井式井内阴极保护测试桩的埋设需要注意哪些地质条件?

  • 发布时间:2025-06-17 16:22:29,加入时间:2025年05月13日(距今35天)
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在埋设井式井内阴极保护测试桩时,地质条件的适配性直接影响测试桩的稳定性、参比电极的有效性及管道保护效果。需从土壤类型、电阻率、含水率、腐蚀性、地形地貌等多维度评估,具体注意事项如下:

一、土壤类型与力学稳定性

避开高流动性土壤

1. 避免在流沙层、淤泥质土或回填土区域埋设,此类土壤孔隙率高、压缩性大,易导致测试井沉降或倾斜。若无法避开,需先进行地基处理:

1. 采用砂石垫层法(铺设 300mm 厚级配砂石)并分层夯实,压实系数≥0.94;

2. 测试井基础改用钢筋混凝土筏板基础(厚度≥500mm),增大支撑面积,防止不均匀沉降。

适应硬质地层的特殊处理

1. 在岩石层或卵石层施工时,需采用机械钻孔(孔径比井体直径大 200mm),孔壁用水泥砂浆抹平(厚度 20~30mm),避免井体与岩石直接摩擦导致破损。若岩石层含裂隙水,需在井体外侧包裹防水卷材(如 SBS 改性沥青),防止水分渗透腐蚀井体。

二、土壤电阻率与腐蚀性评估

电阻率对监测精度的影响

1. 当土壤电阻率ρ>50Ω·m时,需在测试井周围设置降阻措施

1. 埋设镁合金牺牲阳极(规格 Φ110mm×1500mm),与测试桩间距 3~5m,降低土壤电阻;

2. 采用降阻剂包裹参比电极(如膨润土基降阻剂,电阻率≤5Ω・m),确保电位信号传输稳定。

土壤腐蚀性分级应对

1. 测试井体选用316L 不锈钢或玻璃钢材质,内壁涂覆环氧粉末涂层(厚度≥300μm);

2. 参比电极外套增加钛金属保护套,防止陶瓷罐被酸性介质腐蚀;

3. 井内所有金属部件(如支架、螺栓)需采用锌镍合金镀层,盐雾测试≥1000 小时无锈蚀。

三、地下水与含水率控制

高水位地区的防水设计

1. 地下水位高于测试井底部时,需采取抗浮措施

1. 井体采用配重式结构(底部浇筑 200mm 厚混凝土配重块,密度≥2500kg/m³);

2. 井壁设置止水环(钢板厚度≥10mm,间距 500mm),防止地下水渗透;

3. 井底安装自动排水泵(启动水位距井底 100mm),避免电极浸泡。

含水率波动的影响

1. 在季节性干旱地区(含水率波动≥15%),需确保:

1. 参比电极周围填料采用保湿型膨润土(吸水倍率≥300%),维持电解液稳定;

2. 测试井周围埋设保湿沟(宽 300mm× 深 500mm),填充腐殖土与草炭土混合物,减少水分蒸发。

四、特殊地质灾害防范

地震带的抗震设计

1. 在地震烈度≥7 度区域,测试井需满足:

1. 井体材料选用高强度玻璃钢(弹性模量≥20GPa),抗冲击性能≥50J;

2. 采用柔性连接方式:电极支架与井壁间加装橡胶减震垫(硬度 40 Shore A),导线预留 20% 松弛量,避免震动拉扯;

3. 基础埋深超过冰冻线以下 500mm,并设置钢筋混凝土圈梁(宽度与井体一致),增强整体刚度。

滑坡或塌陷区的加固

1. 在斜坡地形或采空区施工时:

1. 先进行地质稳定性评估,采用微型桩加固法(Φ150mm 混凝土桩,深度≥8m)固定测试井周边土体;

2. 井体采用倾斜式安装(倾斜角度≤15°),并在顶部设置位移监测装置(精度 0.1mm),实时监控土体变形。

五、地层杂散电流与电磁干扰

杂散电流区域的防护

1. 靠近电气化铁路、地铁站等杂散电流源时:

1. 测试井体与管道之间安装极化电池(如锌接地电池),抑制杂散电流腐蚀;

2. 参比电极导线采用双绞屏蔽电缆(屏蔽层接地电阻≤4Ω),并穿镀锌钢管(埋深≥1.5m)敷设,减少电磁干扰。

高矿化度地层的应对

1. 在盐渍土或油田采出水区域(矿化度 > 30000mg/L):

1. 参比电极改用固态聚合物参比电极(如 Ag/AgCl-PVC),避免电解液被高浓度离子污染;

2. 测试井内壁涂覆聚四氟乙烯涂层(厚度≥500μm),防止卤化物结晶腐蚀。

六、地质勘察与施工前准备

详细勘察要求

1. 施工前需提交地质勘察报告,至少包含:

1. 土壤分层情况(每层厚度、含水率、粒径分布);

2. 地下水位深度及季节性变化幅度;

3. 土壤 pH 值、Cl⁻、SO₄²⁻含量及电阻率测试数据(采用四极法,测试点距≥2m);

4. 周边 50m 范围内的地质灾害隐患(如溶洞、断层)排查结果。

因地制宜的设计调整

1. 根据勘察结果调整测试桩规格:

1. 软土地基:井体直径增大 20%,基础深度增加 30%;

2. 高腐蚀土壤:参比电极寿命按 3 年设计(常规为 5 年),预留更换通道(如井体顶部开设直径 300mm 的检修孔)。

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