内衬拱加固石拱桥施工方案探讨

乔 钧

1 概述

公路桥梁是贯通公路的重要设施，也是确保公路畅通的咽喉。由于反复承受汽车荷载、环境因素和交通事故的侵害，再加上我市属于资源型城市，交通量和大吨位车辆的不断增长，以及设计施工中遗留的某些缺陷，桥梁的质量状况会日渐恶化，耐久性下降。如果桥梁的缺损得不到及时发现和维修，将会逐渐丧失原有的通行能力，难以保证行车安全和公路畅通，因此，通过对原有桥梁进行合理而有效的加固，来提高桥梁的整体承载力和通过能力，是公路养护管理部门目前和今后一段时间桥梁养护工作的重点。山西省公路局临汾分局管养着国省道干线公路1 578 km，桥梁总数为373座，其中:石拱桥达193座，而这些中小石拱桥中68%以上的桥梁都是20世纪90年代以前修建的，设计荷载等级低，承载能力不足，主拱圈、腹拱、桥台出现不同程度的开裂病害。

近年来，我国经济高速发展，以公路为主的交通运输业，交通流量大，超载车辆增长速度快。从我分局设置的三个超限检测点数据来看，2010年共检测800 900辆载重汽车，运煤等大吨位车辆50 000辆，占6.2%，从这些数据表明，必须对破损严重的桥梁进行加固处理，通过对桥梁构件的补强和改善结构性能，达到恢复和提高桥梁承载能力、延长使用寿命、适应现代交通的目的。

2 桥梁检查

桥梁检查的目的在于，通过对桥梁的技术状况及缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势，弄清楚出现缺陷和损伤的主要原因，以便能分析和评价既存缺陷和损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响，并为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。因此，桥梁检查是进行桥梁养护、维修、加固的先导工作，是决定维修与加固方案可行和正确与否的可靠保证。它是桥梁评定、养护、维修与加固工作中不可缺少的重要组成部分。

桥检可归纳为巡视检查、日常检查、定期检查和特殊检查四类。

3 石拱桥加固遵循原则

对旧桥加固，应针对桥梁状况不同，采用不同方法，但各种加固方法需遵循以下原则:

1)尽可能减少对原桥结构损伤;

2)技术可靠，能有效满足结构耐久性要求;

3)施工操作方便、运用设备简单;

4)材料用量少，费用低;

5)养护工作量少，加固施工期间尽量不中断交通。

4 石拱桥常用加固方法

石拱桥常见病害包括:主拱圈裂缝类、侧墙变形类、基础冲刷类及承载力不足类等。常用的加固改造办法有以下几种。

4.1 灌浆法修补裂缝类病害

用水泥或化学材料等浆液注满结构内部及封闭裂缝。目前公路养护部门经常采用的是用压浆机将水泥砂浆注入裂缝内，将结构内部组织重新结合为整体，恢复应有的强度、耐久性和抗渗性的目的。

4.2 拱上侧墙变形类病害的修复处理

变形较大部分必须拆除重新修复。

4.3 基础冲刷类病害

发生基础冲空，砌体开裂时，应及时维修。水深较浅的，对桥下河床做单层或双层片石铺砌，必要时可铺设挑坎防护;水深较深施工困难可采用沉石笼、抛石护基等方法;对流速过大冲刷严重的不通航小河，可在下游适当地点修筑拦沙坝。

4.4 恢复承载力的加固方法

主要加固方法为内衬拱加固，就是在拱圈下面采用内衬一定厚度的钢筋混凝土，一般厚度在20 cm～25 cm，板底厚40 cm左右，混凝土采用C30，通过植筋锚固，有效地保证新旧拱圈之间的连接，使新老结构共同受力，进而提高桥梁的整体承载力和通行能力，外形上就像是在原拱圈上套做了一个新拱圈。

5 加固工程实例

5.1 工程概况

本文介绍的石拱桥加固工程实例为福寿桥，该桥位于省道临夏线K22+230处，为1-8.0 m石拱桥，1999年将该桥左侧加宽至12 m，原桥宽8 m，拱圈为砖拱，加宽部分为石拱。该桥桥长为28.4 m，桥宽为12.0 m，矢跨比为1/3，下部为重力式桥台，扩大式基础。

5.2 病害情况及原因分析

1)病害情况。

a.拱圈在前进方向右侧2 cm处有一道纵向裂缝(砖拱部分)，贯穿整个拱圈，缝宽在1 mm～6 mm之间;b.0号，1号桥台均有裂缝并与拱圈裂缝贯通，距地面高0.5 m，每道缝长2.5 m，缝宽最大为2 cm。

2)病害原因分析。

a.根据现场调查及基底钻孔分析，砖拱部分右侧基底部分为土层，左侧为岩层，由此造成不均匀沉降，导致拱圈开裂。b.由桥台侧墙裂缝分析，该桥当初施工时，未对基底岩层处理，从而形成一个向下的滑动面，导致基底沉降。

5.3 加固设计及施工工序

1)对该桥桥台及基础压注水泥砂浆进行整体加固，用水泥砂浆将裂缝表面抹平，再通过钻孔压注水泥浆方式进行封闭。

2)为加强桥台整体性，防止桥台继续滑移，对桥台进行预应力钢筋混凝土锚索加固。

3)对该桥拱圈裂缝采用M15水泥砂浆进行灌缝及封闭处理，同时进行拱下套拱加固，使之形成封闭的整体。

具体做法:

准备工作→开挖基础→基地砂砾垫层→底板→套拱墙身→套拱拱圈→八字墙→其他工程。

1)基础开挖。采用人工进行开挖基坑，最后再用人工进行边坡和基底修整。挖至标高的土质基坑应及时检查基坑尺寸、高程、基底承载力，符合要求后，应立即进行下道工序的施工。

2)模板支设。支架采用标准的钢管支架，并具有足够的强度和稳定性。模板采用组合式钢模板，钢板内表面光滑、平整。安装时，模板与模板接缝处用海绵填塞，再用支架对模板进行安装固定。模板安装好后，板面之间应平整，接缝严密，不漏浆。在浇筑混凝土前，模板表面涂抹一层脱模剂。安装完后应对尺寸、节点、位置进行检查，合格后再进行下道工序施工。

3)混凝土的浇筑。混凝土拌合应采用厂内拌合，在拌合前应对配合比过磅计量。在拌合现场应检查混凝土是否拌合均匀、颜色一致，不得有离析和泌水现象，检查坍落度是否符合要求。

混凝土运输采用搅拌运输车，其运输能力满足混凝土连续浇筑能力。

浇筑混凝土，如厚度大于0.8 m，应分层浇筑。

振捣使用插入式振捣器或平板振捣器，其移动间距不得大于振捣器作用半径的1.5倍，与模板保持50 mm～100 mm的距离，振捣时应插入下层混凝土50 mm～100 mm，每一处振动完毕后应边振边徐徐提出振动棒，应避免振动棒碰撞模板及其他预埋件，振动每一个部位，混凝土停止下沉，不再冒出气泡，振动该部位混凝土密实为止，应连续浇筑不得间断。

4)钢筋制作及焊接。在场地钢筋加工平台上放出钢筋骨架大样，然后按照设计图纸标注的钢筋尺寸下料。

钢筋施工在底模制作完成后，在底模上用墨斗弹线标出钢筋的具体位置，采用就地绑扎、焊接，钢筋下料严格执行配料单，下料时必须按照施工图纸进行复核。

焊接时根据JTCG D62-2004公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范、JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范采用单面焊和双面焊，焊接长度满足焊接质量和几何尺寸的要求。

5)施工要点。安装完钢筋后，浇筑混凝土时应拱下套拱混凝土对称连续全断面浇筑，或横向分环对称浇筑，对称施工接缝应认真凿毛对接。如本桥长17.5 m，应分成3段6 m，5.5 m，6 m，浇筑时从两侧起拱线对称向拱顶浇筑，分3班工人连续不间断作业。

拱桥下部加固采用植筋锚固时，若桥梁锚固部位砌体有局部缺陷，应先进行补强或加固处理再植筋，种植用钢筋应满足材料中对普通钢筋的要求，植筋采用符合桥梁加固设计规范要求的A胶，采用桥梁锚固专用改性环氧胶粘剂、改性乙烯基酯胶粘剂或改性氨基甲酸酯胶粘剂，其安全性能指标必须满足桥梁加固设计规范要求。植筋前对原桥进行钻孔，钻孔选在砌体接缝处，钻孔后需要对孔道进行清洗，待孔道完全清洗干净后方可进行植筋，植筋完后待胶体固结后再进行加宽侧墙的砌筑。

6 结语

对拱圈采用拱下套拱加固技术是可行的，新浇套拱不仅有效加固了边孔，还大大改善了全桥受力情况，有效地提高了桥梁的使用寿命，值得推广应用。

[1]杨文渊.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出版社，1997.

[2]申红军.20 m T异型组合梁桥加固设计与施工[J].山西建筑，2011，37(7):154-155.