石拱橋維修加固施工方法

裴 偉 良

(山西路橋集團國際交通建設工程有限公司，山西 太原 030006)

石拱橋維修加固施工方法

裴 偉 良

(山西路橋集團國際交通建設工程有限公司，山西 太原 030006)

介紹了石拱橋常見病害以及原因,包括主拱圈開裂，腹拱圈開裂，基礎病害和橋臺及橋面病害，并提出了對應的加固維修措施——加固舊橋措施，錨噴加固技術，改變荷載力線加固技術以及基礎加固技術。在實際應用中，相關人員一定要根據實際情況分析趨利避害，合理選擇維修技術，使維修加固效果達到最優,使我國的石拱橋利用率最大化，給國民提供最優質的服務。

石拱橋，施工，維修加固

0 引言

本文通過對石拱橋常見的病害進行分析，包括主拱圈開裂情況，腹拱圈開裂的情況以及石拱橋基礎設施的基礎病害和石拱橋橋臺及橋面病害。通過對病害進行分析處理，結合實際的病害提出了集中常見維修加固方法：加固舊橋措施，錨噴加固技術，改變荷載力線加固技術以及基礎加固技術，希望能為以后石拱橋的維修加固提供借鑒方法。

1 石拱橋出現的常見病害

1.1主拱圈開裂

石拱橋出現最常見的病害就是主拱圈的開裂，其主要是因為在石拱橋設計初期時沒有選擇合適的拱軸導致施工時出現拱圈的變形，石拱橋的荷載壓力線與拱軸的中心線偏離開裂。眾所周知，石拱橋的拱圈中受力的部位是石拱橋的受壓構件，主拱圈開裂分為縱向開裂以及橫向開裂。橫向開裂的原因主要是石拱橋的拱石受到了橫向的擠壓。在建造拱圈時，砂漿以及混凝土沒達到要求的強度，脫模時間過短導致拱圈出現下沉，砌縫開裂以及拱石爆裂。在砌層的時候，第一層的拱石基本達到強度要求，此時支架下沉就導致拱圈開裂。縱向開裂的現象也是石拱橋常見的問題，出現縱向開裂的現象也是因為砌體的建筑材料抗壓不足導致的。在測量計算石拱橋設計時都要考慮整個拱圈的截面共同抗壓能力，但是由于移動的荷載以及集中的荷載導致拱橋的變性不協調，出現裂縫的現象。如果在施工時沒有采取意環和內環交錯搭建，則在拱圈的下部發生縱向的開裂。

1.2腹拱圈開裂

石拱橋腹拱圈開裂的原因只有幾點，最主要的是石拱橋的腹拱過于平坦，太平坦的腹拱會導致石拱橋產生很大的腹拱力，令施工的質量下降并且石拱橋的拱圈出現裂縫。另外就是在施工階段存在處理不當的裂縫，石砌的腹拱圈鉸石需要采用堅硬而且沒有裂紋的石料，如果在施工中沒有達到指定的硬度就會造成鉸石的開裂。另外就是腹拱圈的跨度過大，橫向的剛度不足也會導致腹拱圈承擔的荷載過大，令腹拱圈開裂。在一般石拱橋的腹拱圈中上側墻以及拱圈形成的聯合截面中有石條縱向強度以及縱向剛度，當有車輛通過時，車輛的荷載難以直接作用于石拱橋的邊緣造成石拱橋腹拱圈剛度很大但受力很小，出現變形不一致時導致開裂的現象。此外，由于在石拱橋的后期填料中填料不良導致橋體的膨脹，擠壓腹拱圈導致撕裂。

1.3基礎病害

石拱橋的橋墩出現基礎的病害通常是由于石拱橋的基礎不穩定，地基軟化和掏空導致的。橋墩出現不均勻傾斜以及沉降的現象通常是在小型的石拱橋出現的，一般是跨度比較少的橋體[1]。其產生的原因是因為石拱橋的基礎建設設施沒有放置在基石上，當地基隨著時間的增長發生軟化以后就會導致石拱橋的承載力下降。在早期的石拱橋建設中由于施工的技術限制，無法對基層的巖石進行深入開挖，導致石拱橋的跨度不大，基礎被掏空。在石拱橋經歷河道變遷或者長時間的水流沖刷以后就容易出現此類病害。在早期建造石拱橋時還由于經濟的約束導致石拱橋跨度縮小，石拱橋橋向河道收縮，壓縮了河道面，在石拱橋遭遇大的洪水時，水流沖刷石拱橋基腳將其掏空，導致石拱橋出現崩塌裂縫等病害。

1.4橋臺及橋面病害

石拱橋橋面病害主要有路面的沉降，混凝土板斷裂以及伸縮縫破壞。在空腹式的石拱橋中橋面開裂主要是由于在石拱橋拱腹施工填料的過程中填料不足，無法壓實。在實際的石拱橋填料中需要使用沙石以及碎石，再通過人工壓實的方法進行建筑，但是在早期的石拱橋建設中通常使用土料進行填筑，達不到石拱橋需要的標準導致石拱橋路面出現沉降。另外就是石拱橋的拱頂斷裂，如果石拱橋的混凝土板沒有在施工的前期留有縫隙，那么混凝土板極其容易在反復的擠壓后出現斷裂，在承受車輛的荷載以后會產生不均勻的壓縮變形，使得石拱橋后臺混凝土板破裂。石拱橋由于腹橋的存在，為了適應橋體的變形需要，側面的橋體與橋結構需要設置伸縮縫以及變形縫，在車輛荷載的作用下橋面不均勻變形壓縮，在后期排水不當造成伸縮縫中填料積水形成路面破壞。

2 石拱橋維修加固措施

2.1加固舊橋措施

對于石拱橋的維修加固可以采用加固舊橋的方式，通過對原石拱橋的主拱圈進行植入鉚釘，然后再進行鋼筋網的拉結，對石拱橋的表面進行噴砂，使用速凝劑對混凝土進行加固，從而建設出復合的主拱圈。再將石拱橋的結構進行擴大，與原石拱橋進行良好的結合。使用石拱橋噴砂加錨技術能夠快速地使原拱圈與新拱圈牢固結合，最大程度地對裂縫進行封閉，有效防止拱圈石化，減少對施工期間車輛的通行。另外也可以采取外套拱圈進行加固。其中拱圈分為內襯拱圈，拱背加固以及套箍加固。其中內襯拱圈主要是對原來的拱圈進行灌漿，使得原拱圈達到一定的截面厚度，再根據石拱橋的實際情況進行調整，可以通過在原拱圈上垂直填料，增設鋼筋網，并且在原來的切口處形成剪力槽，保證石拱橋的拱圈截面不受空間的限制，提高橋梁的整體承載力，使得石拱橋的結構美觀，施工徹底。而拱背的加固主要是通過在石拱橋拱背處設置混凝土拱圈，通過把舊的石料與新澆筑混凝土結合，在原來的拱背上鉆孔處理，加大舊有石拱橋以及新石拱橋的緊密程度。另外就是對舊有石拱橋進行套箍加固的辦法，在拱背以及腹拱的部分增設鋼筋，對原來的舊石拱橋結合實際情況進行調整，將舊有石拱橋和新的材料套箍結合，達到加固石拱橋，減少病害對于橋體的使用的目的。

2.2錨噴加固技術

錨噴加固技術主要是利用錨插入原石拱橋中進行鋼筋網的架設，然后再噴射適量的加有速凝劑的混凝土，令石拱橋表面形成復合的主拱圈，通過增加結構的尺寸達到分擔荷載的目的，提高石拱橋整體的承載能力。在增設大截面的同時會導致結構出現荷載增加的問題，此時需要對原石拱橋的結構結合組合一個疊合的構件。在進行噴錨的工作之前對石拱橋的工作面進行清理，保證噴錨的混凝土能夠有更好的粘合效果，通過人力將其鑿成厚度為0.5 cm的層面。相關的施工人員需要嚴格按照噴砂技術的要求進行施工，在選定合適的位置以后再用粉筆進行標號鉆孔。開鉆以后如果遇到了鋼筋不可以盲目的繼續，需要對鉆頭進行清洗并且向內注入水泥將其堵住。最后的步驟就是插桿，插入孔洞的最低處，如果在插入的過程中遇到空隙也需要將插桿及時拔出，在錨桿穩定以后需要對泥漿保留足夠的時間，在等到泥漿的強度達到要求以后才能進行后續的施工。

2.3改變荷載力線加固技術

改變荷載力線加固技術的方法主要是通過使用懸鏈線的空腹拱軸，利用其與三絞拱之間的壓力，把拱頂以及拱腳處的每一個點進行相應的重合。通過對石拱橋的結構研究可以知道，石拱橋的壓力線和拱軸線會在拱中出現張力以及內部的壓力。在施工的設計中就需要將實際的壓力線和拱軸線之間的偏離進行修正，加固荷載力線時通過加固拱上荷載，把實際的壓力線與拱軸線重合，把石拱橋的結構受壓進行合理分配。在拉設荷載線時需要將實際的懸鏈線鋼筋網架設在石拱橋的腹部，保證在施工的時候鋼筋網能夠穩定固定在石拱橋上。大部分的石拱橋都是以腹拱式為主要的設計模型建造的，拱上的建筑荷載通常都會很大，通過改變荷載力線能很好地解決這類問題。

2.4基礎加固技術

石拱橋基礎結構出現病害主要還是和拱圈的裂縫沉降不均勻以及回填料的質量有關。基礎加固的技術主要有增大基礎斷面加固和拉桿加固。增大基礎斷面加固主要是應對石拱橋基礎被沖刷掏空導致的病害[2]，通常采用澆筑混凝土進行包裹舊的石拱橋橋體，在基礎發生沉降的時候通過壓漿的技術進行加固，在原石拱橋旁鉆孔，將一定量的水泥混凝土漿通過壓力注入注漿孔內，并且把其進行固結，通過現場注漿的方式固結舊有的石拱橋，從而提高石拱橋的承載力。注入的漿液的比例需要結合實際的土質進行決定，不同的石拱橋采用不同濃度的漿液，一般來說跨度較大的石拱橋其地基的承載能力比較高，當這一類的石拱橋出現沉降時加固十分困難，需要從石拱橋的上部著手進行減負達到加固的效果。拉桿加固則需要石拱橋的硬度以及強度足夠，保證石拱橋側墻外傾得到處理，這就需要采用拉桿處理，在石拱橋側墻進行水平打孔，通過拉鋼筋的方法對石拱橋側墻加固。

3 結語

石拱橋的維修加固需要考慮到的因素有許多，涉及的問題也眾多，是公路部門需要面對的重要問題。在治理石拱橋的病害時需要選擇技術可行，投資節約以及滿足實際能用性的方案，結合實際石拱橋出現的病害進行深入研究，分析實際情況趨利避害，合理選擇維修技術，甚至結合實際的情況采用多種技術綜合指導，使維修加固效果達到最優。

[1] 韓 靜.高層建筑施工過程混凝土工程質量控制法[J].江西建材,2016(7):53-54.

[2] 江晉寧.高層建筑工程質量控制措施研究[J].湖南城市學院學報(自然科學版),2016(1):19-20.

Onthemaintenanceandreinforcementconstructionmethodofstonearchbridge

PeiWeiliang

(ShanxiInternationalTrafficConstructionandEngineeringofRoadandBridgeCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The paper mainly introduces the common damage and the reasons of stone arch bridges, including the main arch ring cracks, the abdominal arch ring cracks, the abutment deformation, and the arch fracture. What’s more, the author proposed the related strengthening measures according to the above situations-the measures of reinforcing old bridge, the technology of anchoring and shotcreting, changing the load line and reinforcing the foundation. In our actual construction,we must analyze the actual situation and choose the reasonable maintenance technology to achieve the best effect in the aspects of maintenance and reinforcement so that we can offer the quality service to our country and people.

stone arch bridge, construction, maintenance and reinforcement

1009-6825(2017)32-0155-02

2017-09-03

裴偉良(1984- )，男，工程師

U448.22

A