石拱桥维修加固技术探究

　　摘要：石拱桥在我国桥梁工程中占有60%左右的比重，主要原因在于其具有取材方便、承载潜力大以及造价低廉等多个特点。但随着近年来交通流量的增加以及使用时间的延长，一部分石拱桥均出现不同程度的石料风化及外力破坏，从而导致病桥、危桥的出现。对于石拱桥的重建，不但要中断交通，影响沿线群众出行安全，而且需要投入大量的人力、物力及财力。因此，对石拱桥进行加固处理就是对其进行维修、整治、加固以及保养等，从而能够有效地提高石拱桥的承载能力，进而保证交通运输的安全。

　　关键字：石拱桥;加固技术

　　石拱桥是公路桥梁建设最常采用的桥型结构之一，笔者所在来凤县地处武陵山脉重丘区，辖区内管着国省干线262公里有各类桥梁55座，其中石拱桥45座。大部分石拱桥因修建年代久远，随着当前社会经济快速发展，交通量及超载车辆持续猛增，石拱桥产生了一系列的病害，严重危及交通安全，维修加固是当前极其重要的工作。截止目前，辖区已完成17座石拱桥维修加固，笔者就结合参建项目实际情况，浅析石拱桥维修加固工程技术。

　　1石拱桥维修加固技术的影响因素

　　1.1原拱桥结构影响

　　结构采用植筋连接，如套拱需要在原拱圈上钻孔，会对原拱圈有结构上的损失，特别是对于一些风化严重的拱圈将可能导致拱圈的损坏。

　　1.2河道排水及通航的影响

　　维修加固需要占用一定的桥下净空，对一些通航及排水要求严格桥梁需充分考虑加固技术采用。

　　1.3支架架设因素的考虑

　　拱桥维修时需要支架来支撑，对于跨越深谷，深水以及交通繁忙的桥梁架设支架则较为麻烦。

　　1.4拱桥基础承载的考虑

　　拱桥的重量也是要基础来承担的，维修加固部分对于原基础来说是额外的负重，需验算基础的承载力，如承载力不足，则需加固基础，且有可能压缩河道，影响排水及通航。

　　2桥梁检测内容与方法

　　对于公路桥梁，其检测频次及养护要求应遵循JTGH11-2004《公路桥涵养护规范》的规定。参考类似圬工拱桥病害，片石拱桥主要检测内容有:1)主拱圈有无线形变化或裂缝，砌块是否开裂、掉块或风化，砌缝有无脱离或脱落、渗水等;2)拱上侧墙的变形情况，与主拱圈是否存在脱裂，拱上填料有无沉陷、开裂及排水情况等;3)桥台是否有倾斜、滑移或开裂，基础有无沉降变形、滑移或冲刷，河床铺砌有无冲刷或损坏等;4)桥面是否平顺，有无破损或开裂，栏杆、护栏有无破损和缺失等。此外，施工水平对片石拱桥成桥质量有重要影响，现场检测中也对其施工方法、过程进行必要的补充调查。

　　由于跨径和净空较小，片石拱桥检测条件较好，通常能直接抵近检测各构件，现场主要采用目测法结合裂缝综合测定仪、激光测距仪、钢卷尺等仪器进行观测。

　　3加固措施

　　3.1下部结构加固处理

　　3.1.1高压旋喷注浆

　　在对石拱桥下部结构进行加固处理的过程中，采用的高压旋喷桩法主要是依靠高压液流的冲击力，水泥浆将土层破碎，并且与土体相混合从而构成一个新的固结体。通过高压旋喷注浆的方式能够在一定程度上提高软土的整体强度以及水稳性，桩与桩间土之间能够组成复合地基，从而显著地减小经过处置的土体压缩性，也会在一定程度上提高其抗侧向的变形能力。同时，由于水泥土在固化过程中的时间较短，在争取时间过程中也是一种软基处置方式。高压旋喷注浆方式不仅成本低廉、施工方法较为简单，并且具有较好应用效果。

　　3.1.2扩大桥梁基础

　　在石拱桥加固的过程中扩大桥梁基础，主要是通过将桥梁基础承压面积扩大的方式，来尽可能地提高及恢复基础的承载能力。此种加固方法主要应用于埋置深度较浅或者基础承载力不足的混凝土或石砌刚性实体基础的加固处理。一般情况下，在扩大基础承载面积的过程中，通过在刚性实体式基础的周围加石砌圬工或者混凝土的方式，必须要注重新旧基础结合的牢固性。因此，这就要求在设计施工的过程中，施工人员应该增加设置锚固钢筋，主要目的在于确保加固扩大的基础能够与旧基础之间形成一个更为牢固的整体。

　　3.1.3增补桩基

　　为了提高基础承载能力，施工人员可以在桩式基础周围实施打入钢筋混凝土预制桩或者补加钻孔桩等方式，从而能够在一定程度上提高基础的稳定性，在此过程中对石拱桥的加固法可以称之为桩基加固法。具体方法为:施工人员在对单排架桩式的桥墩采用打桩的方式进行加固过程中，如果原有的桩距在4~5倍，桩距较大时，可以在桩间进行插桩。而如果原有的桩距较小，并且通航净跨允许缩小时，施工人员可以在原排架的两侧增加桩数，此种方式可以称为三排式墩桩。

　　3.2上部结构加固处理

　　3.2.1拱圈上部加固

　　一般来说，施工人员在对拱圈上部进行加固时不需要搭设支架，具体方法是从拱圈上面挖开原拱顶填的土层直至拱背，将其洗净修补完成后凿毛，然后在上面加筑新的拱圈。在石拱桥加固处理的过程中，此种方式得到了较为广泛的应用，此种方式不仅能够在一定程度上对拱圈进行加固，并且能够连接起原本已经开裂的拱，因此有助于桥梁的排水。除此之外，还需要注意的是在对石拱桥进行加固的过程中，应该根据以往经验或参考资料对新拱圈厚度进行计算。如果原拱圈在运营中出现了损坏，施工人员应首先采用喷注高标号水泥砂浆等方式将其进行修理后再砌新的拱圈。

　　3.2.2拱圈下部加固

　　在对石拱桥进行加固的过程中，大部分采用的是实腹式拱桥或拱顶具有实腹段，而拱圈的下部则完全地暴露在外，因而就需要对拱圈下部进行加固处理。除此之外，在采用钢筋混凝土对拱圈或拱助进行加固时，还需要搭设一定的支架。当石拱桥下的泄水面积容许出现缩小状况，施工人员可以在原有拱圈的下部增设拱圈，同时对新拱圈应该采取喷射钢丝水泥或者浇筑混凝土的方式。

　　3.3灌浆加固技术

　　在对石拱桥进行加固处理的过程中，灌浆加固技术实施的具体方式是通过施加一定的压力，将浆液灌入架构或构件的内部裂缝中，从而便能够达到封闭裂缝，同时也能够显著地提高主拱圈整体性，最终便能够在很大程度上提高桥梁结构的抗渗透能力与耐久性。但在实际加固处理的过程中，面对较为严重的危旧病桥，且因其承载能力的欠缺而导致的桥梁裂缝发生时，不仅需要采用灌浆加固技术进行处理，为了在根本上提高石拱桥的承载力，还需要联合应用其他加固补强措施。

　　3.4增大截面法

　　拱桥加固方法最常用的是增大主拱圈截面法，其主要包括填芯法、锚喷混凝土法、套箍法、拱背增大截面法等，通常辅以灌注环氧树脂于裂缝处。施工步骤一般为先拆除路面铺装，其拆除方法为先对称拆除两边的路面铺装再拆除中间铺装，以免出现冒顶的现象，然后钻孔灌入胶凝材料后再植入钢筋，最后在主拱圈外浇筑一层混凝土。增大截面法需要根据实际情况选取加固方案，对于板拱首先应考虑使用全截面套箍，如果除拱脚外其他主拱圈都比较完好可以考虑使用拱脚部分套箍。

　　在混凝土结构进行加固和维修中，新老混凝土的粘结对结构在维修加固后能否成为一个整体来共同受力至关重要。新老混凝土之间的粘结主要是靠垂直结合面的张拉力和顺向结合面的剪力，韩菊红等通过实验得出:(1)在新老混凝土结合面涂刷与新浇筑混凝土相同等级的水泥砂浆后其抗剪强度大于直接现浇混凝土，直接现浇混凝土大于涂刷商品界面剂;(2)采用植入钢筋的抗剪强度是直接整体现浇的1.22~2.05倍，其中植入深度为10倍钢筋直径效果最好。所以一般新旧混凝土可以通过涂刷水泥砂浆，重要构件结合处需要植筋。

　　总之，在拱桥的加固设计中还应充分考虑拱桥承载的潜力，比如考虑拱上建筑的联合作用、充分利用富裕截面、在有联拱时考虑联拱的作用，这样既能节约很多资金也能为施工带来极大的方便，并且可以早日开放交通为当地的经济发展做出贡献。虽然既有拱桥加固的方法有很多，但没有一种是放之四海而皆准的，都要根据具体情况来确定最适合的方法。

　　参考文献：

　　[1]王增贤.公路桥梁养护维修与加固改造技术[M].北京:人民交通出版社，2013.

　　[2]周建庭，张劲泉，刘思孟.大中型桥梁加固新技术[M].北京:人民交通出版社，2010.

　　[3]蔡斌.服役石拱桥加固技术研究[D].长沙:中南大学，2009.