多跨連續(xù)實腹式石拱橋加固和加寬施工方法探討

劉希林 邵陽市寶慶公路橋梁工程有限公司工程師

一般而言，橋梁的加寬、加固施工是同時進行的。采取科學的加固技術(shù)以及加寬方式實現(xiàn)對現(xiàn)有橋梁的改造，不僅能夠提升舊橋的承載能力和通行能力，還可以延長橋梁的使用期限，以滿足現(xiàn)代交通運輸?shù)膶嶋H需要[1]。在解決石拱橋現(xiàn)有問題的基礎上，對橋梁進行加寬，提升承載力需要進行加固施工處理。橋梁的加固加寬施工需要因地制宜，在充分了解加固加寬方式的技術(shù)特點之后，按照多跨連續(xù)實腹式石拱橋的特點以及地理環(huán)境選擇科學的加固加寬方式。因此，對多跨連續(xù)實腹式石拱橋加固和加寬施工方法進行研究具有重要的意義。

1 橋梁的病害

由于受到荷載過大、地基下降、年限過長等因素的影響，石拱橋會出現(xiàn)各種各樣的病害問題。下面對橋梁產(chǎn)生病害的主要原因進行分析。

（1）拱圈病害。主拱圈的強度不夠會導致拱圈開裂等病害，再加上基礎以及墩臺發(fā)生位移等現(xiàn)象使得拱圈開裂。另外，拱圈存在水流等在砂漿縫隙中流出等問題，由于回填料不密實或者泥漿使用不當?shù)葐栴}會帶來拱圈滲水的問題，進一步導致拱石的軟化、強度降低等問題。

（2）橋面病害。橋面病害主要包括橋面存在坑槽且橋面的寬度不夠、路面沉降、混凝土板斷裂等。實腹式石拱橋出現(xiàn)裂縫等病害的主要原因包括填料的使用不當、拱頂及側(cè)墻的斷裂等。

（3）橋臺病害。實腹式石拱橋的橋臺中填土位置比較高，受到U型橋臺的束縛，使得填料壓實不好，會影響壓實度。此外，填料的應用存在膨脹性等問題，容易產(chǎn)生裂縫等危害。

（4）拱腳開裂。拱腳位置處的負彎矩較大，所以拱圈的橫向裂縫一般存在于拱頂?shù)南聜?cè)以及拱腳的上側(cè)。一般而言，在石拱橋的病害中，拱圈橫裂是較為嚴重的問題，主要是由拱圈的強度不夠以及附加力影響等因素造成的[2]。

2 多跨連續(xù)實腹式石拱橋的加固方法

2.1 拱圈加固技術(shù)

首先，在對拱圈進行加固之前，需要對舊橋的石料散落、脫落等問題進行鑿除修復處理，通過U型套箍主拱圈加固方式，使用鋼筋混凝土對拱圈實施加固。

其次，噴錨加固技術(shù)。可以在石拱橋拱圈的基礎上加入錨釘實施鋼筋網(wǎng)的掛設，然后在石拱橋的表面加入適當?shù)乃倌齽┑幕炷?，以便形成復合型的主拱圈。根?jù)原有石拱橋的主拱圈，把石拱橋的結(jié)構(gòu)進行擴大處理，以防止橋梁變形，并且承擔部分的荷載力，延長石拱橋的使用壽命。

通過對石拱橋進行噴錨加固施工，不僅提高了安全性能，減少了工作量，保證拱圈和噴射砼的穩(wěn)固性，而且能夠避免拱圈出現(xiàn)裂縫、風化等問題。但是噴錨加固技術(shù)的承載力性能較差，要求施工人員必須準確把握噴射量，因此容易發(fā)生拱圈表面不平滑、不美觀、浪費原材料等問題。因此，噴錨加固技術(shù)比較適合拱圈危害不嚴重的情況，且不能有效提高其承載力，具有一定的使用限制。

最后，對于外套拱圈而言，可以采用內(nèi)襯拱圈加固、拱背加固和套箍加固等技術(shù)。其中，內(nèi)襯拱圈加固主要是對橋梁的裂縫處開展灌膠施工，對舊拱腹?jié)仓艑崿F(xiàn)加固。拱背加固主要是在拱背的位置加入砼拱圈從而增加截面積，提升其載荷力。套箍加固是在拱圈以及拱腹處加入鋼筋砼拱圈，以達到提高拱圈荷載力的目的。

對原拱圈、拱上側(cè)墻、橋臺前墻等構(gòu)件清洗干凈后，在保持原橋狀態(tài)不變的情況下，進行全橋砌體塊石間勾縫灌漿，直到達到強度后進行下一步的施工。為了增強拱圈的受力整體性及防止裂縫的擴展，采用壓力灌漿加固技術(shù)處治拱圈勾縫及裂縫。要求用灌漿機進行灌漿，灌漿壓力介于 1.2～2.5MPa，灌漿水泥強度等級不低于R425,水泥砂漿強度等級不低于M30。注漿前，首先對橋墩（臺）裂縫進行處理，使用鋼扒釘跨縫扣緊兩邊砌體，扒釘腳應嵌入片石孔中，并用砂漿填充釘孔目的是在注漿時，防止裂縫在壓力作用下擴大。

2.2 橋面整治技術(shù)

橋面病害整治可以與拱圈加固技術(shù)相結(jié)合，首先清理拱圈上的填料，然后利用低標號的混凝土進行回填處理，最后處理橋面。對于橋面而言，容易發(fā)生路面沉降、伸縮縫破壞等問題，產(chǎn)生這一問題的主要原因是石拱橋拱腹在施工的過程中填料不足且沒有壓實。因此，需要對橋面進行填料處理，使用沙石或者碎石等，同時利用人工壓實技術(shù)進行施工處理。對于拱腹圈的鉸處，可以設置變形縫或者伸縮縫等，在主拱圈的頂部位置設置斷縫等。

2.3 橋墩加固技術(shù)

首先，對病害橋墩基礎進行處理，通過水泥及水玻璃雙液進行注漿，為了進一步避免出現(xiàn)漿液漏液等問題，可以通過先上游后下游的方式，以及先外排后內(nèi)排的順序，在保證外側(cè)的注漿孔封閉之后，對剩余的注漿孔進行處理。此外，橋墩基礎可以在原有的基礎上進行擴寬操作，可以在基礎的外側(cè)位置設置25°以及50°的鉆孔。

其次，需要對橋墩基礎外包混凝土開展加固處理，這樣才能在最大程度上確保石拱橋的安全性能。

最后，橋墩防沖刷和回淤技術(shù)。橋墩會出現(xiàn)沉降以及下滑等問題，而橋下防護設施水毀是產(chǎn)生這一問題的主要因素之一?？梢詰肅20混凝土對橋下進行防護施工，其中，鋪砌的高度為上游以及下游的15 m左右。此外，橋梁下游位置的30 m位置可以建立滾水壩，從而達到河床蓄砂回淤增多等目的，從而降低水流的速度。其中，滾水壩大約為4.5 m，需要保證壩頂?shù)母叨群蜆蛳落伷鲰數(shù)母叨纫恢隆?/p>

2.4 回填料加固技術(shù)

對于實腹式石拱橋的回填填料，必須使用級配碎石或者級配砂礫等性能較為優(yōu)良的材料。在施工的過程中，回填材料的性能、透水性質(zhì)不好，不能滿足實際的設計需求，所以使得橋臺和側(cè)墻等位置存在裂縫、膨脹等問題。基于此，可以應用換填以及壓漿等方式進行加固施工操作。

橋梁的拱上和三背的回填料質(zhì)量較差，需要對拱上和三背的回填料進行清除，通過極配、性能較好的透水性回填料以及低標號砼開展回填施工，這樣能夠避免填料對橋梁產(chǎn)生過大的壓力。當橋臺比較高的時候，不應采取以上方式進行回填處理，可以對臺背土體進行鉆孔操作，同時裝配壓漿導管，對水泥漿等進行凈化，從而提高回填料的物理特性，減少回填料對側(cè)墻的壓力，實現(xiàn)石拱橋的加固。

3 多跨連續(xù)實腹式石拱橋的加寬方法

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)受力分析、變形程度以及外觀統(tǒng)一等原則，對多跨連續(xù)實腹式石拱橋進行加寬處理，將橋兩側(cè)加寬1.5 m。目前，對實腹式石拱橋加寬的方法主要包括以下兩種：

3.1 同拱加寬

同拱加寬主要是當舊橋的資料保存完整以及場地具有一定條件的情況下，以發(fā)拱的形式對石拱橋需要加寬的一側(cè)開展加寬處理。對于這一加寬方式，利用相同的跨徑、拱軸系數(shù)等參數(shù)，保證加寬的位置與舊橋形成一個整體，具有美觀、經(jīng)濟性強等優(yōu)點。然而在進行發(fā)拱之前，需要對舊橋的橋臺、拱圈以及側(cè)墻進行鑿毛處理，并且進行充分濕潤，才能確保加寬位置與舊橋的位置成為一個整體，保證受力的平衡性，避免發(fā)生橋面裂縫等問題。此外，當實腹式石拱橋的側(cè)墻受損沒有達到要求的時候，能夠?qū)εf側(cè)墻進行拆除處理。

3.2 板梁加寬

受到地形以及水利環(huán)境等實際因素的影響，不能應用同拱加寬的方式，可以對石拱橋的梁板進行加寬處理，也就是指在石拱橋加寬的兩側(cè)鋪設梁或者板。在利用板梁加寬方式的過程中，還要對舊橋臺進行鑿毛處理，必須根據(jù)實際成本要求選擇科學的加寬方式。

本文根據(jù)實際需求采用橋面懸挑加寬方式。懸挑梁加寬方式較為簡單，當橋墩、橋臺完好無損的時候，可以符合橋面加寬荷載增加的要求，此時可以應用橋面懸挑加寬的方式。

首先，拆除石拱橋兩側(cè)的欄桿以及人行道板，鑿除橋面的鋪設層。其次，當對承重結(jié)構(gòu)位置進行加固后，將重澆加強的鋼筋混凝土橋面作為鋪設層，或者在橋墩上面加上懸臂梁以及懸臂版等，從而實現(xiàn)對橋面的加寬處理，然后再安裝欄桿。最后，對于鋼筋混凝土懸臂挑梁加寬方式而言，利用增加懸臂的長達到橋梁加寬的目的，比較適用于石拱橋。懸臂的長度要適當，且保證受力合理，進而將石拱橋兩側(cè)加寬1.5 m。

4 結(jié)語

對多跨連續(xù)實腹式石拱橋進行加固和加寬施工，不僅能夠提升舊橋的承載能力和通行能力，而且可以延長橋梁的使用期限，以滿足現(xiàn)代交通運輸?shù)膶嶋H需要。因此，可以適當采取拱圈加固、橋面整治、橋墩加固、回填料加固以及橋面懸挑加寬等技術(shù)，實現(xiàn)石拱橋的加固處理，同時將石拱橋兩側(cè)加寬1.5 m，從而提高石拱橋的質(zhì)量以及通行能力。