量和表面质量应满足如下要求：
（1）牺牲阳极的长度偏差为±2%，宽度偏差为±3%，厚度偏差为±5%，直线度偏差不大于2%；
（2）每个牺牲阳极的重量允许偏差为±3%，但总重量不应出现负偏差；
（3）牺牲阳极的工作面应无氧化渣、毛刺、飞边等缺陷，牺牲阳极所有表面允许有长度不超过50mm、深度不超过5mm的横向细裂纹存在，但不允许有裂纹团存在；
（4）牺牲阳极的工作面允许有铸造缩孔但其深度不得超过阳极厚度的10%，最大深度不得超过10mm；
（5）牺牲阳极表面应保持干净，不应有油漆和油污。
（6）阳极上焊脚焊缝的长度、高度、饱满度必须符合设计要求。
（7）检查方法：
目视检查外观；用分度值1mm的钢板尺或钢卷尺测量外形尺寸；用感量不大于1kg的磅秤称量单个阳极重量。
检查数量：
牺牲阳极检查数量见下表。
牺牲阳极的检查数量表
检查项目
检查数量
外观
逐件检查
尺寸、重量
抽查数量不少于总数的5%，且不少于3件
化学成分
抽查数量不少于总数的1.5%，且不少于1件
6.2阳极安装质量控制
在牺牲阳极就位安装前，应由现场技术人员对阳极的规格、安装位置和安装标高进行确认，牺牲阳极的安装位置应符合设计要求，需变更安装标高时，应得到设计的书面确认并在竣工图中标明。
对于阳极安装高度的控制，以码头平台底标高为参照，用标杆或测绳精确控制。
焊接前水下工作人员把阳极焊脚与钢装接触位置的涂层凿除。
牺牲阳极必须牢固地焊接在被钢管桩上，与被保护钢管桩进行短路连接，确保其短路连接满足规定要求；水下电焊连接时，现场技术、质量检验人员应确认所用的水下焊条及焊接工艺应符合设计要求，潜水作业人员和水下电焊工具有相应的资质证书。
6.2.1水下照相检查。
（1）检查数量：
牺牲阳极总数的5%～10%。
（2）检测方法：
选定具有代表性的钢桩处，由专业潜水检测人员携带照相设备，对阳极焊脚焊缝进行照相检测，检测的重点是焊缝的长度、高度、饱和度及连续性。
当发现焊缝不满足设计要求时，则需立即采取补救措施，并增加检查数量。
（3）阳极块水下检测计划。
本工程安装阳极1104块，阳极块安装过程中根据现场海况和施工进度组织水下照相检查。
摄像次数可根据业主代表及监理工程师需要增减调整。
6.2.2保护电位的检测方法
（1）目的:
通过检测钢结构的保护电位，检查钢结构的电位是否达到有关规范及设计规定的电位值，从而确定钢结构的保护状况。
（2）检测仪器:
高内阻数字万用表（内阻大于10MΩ），最小分辨率1mV），Ag/AgCl参比电极
（3）检测方法
做好参比电极与仪表，仪表与被测钢结构之间的电连接，确保形成良好的通电回路。
参比电极放置到被测钢结构的表面附近，尽可能靠近被测位置，除非被测钢结构有良好的包覆层，否则电极不得与被测钢结构直接接触，保护电位测量原理如下图所示。
（4）评定标准:
当钢结构采用碳素钢或低合金钢时，保护电位应符合如下要求：
相对Ag/AgCl参比电极保护电位范围为不大于-800mV。
通过测定钢结构的保护电位，记录其数值，就可以了解保护系统的现状，判断钢结构是否处于正常保护状态，确定异常的部位并决定是否需要进行水下详细检查。
如发现保护电位达不到设计要求，应及时查明原因并采取有效的补救措施，确保系统发挥正常保护作用。
（5）电位检测计划。
对阳极安装5分钟、3个月和1年之后分别进行电位检查，并做好测量记录。
7.施工进度计划
本工程共计安装牺牲阳极块1104块，计划在70个工作日内完成。
施工进度横道图表
时间安排
施工进度/（日历日）
10
20
30
40
50
60
70
施工前准备
阳极焊接安装001－300
阳极焊接安装301－600
阳极焊接安装601－900
阳极焊接安装901－1104
竣工验收
清场、退场
8.安全保证措施
8.1人员培训与资质
8.1.1工程施工人员应接受相关专业知识和专业培训机构的培训，取得相应的技术、安全操作许可证；
8.1.2参加施工人员在施工前应接受安全教育，加强安全意识和自我保护意识，了解本次工程安全管理的内容及其他有关现场规定。
8.1.3施工人员应具备相应岗位操作资格证书。
8.2日常安全管理
8.2.1严禁强制身体状态不佳或对周边人员有妨碍施工人员参加施工活动。
8.2.2施工作业中随时清理现场，当天收工时应做到工完料净，特别是清理明暗火源，确保无危险隐患方可离开；
8.2.3所有物品和设备必须摆放整齐并随时听从管理人员的指挥进行移动和搬移；
8.2.4电缆、电气设备、电器开关应由专职电工接拆，非专职人员严禁操作。
8.3安全检查
8.3.1安全检查必须贯穿于开工前、施工中、完工后整个施工过程；
8.3.2开工前各级安全管理人员应对施工现场进行安全环境危害辨识，完善安全环境措施；
8.3.3施工过程中各级安全管理人员应严格安全环保措施的控制，监督、检查、指导操作人员的安全环保措施执行，及时发现并纠正违章人员的不安全行为；
8.3.4完工时按施工计划和标准检查、确认项目是否达标。
8.4控制其它危险源的保障措施
8.4.1潜水员，水下焊接人员等特殊工种持证上岗。
8.4.2所有劳保用品、绳索、导链、用电设备使用前必须接受检查，合格才能得以使用。
8.4.3安全检查着重于主要危险源重的内容，并围绕这个问题同时抓好其它方面的安全工作，按安全体系要求，做好每一个检查记录。
8.4.4每一级安全岗位认真执行各自职责，保证安全体系有效运行。
8.4.5凡进入现场的施工人员必须戴好安全帽，合理使用劳保用品。
8.4.6施工电气设备要做到“一机”“一闸”“一漏保”，必须使用标准的配电箱，钥匙由专职电工保管，接电一律由电工操作，用电作业必须符合安全规范及操作规程要求。
8.4.7现场设专职安全员一名，负责检查监督现场安全工作。
8.5水下焊接注意事项
◆海况、潮汐情况，潮水的速度和方向，天气预报；
◆水下能见度，特别是工作件上没有沟纹可循时；
◆安装设备；
◆确保焊接发电机的电压是可变的；
◆测定电流强度；
◆根据不同的安装深度，确定焊接装置的正确的电压值；
a）仰焊；
b）向上焊接；
c）俯焊；
d）调整电压，以适合作业深度；
e）检查所有的接头以及焊枪是否很好地加以绝缘；
f）检查正在使用的电极是否正确，这种电极是否防水，以及是否被贮藏在某种容器内干燥，以备后用；
◆提供一个可在上面进行焊接的固定台架或工作平台；
◆正确清洁钢管桩表面，要擦去表面覆盖物、锈蚀物或海洋生物，擦到金属发亮为止；
◆将地线夹固定到被焊接工件上。
8.6水下焊接安全措施
⏹高压直流电和低压直流电的电源都必须绝缘；
⏹开始操作之前，焊接机机架必须接地；
⏹开始操作之前，所有电接头必须清洁，并牢固连接；
⏹只能使用特制的水下焊枪；
⏹焊枪和电缆上的接头都必须完全绝缘；
⏹只有在不通电时才能调换或固定电极；
⏹不准把电极夹对准自己；
⏹不得使潜水装具上的任何金属部分与电极接触。
⏹实际焊接以外的任何时候都必须切断电源。
没有潜水员或焊接员的特别指令，信号员不得关闭电路。
地线必须放在适当的位置，以免潜水员处在电极和工作件之间，成为次要电路的一部分。
⏹自始至终要戴橡胶手套，使双手绝缘，尤其是在进行湿式焊接时。
⏹自始至终要戴合适的焊接护目镜来保护眼睛。
⏹检查潜水装具的金属部分是否有电蚀的现象。
⏹在确信焊接区附近不存在有受到焊接所发出的热的影响的危险物质之前，不得进行焊接。
8.7制定应急预案
制定人员落水及潜水事故预案，一旦出现事故，立即启动应急预案，实施救助。
9.环境保护措施
9.1环境保护原则
⑴坚持管生产必须同时管环境保护的原则；
⑵坚持生产与环境保护同步实施的原则；
⑶坚持全员负责环境保护的原则。
9.2环境保护目标
保证本工程所有施工活动在环境优良的情况下进行,采取有力措施以预防和消除任何因施工造成的环境污染。
9.3环境保护管理组织机构
9.3.1成立环境保护管理小组，由项目经理及各施工队长组成，项目经理任环境保护管理小组组长。
9.3.2环境保护管理小组的职责
Ø认真贯彻执行施工合同中关于环境保护政的规定；
Ø定期研究解决施工中环境保护难题；
Ø组织环境保护检查，总结与推广环境保护的先进经验；
Ø提出对责任人的奖、罚意见和改进措施。
9.4施工中的环境保护措施
9.4.1加强对施工人员环保意识的教育。
提高职工对环境保护重要意义的认识，人人自觉遵守环境保护法，做好环保工作。
9.4.2所有施工船舶、机械和作业人员不得向海中排放污水、油污和各种废弃物。
9.4.3作业现场保持清洁整齐，安全防护设施完善，垃圾、废弃物集中堆放，并运至指定地点抛弃，做到工完料净场地清，垃圾日产日清。
工程完工后，及时拆除、清理施工现场的临时设施。
9.4.4施工材料、机具要存放整齐、场地要清洁。
材料堆积场地道路畅通，材料按品种、等级、规格、定量码放整齐，所有物资实行明码挂牌，标志醒目。
施工机械设备停放整齐，及时维修保养，以保持机械设备完好的技术状况。
9.4.5建立环境保护规章制度，设专人监督执行，做到责任明确、奖罚分明。
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