多跨连续实腹式石拱桥加固和加宽施工方法探讨

刘希林 邵阳市宝庆公路桥梁工程有限公司工程师

一般而言，桥梁的加宽、加固施工是同时进行的。采取科学的加固技术以及加宽方式实现对现有桥梁的改造，不仅能够提升旧桥的承载能力和通行能力，还可以延长桥梁的使用期限，以满足现代交通运输的实际需要[1]。在解决石拱桥现有问题的基础上，对桥梁进行加宽，提升承载力需要进行加固施工处理。桥梁的加固加宽施工需要因地制宜，在充分了解加固加宽方式的技术特点之后，按照多跨连续实腹式石拱桥的特点以及地理环境选择科学的加固加宽方式。因此，对多跨连续实腹式石拱桥加固和加宽施工方法进行研究具有重要的意义。

1 桥梁的病害

由于受到荷载过大、地基下降、年限过长等因素的影响，石拱桥会出现各种各样的病害问题。下面对桥梁产生病害的主要原因进行分析。

（1）拱圈病害。主拱圈的强度不够会导致拱圈开裂等病害，再加上基础以及墩台发生位移等现象使得拱圈开裂。另外，拱圈存在水流等在砂浆缝隙中流出等问题，由于回填料不密实或者泥浆使用不当等问题会带来拱圈渗水的问题，进一步导致拱石的软化、强度降低等问题。

（2）桥面病害。桥面病害主要包括桥面存在坑槽且桥面的宽度不够、路面沉降、混凝土板断裂等。实腹式石拱桥出现裂缝等病害的主要原因包括填料的使用不当、拱顶及侧墙的断裂等。

（3）桥台病害。实腹式石拱桥的桥台中填土位置比较高，受到U型桥台的束缚，使得填料压实不好，会影响压实度。此外，填料的应用存在膨胀性等问题，容易产生裂缝等危害。

（4）拱脚开裂。拱脚位置处的负弯矩较大，所以拱圈的横向裂缝一般存在于拱顶的下侧以及拱脚的上侧。一般而言，在石拱桥的病害中，拱圈横裂是较为严重的问题，主要是由拱圈的强度不够以及附加力影响等因素造成的[2]。

2 多跨连续实腹式石拱桥的加固方法

2.1 拱圈加固技术

首先，在对拱圈进行加固之前，需要对旧桥的石料散落、脱落等问题进行凿除修复处理，通过U型套箍主拱圈加固方式，使用钢筋混凝土对拱圈实施加固。

其次，喷锚加固技术。可以在石拱桥拱圈的基础上加入锚钉实施钢筋网的挂设，然后在石拱桥的表面加入适当的速凝剂的混凝土，以便形成复合型的主拱圈。根据原有石拱桥的主拱圈，把石拱桥的结构进行扩大处理，以防止桥梁变形，并且承担部分的荷载力，延长石拱桥的使用寿命。

通过对石拱桥进行喷锚加固施工，不仅提高了安全性能，减少了工作量，保证拱圈和喷射砼的稳固性，而且能够避免拱圈出现裂缝、风化等问题。但是喷锚加固技术的承载力性能较差，要求施工人员必须准确把握喷射量，因此容易发生拱圈表面不平滑、不美观、浪费原材料等问题。因此，喷锚加固技术比较适合拱圈危害不严重的情况，且不能有效提高其承载力，具有一定的使用限制。

最后，对于外套拱圈而言，可以采用内衬拱圈加固、拱背加固和套箍加固等技术。其中，内衬拱圈加固主要是对桥梁的裂缝处开展灌胶施工，对旧拱腹浇筑砼实现加固。拱背加固主要是在拱背的位置加入砼拱圈从而增加截面积，提升其载荷力。套箍加固是在拱圈以及拱腹处加入钢筋砼拱圈，以达到提高拱圈荷载力的目的。

对原拱圈、拱上侧墙、桥台前墙等构件清洗干净后，在保持原桥状态不变的情况下，进行全桥砌体块石间勾缝灌浆，直到达到强度后进行下一步的施工。为了增强拱圈的受力整体性及防止裂缝的扩展，采用压力灌浆加固技术处治拱圈勾缝及裂缝。要求用灌浆机进行灌浆，灌浆压力介于 1.2～2.5MPa，灌浆水泥强度等级不低于R425,水泥砂浆强度等级不低于M30。注浆前，首先对桥墩（台）裂缝进行处理，使用钢扒钉跨缝扣紧两边砌体，扒钉脚应嵌入片石孔中，并用砂浆填充钉孔目的是在注浆时，防止裂缝在压力作用下扩大。

2.2 桥面整治技术

桥面病害整治可以与拱圈加固技术相结合，首先清理拱圈上的填料，然后利用低标号的混凝土进行回填处理，最后处理桥面。对于桥面而言，容易发生路面沉降、伸缩缝破坏等问题，产生这一问题的主要原因是石拱桥拱腹在施工的过程中填料不足且没有压实。因此，需要对桥面进行填料处理，使用沙石或者碎石等，同时利用人工压实技术进行施工处理。对于拱腹圈的铰处，可以设置变形缝或者伸缩缝等，在主拱圈的顶部位置设置断缝等。

2.3 桥墩加固技术

首先，对病害桥墩基础进行处理，通过水泥及水玻璃双液进行注浆，为了进一步避免出现浆液漏液等问题，可以通过先上游后下游的方式，以及先外排后内排的顺序，在保证外侧的注浆孔封闭之后，对剩余的注浆孔进行处理。此外，桥墩基础可以在原有的基础上进行扩宽操作，可以在基础的外侧位置设置25°以及50°的钻孔。

其次，需要对桥墩基础外包混凝土开展加固处理，这样才能在最大程度上确保石拱桥的安全性能。

最后，桥墩防冲刷和回淤技术。桥墩会出现沉降以及下滑等问题，而桥下防护设施水毁是产生这一问题的主要因素之一。可以应用C20混凝土对桥下进行防护施工，其中，铺砌的高度为上游以及下游的15 m左右。此外，桥梁下游位置的30 m位置可以建立滚水坝，从而达到河床蓄砂回淤增多等目的，从而降低水流的速度。其中，滚水坝大约为4.5 m，需要保证坝顶的高度和桥下铺砌顶的高度一致。

2.4 回填料加固技术

对于实腹式石拱桥的回填填料，必须使用级配碎石或者级配砂砾等性能较为优良的材料。在施工的过程中，回填材料的性能、透水性质不好，不能满足实际的设计需求，所以使得桥台和侧墙等位置存在裂缝、膨胀等问题。基于此，可以应用换填以及压浆等方式进行加固施工操作。

桥梁的拱上和三背的回填料质量较差，需要对拱上和三背的回填料进行清除，通过极配、性能较好的透水性回填料以及低标号砼开展回填施工，这样能够避免填料对桥梁产生过大的压力。当桥台比较高的时候，不应采取以上方式进行回填处理，可以对台背土体进行钻孔操作，同时装配压浆导管，对水泥浆等进行净化，从而提高回填料的物理特性，减少回填料对侧墙的压力，实现石拱桥的加固。

3 多跨连续实腹式石拱桥的加宽方法

根据桥梁结构受力分析、变形程度以及外观统一等原则，对多跨连续实腹式石拱桥进行加宽处理，将桥两侧加宽1.5 m。目前，对实腹式石拱桥加宽的方法主要包括以下两种：

3.1 同拱加宽

同拱加宽主要是当旧桥的资料保存完整以及场地具有一定条件的情况下，以发拱的形式对石拱桥需要加宽的一侧开展加宽处理。对于这一加宽方式，利用相同的跨径、拱轴系数等参数，保证加宽的位置与旧桥形成一个整体，具有美观、经济性强等优点。然而在进行发拱之前，需要对旧桥的桥台、拱圈以及侧墙进行凿毛处理，并且进行充分湿润，才能确保加宽位置与旧桥的位置成为一个整体，保证受力的平衡性，避免发生桥面裂缝等问题。此外，当实腹式石拱桥的侧墙受损没有达到要求的时候，能够对旧侧墙进行拆除处理。

3.2 板梁加宽

受到地形以及水利环境等实际因素的影响，不能应用同拱加宽的方式，可以对石拱桥的梁板进行加宽处理，也就是指在石拱桥加宽的两侧铺设梁或者板。在利用板梁加宽方式的过程中，还要对旧桥台进行凿毛处理，必须根据实际成本要求选择科学的加宽方式。

本文根据实际需求采用桥面悬挑加宽方式。悬挑梁加宽方式较为简单，当桥墩、桥台完好无损的时候，可以符合桥面加宽荷载增加的要求，此时可以应用桥面悬挑加宽的方式。

首先，拆除石拱桥两侧的栏杆以及人行道板，凿除桥面的铺设层。其次，当对承重结构位置进行加固后，将重浇加强的钢筋混凝土桥面作为铺设层，或者在桥墩上面加上悬臂梁以及悬臂版等，从而实现对桥面的加宽处理，然后再安装栏杆。最后，对于钢筋混凝土悬臂挑梁加宽方式而言，利用增加悬臂的长达到桥梁加宽的目的，比较适用于石拱桥。悬臂的长度要适当，且保证受力合理，进而将石拱桥两侧加宽1.5 m。

4 结语

对多跨连续实腹式石拱桥进行加固和加宽施工，不仅能够提升旧桥的承载能力和通行能力，而且可以延长桥梁的使用期限，以满足现代交通运输的实际需要。因此，可以适当采取拱圈加固、桥面整治、桥墩加固、回填料加固以及桥面悬挑加宽等技术，实现石拱桥的加固处理，同时将石拱桥两侧加宽1.5 m，从而提高石拱桥的质量以及通行能力。