魏荊輸油管道漢江跨越管橋橋墩基礎加固

孫兆強，向秀平，尚仲虎，李 軍，姚建平，寇廣增，楊志華，高 峰

（1.中石化管道儲運分公司洪荊輸油處，湖北荊門 434500；2.中石化管道儲運分公司襄樊輸油處，湖北襄陽 441002）

魏荊輸油管道漢江跨越管橋橋墩基礎加固

孫兆強1，向秀平2，尚仲虎2，李 軍2，姚建平2，寇廣增2，楊志華2，高 峰2

（1.中石化管道儲運分公司洪荊輸油處，湖北荊門 434500；2.中石化管道儲運分公司襄樊輸油處，湖北襄陽 441002）

魏荊輸油管道漢江跨越管橋橋墩基礎在例行檢查中發(fā)現(xiàn)較多較寬的裂縫，裂縫的存在不但直接降低橋墩的承載能力，加速鋼筋銹蝕和混凝土風化，而且還會削弱墩身結構的整體性，甚至有結構崩解的潛在危險。文章分析了裂縫情況及其產生的原因，根據專家組意見，提出了隱患整治方案，對橋墩基礎采取了一系列補強加固措施，包括：封閉裂縫、壓力灌注環(huán)氧樹脂膠、粘貼鋼板、粘貼碳纖維布、墩頂造坡改善排水條件以及表面防護處理。綜合采用以上措施處理后，橋墩基礎加固補強效果良好。

管道跨越；橋墩基礎；碳纖維加固

1 工程概況

魏荊輸油管道漢江跨越管橋位于湖北省襄樊市漢江中游，管橋東西向跨越漢江，是我國目前主跨度最大的斜拉索管橋。管橋全長1 045 m，日輸油能力1萬t。漢江跨越管橋包括D 457×15.38 mm、長1 045 mm斜拉索管橋1座，φ 25～32 mm鍍鋅鋼絲繩對稱拉索17組，φ 52 mm鍍鋅鋼絲繩主索2根，高70 m、質量120 t的桅桿式鉸接塔南北各1座，錨固墩室南北各1座，橋墩基礎1座，以及附屬集輸配套工程。工程于1983年11月6日開工，1984年10月27日竣工，1985年4月28日經原石油工業(yè)部驗收交付使用，并被國家授予建筑行業(yè)魯班獎，已安全運行25年。漢江跨越管橋承擔著河南油田至荊門石化的原油輸送任務，是湖北省及中南地區(qū)的一條經濟命脈，一旦出現(xiàn)事故，后果不堪設想。

2 存在的問題

2006年6月，襄樊輸油管理處在例行檢查中發(fā)現(xiàn)漢江管橋橋墩基礎出現(xiàn)裂縫。2006年8月，襄樊輸油管理處對該基礎進行了檢測。檢測對象為表面寬度≥1mm的裂縫。采用單面平測法分析計算，并經鉆孔驗證，所測各裂縫深度均超過500 mm。經綜合分析，所測裂縫中，深度小于1 000 mm的裂縫約占總長度的22%；深度為1 000～2 000 mm的裂縫約占總長度的53%；深度大于2 000 mm的裂縫約占總長度的25%。這些裂縫對魏荊輸油管道漢江管橋安全運行造成重大隱患。

近期檢測發(fā)現(xiàn)，橋墩頂出現(xiàn)了傾斜，其鋼管群樁基礎沖刷外露且銹蝕、橋墩基礎混凝土多處開裂。鋼管群樁基礎樁徑720 mm，樁長約28 m，樁數(shù)44根；承臺平面尺寸為26 m×7.6 m；墩身為鋼筋混凝土圓端形板式墩。受多種因素影響，橋墩基礎的鋼管樁均有不同程度露出河床，最大露出長度為7.0 m，最小1.0 m，露出河床的鋼管樁會長期受到河水的直接沖刷和侵蝕；加上墩身較寬較深的裂縫，將影響結構的耐久性，威脅漢江管橋的安全運行。為此，襄樊輸油管理處決定根據橋墩病害的具體情況進行綜合整治。

3 病害情況及成因分析

根據超聲波法檢測報告提供的裂縫分布圖，該橋墩裂縫分布有以下幾個特征：（1）范圍大，幾乎出現(xiàn)在墩身外觀的所有位置。（2）裂縫寬而深，縫寬均大于0.3 mm，寬者竟達數(shù)毫米，而且呈貫通形態(tài)。（3）墩頂及上部情況較墩身底部更嚴重。（4）兩端情況較中部更為嚴重。

（5）墩頂及上部存在大量溶出物污跡。

經驗表明裂縫產生的原因一般都比較復雜，且很難判定主次關系，它常與混凝土收縮、溫度變化、環(huán)境影響、施工質量、基礎不均勻受力等有關。

由設計資料可見，鐵塔作用于橋墩頂?shù)呢Q向力較大，且作用面積比較小，因此理論上需要一個擴散傳遞的空間，在其擴散趨于均勻之前須給予足夠的水平向約束，以防止水平應變超出材料的極限應變能力而產生開裂。

鋼結構的熱傳導比混凝土快很多，當氣溫升高，鋼塔架兩腿必然向外伸展而對橋墩產生向外推力；另外，群樁的兩端受力比中部大，沉降不均也使橋墩頂面受拉。

受當時的經濟技術條件限制，鋼塔下的頂帽部分混凝土標號偏低、鋼筋偏少，耐久性方面考慮也不周全。

4 魏荊輸油管道漢江跨越管橋隱患整治方案

根據 《魏荊線漢江跨越管橋橋墩基礎安全性專家咨詢會》專家組意見，中石化管道儲運分公司對魏荊輸油管道漢江跨越管橋橋墩基礎進行加固處理，即承臺以上、鋼塔架以下的鋼筋混凝土墩身部分的加固處理。

4.1 加固方案

恢復墩身結構的整體性，增強承載能力，加強結構的防護措施，提高耐久性，即在確保結構安全的前提下延長服務年限。

根據對資料的系統(tǒng)分析，認為要確保墩身結構安全，不但要采取被動防護性措施進行修補，而且要針對結構現(xiàn)狀采取必要補強措施，包括以下幾方面：

（1）針對不同寬度的裂縫分別采用封閉裂縫、壓力灌漿法灌注環(huán)氧樹脂膠和水泥基灌縫處理，以恢復混凝土的整體性。

（2）墩頂粘貼鋼板。

（3）環(huán)向粘貼碳纖維布以增加整體環(huán)向約束和承載力，同時還可以起到防護作用。

（4）根據病因分析，并考慮到該橋墩管樁基礎承載能力不明，為了不影響基礎，決定除墩頂造坡改善排水外，墩身不增加外包混凝土而采用環(huán)氧水泥涂層進行表面防護處理。

4.2 施工步驟

實施作業(yè)前應對結構狀況、裂縫分布進行核實，并結合設計文件做好詳細計劃，尤其是施工順序的合理性。圍繞裂縫處理、鋼板和碳纖維布加固、墩頂造坡排水、涂層防護等幾項加固措施按照自上而下、由里而外的順序進行，具體步驟如下：

（1）結合設計文件對現(xiàn)場進行詳細了解，梳理施工環(huán)節(jié)，做好整治前的準備：包括供水、配電、照明等設施的布置工作，搭建支架，并對結構進行全面清理，去除雜物，并進一步探明結構是否存在局部缺陷。

（2）充分了解并仔細分析所有裂縫的具體情況，因為裂縫較寬且存在貫通、聯(lián)通的現(xiàn)象，所以灌縫前應對裂縫進行適當?shù)姆忾]處理，切勿遺漏。先對最寬的裂縫采用水泥基灌縫，接著對較寬的裂縫采用壓力灌漿法灌注環(huán)氧樹脂膠，最后 （粘貼鋼板之后）對細微裂縫進行表面封閉處理。

（3）對墩頂表面進行找平、清潔處理，按設計要求粘貼鋼板，并用普通化學螺栓進行錨固。

（4）對墩身表面進行找平、清潔處理，按設計要求粘貼碳纖維布，操作時嚴格按照產品使用要求進行。

（5）墩頂加鋪纖維混凝土排水層以改善墩頂排水條件，人字形排水坡坡度為2%。（6）最后進行整個墩身的表面涂層防護施工。（7）拆除施工臨時支架，清理施工現(xiàn)場，整治施工結束。

4.3 裂縫修補的具體方法

JTG H11-2004《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》對裂縫的處理分為兩種情況：當裂縫寬度在限值范圍內時，可進行封閉處理，一般涂刷環(huán)氧樹脂膠；當裂縫大于限值時，應采用壓力灌漿法灌注環(huán)氧樹脂膠或其他灌縫材料。

4.3.1 封縫

（1）用鋼絲刷沿裂縫走向清理寬約5 cm范圍內的混凝土表面，仔細清除水泥浮渣、苔蘚、灰塵。如果混凝土表面質量不良、縫兩側有較多細微龜裂的部位，清理至8～10 cm寬。

（2）用錘子和鋼釬鑿除縫兩側梳松的混凝土塊和砂粒，露出堅實的混凝土表面。

（3）再次將混凝土表面油污、灰塵情理干凈。

（4）根據封縫膠的配合比，配制好封縫膠。

（5）用毛刷一底一面涂刷兩遍封縫膠。

4.3.2 壓力灌縫

（1）清除裂縫附近的塵土、油污，測量裂縫寬、深和長度。

（2）確定注漿嘴的位置，并預先貼上膠布，當裂縫寬度在0.3～1 mm時，嘴間距15～35 cm，且每條縫的注漿嘴不得少于2個。

（3）配置封縫用漿，用刷子涂刷在裂縫上，封閉裂縫，對于貫通裂縫要求同時對兩側進行封閉。

（4）揭去設嘴處的膠布，將注漿嘴跨縫粘牢。待粘嘴膠硬化后，重新在注漿嘴處及裂縫上補刷一次封縫漿，以達到不漏漿的要求。

（5）開始注漿前，先配制注縫漿，但每次不宜多配，避免一次用不完黏度變大而失效。

（6）按從下向上的注漿次序對裂縫進行灌注。

（7）注意觀察相鄰的注漿嘴，當流出漿液時，說明兩嘴間裂縫已注滿漿液。

（8）全部裂縫注完后，第二天就可以鏟去注漿嘴和封縫材料，清理裂縫表面。

4.3.3 局部修補

（1）鑿除松散混凝土。

（2）對外露銹蝕鋼筋進行除銹。

（3）將混凝土基面或缺陷部分清理干凈。

（4）拌制混凝土聚合物水泥砂漿。

（5）修補結構局部破損部位，用抹刀將聚合物水泥砂漿填補到缺陷部位，壓抹密實。

5 結束語

本工程于2007年10月竣工，目前已安全運行近4年，情況良好。徹底消除了魏荊輸油管道漢江跨越管橋橋墩基礎的安全隱患，取得較好的社會效益和經濟效益。

[1]JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].

[2]CECS25：90，混凝土結構加固技術規(guī)范（1990）[S].

[3]GB 50367-2006，混凝土結構加固設計規(guī)范[S].

[4]TB 10002.2-2005，鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范[S].

[5]SY/T6068-2008，油氣管道架空部分及其附屬設施維護保養(yǎng)規(guī)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

孫兆強 （1964-），男，河北唐海人，高級工程師，1987年畢業(yè)于原管道局職工學院線路工程專業(yè)，現(xiàn)從事輸油管理工作。

2010-09-07；

2011-05-27