浅析公路拱桥拱腹填料更换施工技术要点

岑汉泉 周艺

（1、广西苍梧公路管理局，广西 梧州 543100；2、广西桂东公路管理局，广西 梧州 543100）

引言

拱桥是我国最常用的一种桥梁型式，特别是公路桥梁，据不完全统计，我国的公路桥中7%为拱桥。拱桥的拱上建筑主要包括拱腹填料、侧墙、护拱、腹拱、腹拱墩、桥面系等。其中，拱腹填料可采用填充和砌筑两种方法，填充是用砾石、碎石、粗砂或卵石夹粘土并加以夯实，砌筑是用干砌圬工或浇筑贫混凝土作为拱腹填料。填料起着传递桥面荷载至主拱圈的重要功能，其完整性及密实性影响的主拱圈的受力，一旦出现空洞、积水或者破损，将会造成主拱圈、桥面板局部承载而造成破坏，填料的“围压效应”也会造成侧墙破坏。因此，拱上填料的更换是拱桥修复和改造的重要措施之一。

1 工程概况

广西某县道大桥，桥梁全长125.55m，桥面宽7.76m。该桥为1×6.0m（钢筋混凝土板拱）+3×30.0m（钢筋混凝土双曲拱）+1×6.0m（钢筋混凝土板拱）。1#跨和5#跨净矢高2.00m；2#跨～4#跨净矢高5.00m，2#跨～4#跨拱上对称设置6个腹拱。下部结构采用浆砌料石重力式U型桥台、明挖扩大基础、钢筋混凝土重力式墩。桥面铺装层为沥青表面处治；人行道宽0.38m，人行道栏杆均为钢筋混凝土栏杆；全桥未设支座及伸缩缝。桥面宽度：净7.00m（行车道）+2×0.38m（护栏）。

该桥腹拱圈共发现14道横向裂缝，最大缝宽1.30mm；18道纵向裂缝，最大缝宽5.0mm；1道斜向裂缝，裂缝长度为1.21m，最大缝宽0.12m；5道弧形裂缝，裂缝长度合计为11.74m，最大缝宽4.0mm。腹拱圈裂缝的形式和位置较多，规律性差，裂缝缝宽多数超过规范限值，部分超过规范限长，说明腹拱的承载能力在纵横向均有不足，加之结构质量较差，有较多孔洞、渗水等病害，进一步降低了腹拱的承载能力。

拱上侧墙共有17道纵向裂缝，最大缝长为17.80m，最大缝宽为12.0mm。对该类裂缝的主要分析为：拱上侧墙的纵向裂缝上由于桥面防水层较差，填料排水能力差，雨水渗入拱上填料后无法及时排水，造成填料膨胀外张，拱上侧墙受力引起纵向裂缝。

通过承载力检算，桥梁承载能力不能满足“汽-10”荷载等级要求，且考虑到桥梁技术状况等级为四类，处于差的状态。对拱上建筑采取以下方式进行加固：1、5跨填料压浆，2，3，4跨更换填料，重做钢筋混凝土桥面。本文主要介绍填料更换部分的施工技术要点，填料更换与桥面板更换是交错进行的，具体工序包括：桥面板拆除-填料拆除-回填填料-重新浇筑桥面板。

2 桥面及填料拆除

拱上建筑拆除应严格按设计卸载程序进行。若拆除拱上建筑不当，可能使拱的压力线严重偏离拱轴线，使某些截面弯矩过大，造成截面破坏或使拱圈失稳。

图1 桥面系拆除施工工序

将桥面系每一跨纵向分段5等份，横向分块3等份，竖向20cm一层，按图1拆除施工顺序，其中1，2,3...为按顺序的工区，按纵、横向两个方向均匀对称施工卸载，用小型风镐进行桥面铺装破碎拆除，用手推小车装料及时运至桥梁以外指定地点堆放。

在填料拆除中，必须保证主拱固定1、2区20cm以上厚度填料暂时保留，避免直接露出裸拱，影响主拱圈安全，待其它区域的填料换填到平行该高度时，再换填该区域填料。

施工应对称、均衡，严格按卸载程序进行。桥梁任何部位施工拆除不准伤及主拱圈，不准将拆除石块往下扔，尽量减小振动，以免造成不必要的损坏，拆除完毕后清扫主拱圈顶，用水清洗干净。拆除同时设专人负责观测、检查各部位情况，认真做好施工拆除记录，发现问题及时采取措施。

3 拱上填料换填

拱顶回填采用轻质陶粒混凝土，具体要求：

3.1 陶粒混凝土容重≤1400kg/m3。强度C10。

3.2 以陶粒为粗骨料：粒径5～30mm，松散密度为 500～700kg/m3，吸水率 3.5%～5%（干燥状态下30mm计），未熟化的片状物小于10%～15%，粉末及粒径小于5mm的颗粒含量应小于5%。以普通砂为细骨料的轻骨料。

3.3 由于陶粒混凝土空隙大，吸水性强，施工中严格控制用水量。各种材料精确度：水泥为±1.5%，砂为±2%，碎石为±3%，水为±1%。轻质混凝土填料浇注施工顺序与拱上填料开挖施工顺序相反。全桥各对称拆、换填工点拆除和换填的进度尽量保证一致，保证在桥面保留或新作的填料水平高差不超过20cm。严格控制新浇轻质混凝土标高，并在原拱上填料通缝处插泡末板设置通缝。

桥面铺装混凝土的浇筑顺序与填料回填顺序相同，施工中应严格控制新浇桥面铺装标高，按原有桥面标高恢复，桥面铺状浇筑完成待早强后应及时切缝，横向在每个墩顶部设横向假缝，并与人行道的假缝对齐，切缝完成后用聚氨脂焦油灌缝。

4 施工监控

拱上建筑拆除与更换施工应在有效的监控下进行。拱上建筑拆除与恢复时，应观测主拱圈 L/2（拱顶）、3L/8、L/4、L/8截面处的挠度和拱圈横向位移、结构开裂情况，并对拱脚进行高程测量。多孔拱桥拱上建筑不能同时对称拆除时，可能使各孔恒载推力不平衡，因此还应观测相邻孔跨拱圈和墩台的变位，并详细记录。如墩台、桥面变位大于1cm和出现裂缝，必须立即停止施下，并及时分析原因。必要时应采取安全措施或调整卸载程序。

具体监控频率如下：

4.1 桥面板拆除时监控观测时段

桥面系拆除前观测一次。

桥面系拆除①、②区域后观测一次。

桥面系拆除③、④区域后观测一次。

桥面系拆除⑤、⑥区域后观测一次。

4.2 填料更换监控观测时段

填料更换在每一层拆除和回填时，进行监控测量。

4.3 桥面铺装浇注监控观测时段

桥面铺装浇筑前观测一次。

桥面铺装浇注⑤、⑥区域后观测一次。

桥面铺装浇注③、④区域后观测一次。

桥面铺装浇注⑤、⑥区域后观测一次。

[1] 刘克礼，黄凤娇，张丽新.砖石圬工拱桥常见病害及处治技术[J].公路工程与运输，2008年第6期.