拱橋加固的原則與方法

【摘 要】 文章結合工程實例，介紹了石拱橋、雙曲拱橋加固的一些原則和方法。

【關鍵詞】 拱橋 加固 技術

Abstract ： The paper mainly discusses the principle and method of the bridge reinforcement.

1.全橋情況調查及病害原因分析

某橋中心樁號為K19+060，橋梁全長272m，全橋由主橋與三個方向引橋組成。

1.1主橋

1.1.1橋面系

調查中發現橋面泄水管基本堵塞，已失去使用功能，雨水無法及時排泄，陰雨天橋面積水嚴重，導致雨水下滲，拱腳出現水跡、泥痕。

橋梁全長范圍內無伸縮縫，橋面水泥混凝土鋪裝層出現多處坑槽、網狀裂縫等病害。推測原因可能是鋪裝層下拱上填料強度不足，橋面鋪裝在長期溫度效應作用下，局部產生溫縮裂縫，超載車輛及雨水下滲加劇了這種情況的發展。兩主跨拱頂處均出現輕微下沉現象。

人行道部分路緣石向外側移，護欄構件傾斜、欄桿混凝土剝落。

1.1.2主拱圈

橋梁實測拱軸線與設計拱軸線基本吻合，主拱圈的拱肋、立柱、橫系梁外觀良好，未發現有損傷情況。

1.1.3腹拱

拱波為預制無筋微彎板，相鄰板之間僅通過砂漿聯系，大部分拱波出現橫向裂縫，部分裂縫嚴重的地方出現滲漏現象。

從拱波橫向裂縫出現的位置推斷，裂縫產生的主要原因是沒有保證相鄰板間相結合的有效措施，由于聯系薄弱很容易形成單板受力。

另外從現場情況可以看出，在以往的養護作業中也曾對拱波部分的病害進行過一定處理，但由于資金、技術條件等因素限制，只作了簡單水泥漿灌縫及表面涂抹處理，而未能作徹底治理。

1.2白山岸引橋

該引橋原為1跨13m的石拱橋，本次加固前已改造為鋼筋混凝土空心板橋，目前該引橋使用狀況良好。

1.3同大岸引橋

該引橋由一孔直徑14m的漿砌塊石圓形拱圈構成，拱圈頂部有幾條較大的破壞性縱向裂縫，其中一條橫向裂縫貫穿拱圈全截面高度。橋臺側墻共有四條較大裂縫。

結合主拱圈和橋臺病害情況，分析會有以下原因，一是早年主拱圈砌石施工質量相對較差，二是橋臺基礎位于軟弱地層，橋臺在水平推力作用下產生了位移沉陷，再者是超重車輛使得拱上填料發生側向推移。以上裂縫寬度均在30mm～50mm之間，且側墻有傾斜跡象，該石拱橋主體已嚴重破壞，嚴重影響過往車輛安全。

2.加固原則

2.1提高老橋承載能力和整橋結構剛度，保證車輛通行安全。加固后荷載等級由汽-15，掛-80提高到公路-Ⅱ級標準。

2.2在可能的情況下，盡量多的利用舊橋原有結構，節約工程造價。

2.3施工期間橋梁限制重交通，輕交通正常通行。

3.加固方案

3.1橋面系全部更換，拆除舊橋護欄及鋪裝層。安裝泄水管和預制護欄，在主跨拱腳位置增設三道伸縮縫，形成全新的橋面系。橋面鋪裝采用C40鋼纖維防水混凝土，并且增設直徑12mm螺紋鋼筋網片，提高鋪裝層整體強度，增加抗磨耗性能，防止橋面雨水下滲。

3.2為保證施工期間不中斷橋梁的交通，采用半幅限載正常通行，半幅封閉施工措施。

3.3主橋將損壞的腹拱拱波全部更換，加鋪鋼筋混凝土拱板，增大結構截面尺寸。下部結構的微裂縫采用注漿補縫法及直接封閉法處理。

3.4對同大岸石拱橋采用整體現澆內襯拱肋加固。環形拱肋增設徑向水平聯系梁，拱肋間設置橫系梁，加強各拱肋間的整體性，改善荷載的橫向分布狀況。

4.加固技術

4.1同大岸引橋加固施工

該橋采用漿砌塊石圓環形拱圈，為工程實踐中極其少見的異形石拱橋，可以形象地理解為一孔徑14m的圬工砌體圓管涵。由于有近二分之一拱圈淹沒于水下，故需先在拱圈上下游兩側修筑施工圍堰，封閉拱圈范圍內水流，再將孔內水排盡之后，方可進行下部內襯拱肋的施工。

4.1.1圍堰施工

在對橋洞兩側水下深度及地形構造探測后，繪制了橋下河床斷面圖，即著手圍堰的施工。

鋼圍堰制作及就位。針對施工現場具體情況，決定采用平板式鋼圍堰緊貼拱圈上下游兩側封堵水流。平板式鋼圍堰是在橫向工字鋼主梁及豎向槽鋼加勁肋架組合成一個整體框式骨架的表面焊接一層5mm鋼板制作而成。鋼圍堰結構的焊接要做到下料準確，骨架各部分之間焊接需牢固，必須保證焊縫的強度。特別要注意相鄰鋼板間焊縫的強度，這是非常關鍵的一道工序。

由于圍堰兩端與側墻、圍堰底部與河床相接處不能密實，為防止漏水采用土袋填充。

4.1.2內襯拱肋的施工方法

由于環形結構的澆筑難度很大，故按照下列施工順序：澆筑拱肋圓環下半部分（包括底部橫系梁）—澆筑中部橫系梁及徑向水平系梁—澆筑拱肋圓環上半部分（合攏）及頂部橫系梁。特別需要注意的是只有當橫系梁及徑向水平系梁混凝土達到設計強度的90%以上時，方可進行上半部分圓環的施工。內襯拱上半部分和頂部橫梁需植筋，并預留壓漿孔，待混凝土達到設計強度的90%后進行壓漿處理（采用強度5Mpa的水泥漿），以確保內襯拱肋與原拱圈的緊密結合。

4.1.3裂縫處理

鋼筋混凝土橋梁結構裂縫處的鋼筋容易被雨水或濕氣侵蝕，所以必須對舊橋裂縫進行認真處理，保證橋梁的耐久性及使用的安全性。在認真細致的調查研究后，決定對于寬度≥0.20mm的裂縫，采用注漿補縫處理；對于寬度<0.20mm的裂縫，采用直接封閉方法；裂縫較大且已松散的混凝土先鑿除松散層，舊結構因表層風化或混凝土腐蝕、碳化等原因，形成一個薄弱的面層，如不鑿除，必然會影響到新舊混凝土的粘結能力，鑿毛并高壓沖洗干凈后，重新澆筑混凝土與舊混凝土緊貼。

4.2主橋加固施工

4.2.1更換腹拱拱波

將損壞的腹拱拱波拆除，重新預制后安裝，相鄰拱波之間勾縫后，在拱波表面澆筑一層厚8cm的外包鋼筋混凝土拱板，待達到設計強度后就可以進行二灰回填料的施工。需要注意的是，拱波預制件混凝土強度達到設計強度的95%后，方可進行運輸、安裝。

4.2.2橋面鋪裝拆除、換填拱上填料

施工期間需要半開放交通，橋面系改造施工作業面狹小，因此鑿除原有橋面鋪裝層時，不能使用重型設備和大范圍施工。同時為避免損傷老橋使之產生新病害，橋面鋪裝的拆除采用空壓機配風鎬鑿除，用小型裝載機配合人工裝廢料運至指定堆放點，嚴禁對原橋梁結構造成損傷。

破除橋面鋪裝和挖除拱上填料時，必須注意使拱上受力平衡，防止主拱圈受力不均勻。拆除過程中應由跨中對稱地向拱腳方向進行，兩側的拆除進度做到基本一致。在回填拱上填料和澆筑橋面混凝土時，也必須對稱的由拱腳向跨中方向進行，其兩側的澆筑進度也應做到基本一致，并且嚴禁在橋面上堆放施工材料。

4.3建筑廢料處理

白山大橋地處水網圩區，周圍居民點地勢相對河堤較低洼。經過調查走訪發現，附近居民對舊橋拆除下來的建筑廢料持歡迎態度，主要可以用來墊高場院、夯填宅基地等。通過協商，施工方將廢料相對集中堆積于橋面，居民自己裝運，雙方不需支付對方任何費用。

這種方法目前雖未形成制度化，但在減少環境污染，節約廢料運輸、處理成本方面卻不失為一次有益的嘗試。

結語

面對大量的危舊橋梁，全部拆除重建不但耗費巨資、花費時間，而且還要中斷交通，既不現實，也不科學。本工程在保證正常通行的情況下，節約了大量工程建設資金及建設工期，取得了良好的社會、經濟效益。

（作者單位：黑龍江省收費公路管理局牡丹江管理處）