魏荆输油管道汉江跨越管桥桥墩基础加固

孙兆强，向秀平，尚仲虎，李 军，姚建平，寇广增，杨志华，高 峰

（1.中石化管道储运分公司洪荆输油处，湖北荆门 434500；2.中石化管道储运分公司襄樊输油处，湖北襄阳 441002）

魏荆输油管道汉江跨越管桥桥墩基础加固

孙兆强1，向秀平2，尚仲虎2，李 军2，姚建平2，寇广增2，杨志华2，高 峰2

（1.中石化管道储运分公司洪荆输油处，湖北荆门 434500；2.中石化管道储运分公司襄樊输油处，湖北襄阳 441002）

魏荆输油管道汉江跨越管桥桥墩基础在例行检查中发现较多较宽的裂缝，裂缝的存在不但直接降低桥墩的承载能力，加速钢筋锈蚀和混凝土风化，而且还会削弱墩身结构的整体性，甚至有结构崩解的潜在危险。文章分析了裂缝情况及其产生的原因，根据专家组意见，提出了隐患整治方案，对桥墩基础采取了一系列补强加固措施，包括：封闭裂缝、压力灌注环氧树脂胶、粘贴钢板、粘贴碳纤维布、墩顶造坡改善排水条件以及表面防护处理。综合采用以上措施处理后，桥墩基础加固补强效果良好。

管道跨越；桥墩基础；碳纤维加固

1 工程概况

魏荆输油管道汉江跨越管桥位于湖北省襄樊市汉江中游，管桥东西向跨越汉江，是我国目前主跨度最大的斜拉索管桥。管桥全长1 045 m，日输油能力1万t。汉江跨越管桥包括D 457×15.38 mm、长1 045 mm斜拉索管桥1座，φ 25～32 mm镀锌钢丝绳对称拉索17组，φ 52 mm镀锌钢丝绳主索2根，高70 m、质量120 t的桅杆式铰接塔南北各1座，锚固墩室南北各1座，桥墩基础1座，以及附属集输配套工程。工程于1983年11月6日开工，1984年10月27日竣工，1985年4月28日经原石油工业部验收交付使用，并被国家授予建筑行业鲁班奖，已安全运行25年。汉江跨越管桥承担着河南油田至荆门石化的原油输送任务，是湖北省及中南地区的一条经济命脉，一旦出现事故，后果不堪设想。

2 存在的问题

2006年6月，襄樊输油管理处在例行检查中发现汉江管桥桥墩基础出现裂缝。2006年8月，襄樊输油管理处对该基础进行了检测。检测对象为表面宽度≥1mm的裂缝。采用单面平测法分析计算，并经钻孔验证，所测各裂缝深度均超过500 mm。经综合分析，所测裂缝中，深度小于1 000 mm的裂缝约占总长度的22%；深度为1 000～2 000 mm的裂缝约占总长度的53%；深度大于2 000 mm的裂缝约占总长度的25%。这些裂缝对魏荆输油管道汉江管桥安全运行造成重大隐患。

近期检测发现，桥墩顶出现了倾斜，其钢管群桩基础冲刷外露且锈蚀、桥墩基础混凝土多处开裂。钢管群桩基础桩径720 mm，桩长约28 m，桩数44根；承台平面尺寸为26 m×7.6 m；墩身为钢筋混凝土圆端形板式墩。受多种因素影响，桥墩基础的钢管桩均有不同程度露出河床，最大露出长度为7.0 m，最小1.0 m，露出河床的钢管桩会长期受到河水的直接冲刷和侵蚀；加上墩身较宽较深的裂缝，将影响结构的耐久性，威胁汉江管桥的安全运行。为此，襄樊输油管理处决定根据桥墩病害的具体情况进行综合整治。

3 病害情况及成因分析

根据超声波法检测报告提供的裂缝分布图，该桥墩裂缝分布有以下几个特征：（1）范围大，几乎出现在墩身外观的所有位置。（2）裂缝宽而深，缝宽均大于0.3 mm，宽者竟达数毫米，而且呈贯通形态。（3）墩顶及上部情况较墩身底部更严重。（4）两端情况较中部更为严重。

（5）墩顶及上部存在大量溶出物污迹。

经验表明裂缝产生的原因一般都比较复杂，且很难判定主次关系，它常与混凝土收缩、温度变化、环境影响、施工质量、基础不均匀受力等有关。

由设计资料可见，铁塔作用于桥墩顶的竖向力较大，且作用面积比较小，因此理论上需要一个扩散传递的空间，在其扩散趋于均匀之前须给予足够的水平向约束，以防止水平应变超出材料的极限应变能力而产生开裂。

钢结构的热传导比混凝土快很多，当气温升高，钢塔架两腿必然向外伸展而对桥墩产生向外推力；另外，群桩的两端受力比中部大，沉降不均也使桥墩顶面受拉。

受当时的经济技术条件限制，钢塔下的顶帽部分混凝土标号偏低、钢筋偏少，耐久性方面考虑也不周全。

4 魏荆输油管道汉江跨越管桥隐患整治方案

根据 《魏荆线汉江跨越管桥桥墩基础安全性专家咨询会》专家组意见，中石化管道储运分公司对魏荆输油管道汉江跨越管桥桥墩基础进行加固处理，即承台以上、钢塔架以下的钢筋混凝土墩身部分的加固处理。

4.1 加固方案

恢复墩身结构的整体性，增强承载能力，加强结构的防护措施，提高耐久性，即在确保结构安全的前提下延长服务年限。

根据对资料的系统分析，认为要确保墩身结构安全，不但要采取被动防护性措施进行修补，而且要针对结构现状采取必要补强措施，包括以下几方面：

（1）针对不同宽度的裂缝分别采用封闭裂缝、压力灌浆法灌注环氧树脂胶和水泥基灌缝处理，以恢复混凝土的整体性。

（2）墩顶粘贴钢板。

（3）环向粘贴碳纤维布以增加整体环向约束和承载力，同时还可以起到防护作用。

（4）根据病因分析，并考虑到该桥墩管桩基础承载能力不明，为了不影响基础，决定除墩顶造坡改善排水外，墩身不增加外包混凝土而采用环氧水泥涂层进行表面防护处理。

4.2 施工步骤

实施作业前应对结构状况、裂缝分布进行核实，并结合设计文件做好详细计划，尤其是施工顺序的合理性。围绕裂缝处理、钢板和碳纤维布加固、墩顶造坡排水、涂层防护等几项加固措施按照自上而下、由里而外的顺序进行，具体步骤如下：

（1）结合设计文件对现场进行详细了解，梳理施工环节，做好整治前的准备：包括供水、配电、照明等设施的布置工作，搭建支架，并对结构进行全面清理，去除杂物，并进一步探明结构是否存在局部缺陷。

（2）充分了解并仔细分析所有裂缝的具体情况，因为裂缝较宽且存在贯通、联通的现象，所以灌缝前应对裂缝进行适当的封闭处理，切勿遗漏。先对最宽的裂缝采用水泥基灌缝，接着对较宽的裂缝采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶，最后 （粘贴钢板之后）对细微裂缝进行表面封闭处理。

（3）对墩顶表面进行找平、清洁处理，按设计要求粘贴钢板，并用普通化学螺栓进行锚固。

（4）对墩身表面进行找平、清洁处理，按设计要求粘贴碳纤维布，操作时严格按照产品使用要求进行。

（5）墩顶加铺纤维混凝土排水层以改善墩顶排水条件，人字形排水坡坡度为2%。（6）最后进行整个墩身的表面涂层防护施工。（7）拆除施工临时支架，清理施工现场，整治施工结束。

4.3 裂缝修补的具体方法

JTG H11-2004《公路桥涵养护规范》对裂缝的处理分为两种情况：当裂缝宽度在限值范围内时，可进行封闭处理，一般涂刷环氧树脂胶；当裂缝大于限值时，应采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶或其他灌缝材料。

4.3.1 封缝

（1）用钢丝刷沿裂缝走向清理宽约5 cm范围内的混凝土表面，仔细清除水泥浮渣、苔藓、灰尘。如果混凝土表面质量不良、缝两侧有较多细微龟裂的部位，清理至8～10 cm宽。

（2）用锤子和钢钎凿除缝两侧梳松的混凝土块和砂粒，露出坚实的混凝土表面。

（3）再次将混凝土表面油污、灰尘情理干净。

（4）根据封缝胶的配合比，配制好封缝胶。

（5）用毛刷一底一面涂刷两遍封缝胶。

4.3.2 压力灌缝

（1）清除裂缝附近的尘土、油污，测量裂缝宽、深和长度。

（2）确定注浆嘴的位置，并预先贴上胶布，当裂缝宽度在0.3～1 mm时，嘴间距15～35 cm，且每条缝的注浆嘴不得少于2个。

（3）配置封缝用浆，用刷子涂刷在裂缝上，封闭裂缝，对于贯通裂缝要求同时对两侧进行封闭。

（4）揭去设嘴处的胶布，将注浆嘴跨缝粘牢。待粘嘴胶硬化后，重新在注浆嘴处及裂缝上补刷一次封缝浆，以达到不漏浆的要求。

（5）开始注浆前，先配制注缝浆，但每次不宜多配，避免一次用不完黏度变大而失效。

（6）按从下向上的注浆次序对裂缝进行灌注。

（7）注意观察相邻的注浆嘴，当流出浆液时，说明两嘴间裂缝已注满浆液。

（8）全部裂缝注完后，第二天就可以铲去注浆嘴和封缝材料，清理裂缝表面。

4.3.3 局部修补

（1）凿除松散混凝土。

（2）对外露锈蚀钢筋进行除锈。

（3）将混凝土基面或缺陷部分清理干净。

（4）拌制混凝土聚合物水泥砂浆。

（5）修补结构局部破损部位，用抹刀将聚合物水泥砂浆填补到缺陷部位，压抹密实。

5 结束语

本工程于2007年10月竣工，目前已安全运行近4年，情况良好。彻底消除了魏荆输油管道汉江跨越管桥桥墩基础的安全隐患，取得较好的社会效益和经济效益。

[1]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[2]CECS25：90，混凝土结构加固技术规范（1990）[S].

[3]GB 50367-2006，混凝土结构加固设计规范[S].

[4]TB 10002.2-2005，铁路桥梁钢结构设计规范[S].

[5]SY/T6068-2008，油气管道架空部分及其附属设施维护保养规程[S].

Tower Base Reinforcement of Pipeline Bridge Crossing over Hanjiang River in Wei-Jing Oil Pipeline Project

SUN Zhao-qiang（Hongjing Department,SINOPEC Pipeline Storage and Transportation Company,Jingmen 434500,China），XIANG Xiu-ping，SHANG Zhong-hu，et al.

In a routine inspection,there were many wide cracks found on the tower base of the pipe bridge over Hanjiang River in Wei-Jing oil pipeline project.These cracks not only reduce the bearing capacity of the base and speed up steel corrosion and concrete weathering,but also weaken structure integrity,and even cause a potential crisis of collapsing.This paper analyzes the state and occurrence reason of the cracks,according to the suggestion from the expert consultation meeting on safety of tower base of the pipeline bridge over Hanjiang River in Wei-Jjing oil pipeline project,puts forward treatment measures to reinforce the tower base,which include enclosing cracks,pressure injection with epoxy resin glue,affixing steel plates and carbon fiber cloth,making sloping base top to facilitate drainage and adopting surface protection treatment.The base has effectively been reinforced after those measures were token.

pipeline crossing;pillar foundation;reinforcing with carbon fiber

TE973 U443.17

B

1001－2206（2011）05－0033－03

孙兆强 （1964-），男，河北唐海人，高级工程师，1987年毕业于原管道局职工学院线路工程专业，现从事输油管理工作。

2010-09-07；

2011-05-27