石拱橋加固技術研究

李澤勇

（安慶市交通工程監理公司，安徽 安慶 246001）

石拱橋利用石材的耐久和受壓強力學特性，得以修建和發展，但由于長期受自然環境（大氣腐蝕、溫度、濕度、日照變化以及風、雨、雪和水流，尤其是洪水、冰凌等）、使用環境（荷載作用與頻率的不斷增加、材料與結構的疲勞和人工采砂等）和突發事件（地震、船只的撞擊和交通事故等）的作用，以及設計施工中遺留的某些缺陷，其使用價值（特別是安全性）隨著橋梁的使用時間增加而不斷降低，當使用價值降至安全限值時，必須通過維修加固，維持、提高其使用價值，該過程在設計使用期限內持續發生。本文就樅陽縣石拱橋（幸福橋）加固淺析。

1 老橋概況

幸福橋位于安徽省樅陽縣北埂至葫蘆地公路（X029線）K48＋727處，橋梁全長128.3米，橋面布置為0.75米人行道＋6.0行車道＋0.75米人行道（含欄桿），全寬7.5米，其中主拱寬度6.7米，兩側人行道外懸0.4米。下部結構為漿砌重力式墩、U型橋臺，主拱采用漿砌塊石。建于1966年，設計荷載標準：汽—13、拖－60。原設計橋型為5孔等跨20米（矢跨比1／3）實腹式無鉸石拱橋。由于當年修建時，第五跨（東岸橋臺）地質為腐植土淤泥、軟土地基，基礎深達1 7米，經專家研究確定，將第五跨改為2孔10米半圓形實腹式三鉸拱。通車10多年后，東岸10米三鉸拱鉸處變形，拱頂鉸石下錯，鉸石張開有5～6厘米的距離。1979年，管養部門進行加固，方案為：將2孔10米的石拱橋上部填料挖除，兩邊側墻保留不變，原橋臺、橋墩漿砌加高，墩上架設預制鋼筋混凝土空心板梁；同時復原下錯拱石，經多年運行，東岸橋臺依然緩慢下沉，5、6兩跨鋼筋混凝土拱鉸縫隙繼續加大，拱頂鉸石左右下錯明顯，經專業檢測部門檢測，認定為危橋。

2 老橋現狀及存在的主要問題

2.1 由于橋梁位于主要交通路段上，車輛較多。大橋投入運營后，軟土地基有沉陷，鉸處變形較大，拱頂鉸人員檢查，定為險橋，一直采用限載的方式維護通行。

2.2 5＃、6＃三鉸拱由于地基變形，導致橋面標高降低、拱頂鉸石錯位。其中6＃拱頂嚴重沉陷、變形，鉸接處縫口達4～8厘米，見圖1；5＃拱頂鉸接處縫口張開也有4～6厘米。其余拱圈使用狀況良好，未發現受力變形裂縫，主拱軸線未發現受力變形。

圖1 鉸拱下沉、錯位

2.3 泄水孔堵塞嚴重，橋面鋪裝磨損嚴重，未發現明顯裂縫。

2.4 兩側欄桿局部損壞并有外傾現象。

3 維修方案

3.1 鑒于原橋已經多年使用，沉降已基本到位，橋臺已基本穩定，決定拆除已損壞的5＃、6＃兩孔，并按原結構重建恢復。

3.2 拆除全橋欄桿、人行道板、橋面鋪裝，挖除鋪裝層下20厘米厚填料并及時清理，換填20厘米厚二灰碎石。

3.3 采用C30混凝土現澆全橋側墻并向兩側懸挑。

3.4 將原有橋面更換為整體式鋼筋混凝土橋面，重設墻式防撞護欄、完善橋面排水。

3.5 對全橋其他孔跨進行檢修。

3.6 加固維修后橋面為6.5行車道＋2×0.5米寬防撞護欄。

4 施工工藝及要點

該橋維修較為繁雜，工程量雖不大，但涉及到諸多隱蔽工程，且施工工藝多具特殊性和復雜性，因而公開招標，選擇了具有相應資質與類似工程施工經驗的施工單位承擔施工。

4.1 施工流程

（1）5＃、6＃拱施工：圍堰、排水、清淤→加固維修基礎→填筑土牛拱胎→4號墩左側反壓土臺→拆除欄桿、人行道板→挖除橋面鋪裝及拱上填料→拆除側墻及空心板→拆除5＃、6＃拱圈→加固土牛拱胎至設計標高→修筑墩臺→重砌拱圈→現澆混凝土側墻。

（2）1～4跨施工：

拆除其它四跨欄桿、人行道板、橋面鋪裝→換填拱頂20cm填料→現澆混凝土側墻。

（3）橋面系施工：

綁扎橋面鋪裝及雙層架立鋼筋→支?！鷺蛎婊炷龄佈b→護欄支?！鷿仓o欄→安裝鑄鐵泄水管→養生。

（4）橋頭接線及安保附屬設施工程。

4.2 施工要點

（1）施工單位在每道工序施工之前制定了詳細的施工組織設計或施工方案，并報監理工程師審查批準，從而確保橋梁施工安全和質量奠定基礎。

（2）拆除5、6兩跨橋梁是本橋維修加固的一項重要工作，特別是拆除橋梁過程中的橋梁安全問題，原設計僅說明采用支架法施工，無詳細設計要求。施工中考慮5、6兩孔所處地基為腐殖土淤泥、軟土地基，深度達17米。施工前考慮老橋原先施工是采用土牛拱胎，經過專家論證和計算，并經過原設計部門的同意，實際實施采用土牛拱胎法進行施工。為防止土牛拱對4號墩產生的反推力，施工中將原設計沙袋石料支擋由4跨靠5跨的一邊，移至4跨靠3跨的一邊。同時，為避免因拆除拱上填料不當，可能使拱的壓力線嚴重偏離拱軸線，使某些截面彎矩過大，造成截面坡壞或使拱圈失穩，以及防止多孔間恒載推力不平衡，施工中對拱上建筑拆除進行認真的計算，給出逐級拆除的順序和拆除荷載量，按照拆除的順序與修建時的順序相反以及對稱、均衡的原則，從拱頂開始，對稱分段向拱腳進行，并加強相鄰4孔拱圈、橋墩的觀測，確保了橋梁施工安全。

（3）考慮該橋病害主要是由地基不均勻沉降引起拱圈的開裂，外觀拱圈石形狀較好，有利用的可能性。因此土牛拱胎筑好后，便安排了施工隊對所有拱圈石進行了編號，以便恢復時發生錯亂。

（4）拆橋和挖除大橋橋面及拱腔填料過程中，未采用大型機械設備，采用人工對稱進行鑿除或挖除，避免對大橋主拱圈產生新的損傷；并應及時將廢料運走至棄土場地。

（4）拱上建筑在拱圈達到設計強度的90%，在經過7天齡期后進行，拱上建筑的施工對稱均勻地進行，方向由拱腳向拱頂對稱砌筑。

（5）現澆橋面混凝土未達到設計強度80%時，禁止車輛在橋面上行駛。

（6）施工時，注重認真核對各構造物的高程、尺寸、位置，并做到了施工墩樣準確無誤。

（7）強化土牛拆除的監控。為防止拆除土牛拱胎帶來安全事故，拆除前我們及時提醒施工隊，一定要在土牛拱胎與拱圈完全分離后，方可開始。

5 結束語

根據2009年橋梁專項調查統計，我國公路橋梁65.8萬座，其中危橋9.3萬座，農村公路占96%。我省農村公路共有橋梁22282座，危橋6479座，其中拱橋占四、五類橋梁總數的77.24℅。為確保橋梁處于正常使用狀態，保證安全、暢通，國家已啟動農村公路危橋改造加固工程，省委、省政府決定從2011年開始，將農村公路危橋加固改造列入33項民生工程，力爭在“十二五”期間，基本完成2009年公路養護統計年報中在冊的縣、鄉、村道上四、五類危橋的重建或加固、維修工程。通過對樅陽幸福橋（四孔實腹式無鉸拱＋兩孔三鉸拱橋）的改造和加固，有效解決了當前農村公路資金不足、荷載等級要求不高的情況下，如何改造加固農村公路危橋的問題。安慶市位于皖西南山區，石料產量豐富，因此60、70年代修建了大量石拱橋，該橋加固取得成效，對其它存在病害的石拱橋加固處置積累了一定的經驗，也更新了橋梁建設養護工作者的理念，對危橋加固改造工作具有很好的指導性和借鑒性。

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