北方沿海环境抗海水混凝土腐蚀效益分析

李根生，于青松，田海军

（河北省南运河务管理处，河北 沧州061001）

我国北方沿海地区兴建了众多的沿海海堤、防潮闸、发电厂海水淡化等大量的水利工程。这些工程绝大多数为钢筋混凝土结构。随着服役时间的增加，在环境与服役荷载的共同作用下，大量的水工混凝土结构受到不同程度的腐蚀破坏，有的出现严重剥落，有的失去运用功能，甚至提前报废，引发工程事故。特别是沿海地区承受着上游洪水、平原沥涝和海潮袭击的多重威胁。

随着沿海地区大量滩涂开发，现已基本形成经济开发区、工业区、港口区及稻田、虾池、盐田为格局的高效产业区。沿海经济飞速发展，频发的潮灾所造成的经济损失越来越大，现有沿海水工建筑已不能保障国民经济的正常发展。

混凝土耐久性和寿命已引起国际混凝土科技界与工程界的密切关注。国内外陆续再现了大量的水工混凝土耐久性失效的报道，结构不得不加固修复，甚至终止使用，造成了惊人的经济损失。如何提高已建和在建水工结构的耐久性，确保水工和海工建筑的安全运营已成为亟待解决的问题。

本文针对沧州市防潮闸受海水腐蚀状况及修复后发挥的经济效益进行分析。

1 工程状况

河北省南运河管理处作为水利厅外配河系管理单位，直接管辖安陵、捷地、北陈屯、穿运、北排及海口6座水利枢纽工程。其中北排和海口枢纽地处渤海湾，为北排河和子牙新河入海控制性工程。枢纽包括5座水闸，始建于20世纪50年代、60年代，这些老挡潮闸现已出现了闸墩、墩帽梁、侧T梁等部位的混凝土严重剥蚀，梁端大多存在混凝土剥落、开裂、露筋等现象，上下游两侧T梁混凝土破损严重，腹板下部混凝土大面积剥落，主筋大多裸露，露筋锈蚀严重，梁端混凝土大多开裂、破碎；钢闸门处，上主梁以上部分布少量锈斑，上主梁以下堆满淤泥，涂层严重脱落；闸门坑深1～2mm，新挡潮闸的上游侧T梁处，混凝土大面积开裂、剥落、缺损现象，多出露筋。

针对上述混凝土结构存在的严重问题，对其经济效益进行分析，为实际工程的加固维修提供科学依据。

2 水利枢纽现状

2.1 黄骅段海堤

黄骅市海堤是沿海经济带的防潮屏障。黄骅市（包括港区）大陆海岸线长65.8km，北起北排河口与天津市为界，南至大口河与海兴县接壤。其间有黄骅盐场和新建的黄骅港及黄骅经济开发区。海堤长56.81km。

黄骅境内入海的河流有9条，即北排河、沧浪渠、捷地减河、老石碑河、廖家洼排水渠、南排河、新石碑河、黄浪渠和黄南排干渠。这些河流均属于黑龙港及运东地区直接入海的潮汐河道，均为泥质河口，地面坡度较缓，河口回淤严重，排泄受到严重影响和高潮水位顶托。此处并无防潮工程，出口也无工程控制，为安全和防灾需要，需修建防潮闸。

2.2 海兴县段

海兴县大陆海岸线长29.5km，海堤长12.66km。境内入海河流4条，即大浪淀排水渠、淤泥河、宣惠河和漳卫新河。其中大浪淀排水渠、淤泥河、宣惠河经半趟河流入渤海，漳卫新河入海口在海丰以下，入海口无工程控制。北自半趟河与黄骅市相连，南主漳卫新河口与山东省为界，均为淤泥质海岸。该岸带历史上曾是黄河的入海口，没有正式堤防，多为河道开挖时修筑的河口埝。岸段由于多条河流交汇入海，互相冲刷，海岸带凹向大陆。

2.3 黄骅港段

2010年黄骅港的吞吐量达1.23亿t，跻身亿吨大港行列，成为多功能综合性的现代化大港。黄骅港岸线长65.8km，保护黄骅港区及其临港工业区面积120km2。

黄骅港是河北省沿海地区的重要港口、北方主要的煤炭装船港，“山西”煤炭外运第二通道的重要出海口；冀中南地区，神黄铁路沿线及鲁西北地区对外开放的窗口和经济发展的重要战略资源。随着黄骅港的快速发展，港区用地已发展到海堤以东3～5km，原有的海堤不论是标准还是线路实质上已对港区没有任何保护作用。今后应确保防潮安全，以拓展综合运输、临港工业、仓储物流等现代港口功能，促进港区经济发展使其逐步发展成为多功能综合性现代化港口。

综上加固修复工程具有重要意义。

3 经济、政治、社会效益分析

河北省海堤现有耕地23.33万hm2，按30年一遇潮水造成损失考虑，则一次海潮损失达29.19亿元，按频率法计算，折合每年损失3.66亿元。

1997年第一次海潮对房屋、公路、输电线、通讯线、铁路等项目的损失统计达65.56亿元，按次损失量折合每年损失8.02亿元。

3.1 油田停产损失

冀东油田、大港油田按停产、减产原油损失1000万元/月，折合年损失1.2亿元。

3.2 恢复生产费用

海潮淹没耕地后将使土体盐渍化，再恢复生产必须投入大量资金，按每亩除盐碱投入资金200元计，则总投入达7.05亿元，折合每年费用9200万元。

以上各项之和为海堤工程总效益，折合每年12.61亿元。

3.3 经济评价

经济评价指标主要包括效益费用比、内部回收率和经济净现值三项。

（1）工程建成后产生的效益为每年12.61亿元。其中，采用抗海水混凝土2.3万m3，按300元/m3计算，从工程费用分析，工程总投资95.04亿元，年运行费1.044亿元。

（2）按以上参数分析的经济效益费用比为1.61，经济净现值46.25亿元，经济内部回收率10.9%。

（3）从国民经济评价指标可以看出，海堤工程经济内部收益率大于社会折现率，经济净现值大于零，经济效益费用比大于1.0，该工程取得的经济效益是巨大的。

3.4 防灾减灾潮灾分析

沿海地区承受着上游洪水、平原沥涝和海潮袭击的多重威胁。改革开放以来，随着沿海地区大量进行滩涂开发，现已基本形成经济开发区、工业区、港区以及稻田、虾池、盐田为格局的高效产区，特别是近年来，随着曹妃甸、乐亭、黄骅港等地开发，沿海经济飞速发展，这样潮灾所造成经济损失将越来越大，现状海堤已不能保障沿海地区国民经济的正常发展。

综上所述，在河北省长487.7km的海岸带内，已修筑各种堤防394.21km，修建各种挡潮建筑物204座，在防御潮灾方面发挥了一定作用。但普遍存在工程标准低，年久失修，工程老化的问题，堤防大部分堤段不足30年一遇，目前多数基本不能正常使用。无论从近期还是长远考虑，修复和建设海堤建筑物具有十分重要的现实意义。

3.5 环境效益分析

通过实际工程应用，可将建筑废料，矿山废渣，炼钢厂废渣回收，废物利用，清除场地，打造一个环境优美的生态城。既美化了环境，又净化了空气，具有良好的政治和经济意义。

4 结语

考虑北方沿海环境对混凝土性能的影响，提高混凝土致密性和抗冻融是解决北方沿海环境中水利工程耐久性不足的问题关键，具有良好的社会效益、经济效益、环境生态效益。

（1）以往研究大量矿渣微粉，抗海水中的氯离子侵蚀能力来看，其氯离子渗透深度只有普通混凝土的12%～25%，据此推算，海洋环境下用其建造的建筑物使用寿命至少为普通混凝土的3～4倍。

（2）采用抗海水（冻融）混凝土按减少工程重建2次计算，可提高建筑物使用寿命5倍以上。

（3）除上述直接效益外，因减少拆除和重建次数和提高工程防灾减灾能力带来的间接效益也十分可观。

由于水利枢纽位于沿海一带，受海洋和冻融影响很大，采用普通混凝土维修加固效果欠佳，这些工程加固修复后，第二年就出现剥落、开裂等腐蚀非常严重。抗海水（冻融）混凝土与普通混凝土相比，无论在抗渗性、抗冻性都有很大提高，且建筑物使用寿命延长和抗风险指数提高，大大降低了混凝土成本，经济效益十分明显。

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