徽州古代石拱桥安全风险及保护策略研究

全 伟，高雪冰，邓 林

（1.黄山学院 建筑工程学院，安徽 黄山 245041；2.装配式建筑黄山市技术创新中心,安徽 黄山 245041）

徽州古桥作为宝贵的建筑遗产，不仅是底蕴丰富、内涵深广的徽文化的一种体现，更是中国古桥的重要组成部分，具有不可估量的历史文物价值。徽州境内古桥分布广，数量多，历史遗存丰富。徽州现存的古桥有拱桥、廊桥、亭桥、板桥等结构形式。部分古桥由于年久失修，并且受到洪水侵蚀或人为破坏等原因，存在较大的安全风险隐患。

对于古桥保护有学者开展了大量研究工作。邓晶晶[1]以长沙古代桥梁建筑为例，探讨了长沙地区古桥所面临的困境来推动古桥的理性保护。严钧等[2]对湖南省湘潭县隐山的8座古桥进行了调研，发现古桥健康状况堪忧，并据此提出了隐山古桥的保护与利用建议。康浩等[3]通过对重庆古桥进行定性分析，论证其承载能力，由此对重庆古桥提出保护性建议。朱卫国等[4]通过历史价值，文化价值等多方面对运河古桥的价值进行判断，提出分级保护原则和管理措施。此外，乐振华[5]，项贻强等[6]对绍兴古石拱桥，张勇[7]对常州古桥，夏晋[8]对鄂南地区古桥，张伦超[9]对滁州古桥，朱铁军[10]对江南古桥开展了相关的研究工作。徽州古石拱桥是徽州古桥的主要结构形式，为了更好地保护徽州古石拱桥，以现存典型徽州古代石拱桥“古歙三桥”为例，开展安全风险和保护策略的研究工作，旨在为徽州地区古石拱桥保护和传承提供参考。

1 徽州古代石拱桥概况

石拱桥造型优美，结构坚固，能几十年、几百年甚至上千年雄跨在江河之上，发挥其交通作用。徽州及附近地区石料丰富，便于就地取材，为修建石拱桥提供了有利的条件。徽州地区石拱桥桥墩呈船尖形状，从远处望去，犹如迎风破浪的锋利的船头，可使上游来水分流，极具地方特色。比较著名的徽州古石拱桥有屯溪老大桥、歙县的“古歙三桥”、祁门的“阊江二桥”以及休宁夹溪、蓝渡和登封古桥等。“古歙三桥”指的是位于歙县的太平桥、万年桥和紫阳桥这3座古石拱桥，极具徽州地方特色。

太平桥位于歙县城西练江之上。宋朝时为浮桥，元末毁于战火，明朝初修建为木梁桥，后弘治年间修建为石桥。现存16孔拱形石桥建成于清代，孔径12.4m 到16m 不等，全长279.8m，宽6.9m，高9.5m。桥面和主拱采用凝灰岩，其余部位采用红砂岩，等截面实腹式半圆拱，横联拱券。

万年桥位于歙县北门外杨子河上，过去是通往太平，抵达省治安庆的要道。明代万历元年（1573）年修建，8 孔，长155m，宽6.6m，高10m。2006 年歙县人民政府依照修旧如旧的原则进行了大修。桥面为花岗岩条石，主拱圈、桥墩及破水锋为赭色麻石。

紫阳桥位于歙县城东南渔梁坝下，因临近秀丽的紫阳山麓，故有现名。该桥建于明万历年间，9孔，长140米，宽10米，高14米，孔径12.4米，所用石料为红砂岩。为了适应练江洪水的浪高流急，桥墩分水尖几与桥面同高，以便增加分洪的力度，是为江南诸石桥中罕见的奇举。

2 徽州古代石拱桥安全风险分析

徽州地区古代石拱桥历经数百年的风雨，其健康状况应引起足够的重视。根据古石拱桥特点，将其可能遭遇的安全风险概括为结构损伤风险、环境风险以及使用风险3种类型。

结构损伤风险主要针对徽州地区古石拱桥结构自身损伤或病害，包括结构损伤和表观破坏两类。结构损伤又可分为拱圈及拱上建筑损伤；拱桥墩台、基础及下部结构损伤和桥面板及附属设施损伤等。针对各种不同的损伤或者病害类型，应分析其损伤来源，最终结合自身结构损伤以及损伤来源形成古石拱桥损伤评估结果。环境风险针对徽州地区，应重点评估地震、暴雨、泥石流以及山体滑坡等灾害。根据灾害出现的可能性以及对古桥破坏的严重性进行评估，形成古桥环境风险评估结果。使用风险针对古石拱桥当前的使用状况，适当考虑古桥修复加固后的使用状况开展评估工作。由于石拱桥承载能力大，不少古石拱桥仍处于干线公路或者市政道路上，承担了大量的车辆交通荷载。古石拱桥承载能力能否满足当前交通的需要，如何为古桥减负，延长古桥的使用寿命，也需要开展相应的评估工作。古石拱桥安全风险应针对以上3种风险类型，开展综合评估工作，以反映古石拱桥可能遭遇的风险程度。

3 结构损伤风险调查及评估

3.1 结构损伤

3.1.1 主拱圈开裂或者破损

主拱圈开裂是徽州古代石拱桥最为常见的病害之一。石拱桥的使用安全性会因为主拱圈的开裂而受到严重影响，从而造成安全隐患，其主要病害特征为主拱圈出现横向裂缝、纵向裂缝或者斜向裂缝。

图1为太平桥南侧第一孔主拱圈拱脚处发生竖直方向的贯通裂缝，分析其原因主要是由于基础不均匀沉降导致。图2为太平桥北侧第一孔主拱圈表面局部裂缝，其原因是由于风化以及拱圈自身强度不足导致。此外，拱圈拱石经常有破损情况发生，如太平桥南岸第一孔拱顶砌块发生了破损，分析其原因可能是拱顶灯具安装时破坏所致或者是洪水季节漂流物撞击的结果；北侧第一孔拱圈底部同样发生了破损，应为硬物撞击所致。所以应加强主拱圈的安全防护，以免影响结构受力安全。

图1 主拱圈贯通裂缝

图2 主拱圈表面局部开裂

主拱圈开裂或者破损会直接降低拱圈刚度，改变结构受力体系以及内力分布，可能严重影响结构安全及稳定，应予高度重视。特别是裂缝长度或深度达到一定程度，破损部位较大时，应找到裂缝或者破损产生的原因，从源头上进行治理，同时尽早开展裂缝和缺损的修补，防止开裂或者缺损进一步发展。

3.1.2 桥墩台和基础病害

拱桥墩台的病害主要包括墩台表面的裂缝或者墩台构件的缺损等。拱桥墩台基础损害的主要原因有：1.地基不稳定产生不均匀沉降、滑移、倾斜等；2.上部结构的不对称荷载引起了桥墩的水平推力平衡失效；3.河道漂流物或者其他原因造成的撞击等。

图3 为万年桥桥墩分水尖部分砌块缺失，调研发现其原因是由于洪水冲刷或者漂流物撞击所致。此外，太平桥也存在分水尖砌块缺失的情况。太平桥南岸桥台护坡砌块也发生了破损，如图4 所示。“古歙三桥”由于桥墩基础均已采用混凝土结构进行修补，目前基础结构状况良好。

图3 分水尖砌块缺失

图4 桥台护坡砌块缺失

墩台和基础病害除影响自身安全外，还可能导致主拱圈开裂，甚至造成桥梁倒塌。此外，墩台和基础极容易受洪水冲刷和浸泡的影响而产生病害，徽州古代石拱桥建筑高度一般较低，过水断面小，洪水季节常常导致河道堵塞，水流冲刷基础、墩台，甚至上部桥体。洪水季节对桥墩台及基础的影响应引起足够重视。对已经发现的病害应及时修补，防止病害进一步恶化。

3.1.3 桥面板以及附属设施损坏

徽州古石拱桥由于结构坚固，承载潜力大，时至今日，部分石拱桥仍承担着车辆通行的功能。大部分石拱桥历经多次维修，部分桥面已经进行了原样更换或者替换成现代沥青混凝土桥面。如太平桥桥面人行道采用钢筋混凝土微弯板，而桥面也已经改成了沥青混凝土桥面，并设置伸缩缝装置；紫阳桥桥面同样改成了沥青混凝土桥面，方便车辆通行；万年桥由于不允许车辆通过，桥面仍采用青石板。

“古歙三桥”桥梁附属设施也发生了不同程度的损坏，如太平桥两端伸缩缝部分堵塞以及紫阳桥栏杆断裂等。应及时采取措施，对附属设施的损坏进行及时修补。拱桥桥面破损将影响车辆或行人的通行安全，如果不及时修复，桥面板构件将产生疲劳，不断恶性循环，最终导致桥梁的使用寿命缩短。

3.2 表观破坏

表观破坏一般指石质文物的风化或者劣化，主要是由于石材自身材质的影响，在物理因素、化学因素、生物因素以及人为因素等影响下造成的结构表面病害，主要包括材料的缺失、变色、分离以及裂缝等现象。

太平桥、紫阳桥和万年桥3 座桥梁主拱圈由于洪水浸泡和冲刷等原因，表面均出现了大量的白色或者黑色的斑痕。发生白色班痕的主要原因是由于洪水使得拱圈砌块之间的石灰砂浆液化流动造成的。拱桥侧墙表面黑色班痕主要原因是由于桥面污水渗漏污染侧墙所致。此外，拱圈砌筑砂浆也有缺失的情况，主要也是由于洪水冲刷引起。砌块之间缝隙常常会生长大量的杂草，影响了结构安全和美观。表观破坏一方面影响拱桥外观，使古石拱桥观赏性降低，另一方面，表观破坏如果任其发展，也会造成结构安全隐患，应引起足够的重视。

4 徽州古代石拱桥保护策略

徽州古代石拱桥既是徽州文化的载体之一，更是中国古桥的重要组成部分，应该得到很好地传承和保护。由于绝大部分古代石拱桥历史年代久远,面临的结构损伤风险、环境风险和使用风险形势严峻，所以应根据徽州古代石拱桥的特点,采取科学合理的保护策略。

4.1 建立安全风险及数据管理系统，做好古桥保护管理

为了切实做好古桥的保护和管理，应建立古桥安全风险和数据管理系统。系统应掌握现存徽州地区古石拱桥面临的安全风险，确保古桥结构自身的安全以及古桥通行的安全，对所有有保护和利用价值的古石拱桥进行调查和登记。

古石拱桥安全风险和数据管理系统应该主要包括以下信息：古桥桥名、古桥所处地理位置信息、古桥结构及外观尺寸信息、古桥自身历史信息、古桥面临的安全风险信息，安全风险信息又应包括结构损伤风险、环境风险以及使用风险信息等。尽可能收集到关于古代石拱桥的相关资料，并录入安全风险和数据管理系统。同时预留相关数据接口，使古石拱桥健康检测和养护维修信息等随时可加入该系统，方便实时掌握徽州地区古石拱桥的安全状况，保证古石拱桥的安全和合理利用。

4.2 定期健康检测与养护维修相结合，实现古桥延年益寿

针对古石拱桥开展定期健康检测，确保桥梁安全。健康检测内容包括：1.对结构存在的损伤全面排查，及时修复；2.对可能遭遇的环境风险提前预警，及时采取应对措施；3.对可能遭遇的使用风险严格管控，控制超载、超限车辆通过桥梁。

结构损伤风险检测包括结构病害和表观病害调查两类，一般采用目测法，也可与简单工具配合使用进行测量，在检查现场实时填写古桥健康检测记录表，详细记录桥梁缺损情况及缺损范围。检测周期一般1个月1次，遇到洪水或其他自然条件时应该增加检测次数。通过定期健康检测及时发现病害是古桥保护的关键要数。

古石拱桥养护维修的重点包括：1.拱圈修复：主要指拱圈裂缝的修补、砌块接缝的修补等；2.墩台和基础修复：主要指墩台位移和沉陷的处理以及墩台自身损伤的修复等；3.桥面及附属设施修复；4.外观的修补等。对古桥进行修补最重要的原则就是尽可能保持古桥原貌，提高古桥的文物价值及观赏性。

4.3 古桥旅游开发和保护利用相结合，实现可持续性保护

对古桥的最好保护不是将古桥当成普通文物“供起来”，而是要将古桥合理利用起来，使古桥旅游开发功能和交通实用功能实现有机统一，最终实现古桥长期可持续性保护。

以“古歙三桥”为例，太平桥作为联系歙县城西和城东的交通要道，通过设置限高架，可供城市小型车辆和行人通行，紫阳桥同样设置了限高架，供小型车辆和行人使用。而万年桥桥上则限制车辆通过，主要供非机动车和行人通行使用。古桥适度承担交通功能，是徽州古桥建筑质量的证明，也可作为文物活用的典范。

在对古桥实施保护的同时要充分挖掘古桥具有的独特文化内涵。徽州古桥是徽州文化不可缺少的一部分，是徽州建筑的一个重要组成部分，是徽州先人给后人留下的宝贵文化遗产。需要充分挖掘和整理古桥相关的历史资料和文化信息，形成宝贵的旅游资源，让游客在古桥参观游览过程中，真正感受古桥建筑艺术和徽州地方特色文化的独特魅力。此外，把徽州地区的古桥与徽州地区的山水和古村落连接起来，将形成独特的人文旅游景观。

5 结 语

由于城市化进程的不断加快以及对古桥保护缺乏足够的重视,许多古桥及桥梁文化正逐渐走向衰亡。美丽城市要“看得见山，望得见水，记得住乡愁”，而古桥正是乡愁重要的载体，应该加以保护和合理利用。本文以徽州古代石拱桥为例，对徽州地区古石拱桥面临的安全风险，包括结构损伤风险、环境风险和使用风险进行研究，提出采用建立古桥安全风险及数据管理系统、定期健康检测与养护维修相结合以及古桥旅游开发和保护利用相结合等保护策略，旨在为徽州古代石拱桥及同类型古桥的保护提供参考。