圬工拱桥维修养护探索

吴鹏来

（安庆市公路管理服务中心，安徽 安庆 246000）

一、圬工拱桥常见病害及分析

（一）圬工拱桥的概念

圬工拱桥是以砖、石、混凝土等圬工材料作为主要建造材料的拱桥，具备施工时就地取材、桥梁建造成本较低、建成后结构稳定、桥面振动量小、耐久性能高等优点，同时也存在桥梁修建时期砌筑工作繁重、时间与人工消耗过大、自重大、强度较低等弊端。圬工拱桥在外观上因采用多种拱形结构，往往具有桥型优美、古朴稳重、与自然环境完美融合的特点。

在中国桥梁建设史上，圬工拱桥源远流长，圬工拱桥中的石拱桥在石料丰裕的产区得到了广泛应用。本文以石拱桥为例探讨了圬工拱桥的维修养护方案。

（二）圬工拱桥的常见病害

圬工拱桥在使用过程中会因为各种原因造成病害，影响其使用寿命。主要原因包括：材料自然老化、交通事故、外力损伤、自然灾害、交通量剧增带来的超限超载等。某圬工拱桥维护前如图1所示。

图1 某圬工拱桥维修养护前

圬工拱桥常见的病害有：

1.石材自然风化

石材及石材间勾缝砂浆因常年暴露于空气中，经过风蚀、水蚀，出现自然风化和勾缝损坏，对结构安全造成一定影响。因此，圬工拱桥施工时使用的石材质量直接影响桥梁寿命年限。同一种类的石材在不同环境气候影响下，风化效果也会存在明显差别。

2.拱圈开裂

拱圈开裂是石拱桥结构最严重的病害之一。常见的拱圈开裂通常是从拱圈顶部横向开裂，且沿着砌缝开裂，严重的会贯穿拱圈底面全宽。倘若拱圈出现开裂后未及时维修加固，任其自由发展到一定程度，拱底抗弯惯矩将会显著下降，导致桥梁原设计的结构体系发生变化，结构内力随之改变，使拱桥失稳。

3.拱圈、侧墙渗水

主拱圈及侧墙渗水是从圬工石材的缝隙及勾缝之间渗出，同时有白色碱性结晶体析出，如图2所示。渗水原因主要为桥面排水系统设计不合理，不能及时排出桥面积水或因泄水孔堵塞造成排水不畅，积水会沿着桥面细小裂缝下渗进拱上填料，随后侵蚀侧墙及主拱圈。拱圈和侧墙渗水不仅影响了桥梁的美观，更影响了桥梁结构的耐久性。

图2 拱桥侧墙渗水泛白

4.侧墙开裂

桥面上车辆荷载过大，导致侧墙所承受的侧向压力过大，引起侧墙开裂；同时拱桥侧墙石料或砂浆强度不足、拱上侧墙内部填料不够密实等原因也可导致拱上侧墙开裂。

5.桥面开裂和破损

造成桥面开裂破损的原因包括设计施工缺陷、材料质量缺陷、车辆长期碾压、雨水的侵入等。桥面铺装的破损不仅会使过往车辆对桥面的冲击压力增大，也会使桥面积水更多地侵入拱桥内部，危害侧墙及拱圈。在桥面铺装出现裂缝和破损时，应第一时间展开维修。

6.防撞护栏变形或损毁

防撞护栏变形或损毁是拱桥最易被发现的病害之一，却常被忽视。防撞护栏虽为桥梁的附属设施，但它的变形有时是由于主体结构的异常变形引起的，应引起重视，提前检查修复，如不及时修缮，不仅影响桥梁美观，更会影响行车安全。

7.基础冲刷、掏空

圬工拱桥墩台基础主要设计为扩大基础，埋置深度较浅。在河流区域易导致基础冲刷、甚至掏空，导致圬工拱桥承载力显著降低，对此项病害应予以足够重视。

圬工拱桥在我国中、低等级公路中大量存在，随着这类桥梁病害日益凸显，给公路桥梁养护工作带来较大挑战。运用科学手段研究此类桥型的病害发生机理，使用现代技术维修养护技术开展预防性维修养护，具有实用性和必要性双重意义。

二、圬工拱桥常用维修养护技术探讨

（一）结构加固与功能恢复性维修

1.表面局部修复

圬工拱圈表面局部破损或风化剥落时，可对破损部位凿毛、清洗，用M10水泥砂浆分层喷注至需要厚度。如破损位置较深，喷浆时应分多层喷注，每层喷浆须间隔一到两天。如破损部位较为严重，为增加修补部位强度，可在喷涂砂浆时布置一层钢丝网。若勾缝脱落应及时修复、重新勾缝；若勾缝位置已经有杂草生长，须清除灰缝内的杂草及根系，同时除去受影响的勾缝，重新对其勾缝，勾缝时应尽量向内填充。

2.开裂部位压浆修复

圬工拱桥一旦有开裂发生，通常发展迅速，进而影响桥梁稳定性。修复该病害可使用水泥砂浆或其他化学浆液注入开裂部位。压浆应首先检查开裂部位情况，并将开裂位置周边清理干净，接着钻孔埋设注浆嘴，注浆嘴埋设完成后为防止浆液流失，必须把所有裂缝封闭，开展嵌缝和堵漏处理。完成压水和压气试验后，正式灌浆，完成开裂部位的封堵修复，工序流程如图3所示。

图3 拱桥压浆工序流程图

3.桥面重新铺装

为修复桥梁渗漏水或当检查显示桥面无防水层、防水层已破损时，应挖出拱上填充层回填密实并重做防水层，再对桥面重新铺装。避免桥面铺装上的水侵入圬工拱桥内部，影响结构安全。

（二）结构功能性提升

1.增大主拱圈截面加固

增大主拱圈截面加固圬工拱桥的技术，主要针对主拱圈。主拱圈开裂或拱轴线变形会导致桥梁承载能力不足或局部功能丧失。在拱圈底净空及过水要求容许的情况下，紧靠原拱圈，在其下面增设现浇混凝土新拱圈，使新拱圈与原拱圈共同承受荷载。当无法在原拱圈下加设拱圈时，可考虑在原拱圈上建造新拱圈。但这种方法较为复杂，须封闭交通后拆除部分旧桥拱上建筑，以便布置钢筋网片现浇混凝土。

2.墩台基础防冲刷防护

墩台基础防冲刷防护是单个或数量较少的墩台、基础时采用周边片石混凝土加固。在被冲刷或掏空的墩台、基础四周开挖至岩石面后（基础面以下不可开挖），回填片石混凝土至基础顶面。对于大面积墩台冲刷，可考虑采用河道整体铺砌、缓流坎等方法。

3.桥面排水设备改善

桥面排水设备的畅通排水对维护圬工拱桥的结构安全较为关键。桥梁维护时要及时清理排水管的堵塞，保持排水通畅。同时部分桥梁的排水管长度较短，排水过程遇到风力影响容易冲刷侧墙，可将排水管更换为加长并下弯式的排水管，避免侧墙冲刷。

（三）表观外形增强型防护

为避免圬工拱桥结构遭受风化、水蚀等影响，可采用表面涂刷防护材料的方法提升耐久性，如涂刷石材防护剂、防水防盐保护剂、真石漆等防护材料，在提高结构表面防水、防腐、防盐等能力的基础上，亦可提高桥梁的美观感受，如图4所示。

图4 涂刷石材防护剂的拱桥

（四）附加地域特色等文化属性

具有时代感和地域特色的高质量桥梁景观，对桥梁的发展具有重要意义。目前多数桥梁仅从功能性出发，桥梁外观设计如出一辙，不能很好地传承及发扬地域文化特色，而圬工拱桥兼具美观与时代文化特点，对此圬工拱桥的维修养护也可根据地域性特点，结合当地文化实施有特色的维修养护，如图5所示。

图5 某圬工维修拱桥养护后

三、结语

圬工拱桥作为基础公路桥梁系统的重要组成部分，不仅要从桥梁结构和使用功能角度开展维修养护，也要结合预防养护的新理念及当地文化，逐步发掘适合我国现阶段圬工拱桥维修养护的方法和措施，并引进新技术和新手段，新老结合、与时俱进，用具有前瞻性的理念引导桥梁维修养护工作。本文所探讨的维修养护方案可为同类型公路桥梁的维修养护提供参考思路。