石拱橋拱圈加固工藝新探

林 帆 邵陽市寶慶公路橋梁工程有限公司工程師

隨著時代進步及經濟發展，各個地區對于交通設施的需求不斷增加。其中，跨河、溝的橋梁也在不斷發展。許多利用現代技術建造的大橋外形美觀，結構穩固。我國在二十世紀七八十年代修建的石拱橋則更多發揮著觀賞的作用，很多都已經無法承擔通行重任。如果拆除重建，需要大量的經費，所以大部分危舊石拱橋采取了加固處理。針對不同的石拱橋病害，應采取不同的加固技術。其中，石拱橋拱圈的病害以及加固工藝備受關注。

1 危舊石拱橋拱圈的病害特征及其分析

1.1 石拱橋拱圈的主要病害特征

石拱橋的主拱圈很容易發生開裂的現象。尤其當車輛的車載量很大甚至超載時，加上橋上建筑的重負，會導致石拱橋的主拱圈很容易發生順橋向以及橫橋向的開裂。與此同時，石拱橋拱圈開裂產生的裂縫隨著時間的推移，會沿著砂漿以及石料的方向不斷發展[1]。與此同時，雖然在不同情況下裂縫的開裂程度不同，但是開裂的形狀幾乎都相同，大部分都是裂縫的中間部位比較寬也比較深，但是兩邊的裂縫相對來說比較細小[2]。

1.2 石拱橋拱圈的主要病害分析

拱圈本身的強度不夠是造成石拱橋的拱圈出現開裂的重要原因[3]。如果石拱橋的拱圈的整體強度沒有達到標準要求，那么拱圈的質量便得不到保證，拱圈出現開裂的情況也就在所難免。其中，石拱橋建造過程中使用的材料對拱橋的拱圈質量會產生較大的影響[4]。比如，條石要負擔很大部分的壓力，如果選取的條石質量不達標，就會導致石拱橋的臺基發生位移，最終導致石拱橋發生開裂的情況。

2 危舊石拱橋拱圈加固工藝

一般通過對危舊的石拱橋拱圈進行相應的加固，來增加石拱橋的負載能力。這樣的做法不但可以節約很多拆毀以及重建的經費，還能縮短施工時間，最終使得石拱橋重新投入使用，并且可以有效延長石拱橋的使用年限，做到又快又好地解決危舊石拱橋的交通運輸能力弱的問題。其中，針對不同的方面，會用到不同種類的加固工藝。每種加固技術各有優勢，操作步驟也各不相同[5-7]。

2.1 灌漿加固技術

灌漿加固技術就是在架構或者構件內部的裂縫中通過施壓的方式灌入漿液，這樣可以使漿液充分填補石拱橋的拱圈裂縫。這種加固工藝有效提高了石拱橋的整體性，同時又提高了石拱橋本身的橋梁強度，從而有效提高了石拱橋的耐久性。這樣也可以有效抑制水的滲透侵蝕作用，大大延長石拱橋的使用壽命。并且灌漿加固技術相較于其他加固工藝有很多不可忽視的優勢。比如：操作的步驟比較簡單，并且加固后的石拱橋更加安全，修復也十分快捷，即使在十分狹窄的地方也能夠高效應用。灌漿加固技術主要分為以下6步：

（1）準備灌漿材料。在實施灌漿加固技術的過程中，首先要準備好水泥、石灰以及粘土等灌漿原料。其中，應根據石拱橋的病害情況選取灌漿原料。同時，在灌漿的過程中要進行壓力檢測，從而確保可以將漿液完全灌滿石拱橋拱圈的裂縫。

（2）清理拱圈裂縫。事先處理石拱橋拱圈的裂縫，可以用鋼絲刷或者小錘等工具輔助將構件整平，將裂縫周圍的污垢清理干凈。這樣方便新灌入的漿液與拱圈更好地貼合。

（3）鉆孔埋嘴。為方便灌入漿液，需要鉆孔埋嘴。要準備合適的鉆嘴，否則鉆嘴會因為與拱圈的裂縫不相合而難以黏貼，最終掉落，會影響后續的工藝步驟。

（4）嵌縫止漿。嵌縫止漿能夠使漿液深入裂縫，更充分地填充裂縫。

（5）進行壓水試驗。目的是對鉆嘴的通暢情況進行檢查，防止發生滲漏現象，最終影響嵌縫的質量。

（6）灌漿工作的進行。灌漿可以很好地解決危舊石拱橋的石塊砂漿不夠飽滿或者砂漿的強度比較低等問題。同時，如果橋梁的拱圈病害已經十分嚴重，僅使用灌漿加固工藝不足以解決因橋梁的承載能力不足而引起的開裂問題，還需要搭配其他加固工藝進行加固。而對于選取何種加固工藝與灌漿加固技術配合使用，需要針對石拱橋的拱圈病害采用合適的加固技術。

2.2 錨噴混凝土加固技術

錨噴混凝土加固技術主要通過將混凝土與受力的鋼筋進行緊密結合后形成一個整體的結構。同時，這種錨噴混凝土加固技術是借鑒隧道施工中的“新奧法”形成的。錨噴混凝土加固技術主要分為3個步驟：

第一步，將所需加固構件的表面清理干凈,按照技術要求的內容鉆孔并插入錨固鋼筋和錨桿。

第二步，掛設鋼筋網并將鋼筋網固定在錨固鋼筋上。與此同時，在將鋼筋網固定在錨固鋼筋上之前要先檢查鋼筋周圍的空隙，判斷空隙是否足夠大。

第三步，通過混凝土噴射整平噴射面的表面。一段時間后，再在噴射面的表面涂抹砂漿，不能太厚，一層就可以。要注意對噴射面的表面進行定時噴水，對混凝土進行必要的保養，從而使錨噴混凝土加固工藝更好地發揮作用，延長石拱橋的使用壽命。

2.3 主拱圈加固技術

主拱圈作為石拱橋拱圈的最重要部分，需要重點加固。其中，在加固主拱圈的時候，一般不需要搭設支架。主拱圈加固技術首先要將拱圈上面挖開的土進行清洗。加固新拱圈之前應該進行重新鑿毛。這種方式不僅可以保證拱圈加固的有效性，還能夠將已經裂開的拱重新連接到一起。這樣由于拱圈的修復，在水位升高或者發洪水的時候就可以快速排水。在加固之前，應該先噴注高標號的水泥砂漿。在拱圈的加固過程中，應該將墩臺的承受荷載考慮在內。其中，加固時要先拆除拱圈上面的填料。這個步驟有很多地方值得注意。需要考慮橋梁的對稱性，保證在拆除拱圈上面的填料后兩邊的拱圈受力依然均勻。否則，因為橋梁結構的不對稱極有可能造成新的病害。拱圈的加固技術主要分為以下4步：

（1）清洗拱背，確定孔位

在進行加固之前，有必要清理拱背上的污漬。否則，混入了雜物會導致后續步驟難以進行，造成加固質量低下。清洗拱背和接下來確定鉆孔位置都是為接下來的幾個步驟做鋪墊。鉆孔的位置也要根據后續步驟提前進行確定。施工人員可以根據設計圖紙進行確定。

（2）精確鉆孔

按照設計圖紙中的要求，運用電鉆打出深度和直徑都符合要求的孔眼。其中，孔眼的位置以及傾斜度都要精確無誤，從而才能保證后續步驟中的灌注工作能夠順利開展。

（3）清洗鉆孔

用水清洗孔眼中的粉塵以及碎渣。因為遺留下來的粉塵以及碎渣會導致膠黏劑與拱圈貼合不夠緊密，很容易再一次產生裂縫。選擇水來清洗即可，并不會影響膠黏劑的使用。

（4）注入膠黏劑

最后一步就是向已經鉆好并且清理干凈的孔眼中注入膠黏劑。在注入膠黏劑的過程中要注意排除空氣，否則注入膠黏劑的過程將會艱難，并且有極大可能留有縫隙。并且，在植入鋼筋后要保證有少量的膠黏劑流出。這樣可以使膠黏劑的填充更充分。在澆筑混凝土之前，一定要先使用普通的硅酸鹽水泥漿涂刷石拱橋的拱圈背面。這樣做可以確保混凝土的密實度以及保持石拱橋拱背的形狀。因為使用了混凝土，所以后期石拱橋投入使用后，仍然要記得對混凝土做好保養工作。

2.4 原拱上增設鋼筋混凝土拱圈加固法

在原有的拱圈上面加一層新的拱圈，這是在拱橋當中非常常用的一種方法，它不僅能夠對拱圈進行加固，而且還能夠有效地將原來已經開裂的拱連成一體，非常方便橋梁排水。在加固時，如果原有的拱圈已經損壞，就應該先用噴注高標號水泥砂漿的方法對拱圈進行修理之后再砌新。在考慮是否需要對拱圈進行加固時，應該充分地考慮到墩臺受力是否安全可靠。當石拱橋需要全部加新拱圈時，在拆除拱上填料時，必須還要確保兩邊對稱同時進行。

3 結語

石拱橋的加固完善不僅順應了經濟社會發展對于交通便利的需要，還是對中國石拱橋文化的延續以及傳承。隨著時間的流逝以及時代的變遷，石拱橋變得危舊不能使用。但是隨著科技的不斷發展，石拱橋加固技術都在不斷完善，為石拱橋重新投入使用打下了基礎。石拱橋的拱圈作為石拱橋的重要組成部分，其所發揮的作用不可忽視。所以，為了延長石拱橋的使用年限，有必要針對石拱橋的拱圈產生的病害類型以及成因進行分析。