石拱桥病害及维修加固方法分析

李戈

(铜仁市公路处)

石拱桥病害及维修加固方法分析

李戈

(铜仁市公路处)

以小河中桥作为主要研究对象，结合该工程的设计方案对桥身进行了多角度的检查，通过检查发现该石拱桥存在一定病害，需进行维修和加固处理，在此基础上对该拱桥的加固维修施工方法(混凝土喷锚)进行了详细的分析，力争为实际施工提供理论基础。

石拱桥;常见病害;维修加固;加固方法

1 工程概况

小河中桥位于贵州省铜仁市漾头镇瓦屋河与锦江交汇处上游约100 m，跨越瓦屋河。该桥桥型为3～25 m等截面悬链线石板桥，桥宽为7 m(行车道)+2×0.75 m(人行道)+2×0.25 m(栏杆)，桥长99.84 m。主拱圈采用等截面浆砌块石，拱轴线为悬链线，拱轴系数为2.814，净矢高为6.25 m，净矢跨比为1/4，截面高为70 cm。拱上建筑为12跨腹拱，拱轴线采用圆弧线，净跨径为3.0 m，净矢高为75 cm，拱圈截面高0.3 m，拱腹半径为1.88 m。两岸均为浆砌块石重力式U型桥台，桥墩采用浆砌重力式桥墩，桥台和桥墩均采用明挖扩大基础。桥面采用沥青铺装，栏杆及人行道均采用低标号钢筋混凝土。

2 工程原设计方案及检查结果

(1)桥体主拱圈渗水情况较为严重，少数灰缝连接不实，局部位置存在空洞现象。

(2)桥体腹拱位置存在多处渗漏区域，并有少数区域出现水蚀暗黑的现象，少数灰缝连接不实，局部位置存在空洞现象。

(3)桥面泥土堆积情况较为严重，部分位置还存在面积较大的坑槽。

(4)桥面排水孔的堵塞情况十分严重。

(5)桥面人行道板磨损情况较为严重，并有少数部分存在开裂的现象。

(6)桥面栏杆存在不同程度的倾斜和断裂。

(7)桥墩区域已经出现了明显的被冲孔的情况，基础强度已显著下降。

(8)桥体左侧墩台的墙砌缝存在严重的脱落，脱落区域草木横生，影响美观。

(9)连杆桥台锥坡磨损严重，表面防护设施以基本失效。

检测表明，小河中桥已基本属于二类危桥。此桥竣工以后，还没有得到大规模的整修和翻新。由于小河中桥在该地区中具有十分重要的作用，所以应对其进行全面的维修和加固，并采取先进的维修和加固方法，将施工对人们出行的影响控制在最低的水平。

3 加固施工——混凝土喷锚

3.1 施工选材

(1)混凝土。

该加固方法所选混凝土的空隙率比传统意义上浇注法大很多，为了达到更好的加固效果，混凝土应满足凝结快、早强好等要求，在该工程中，应将硅酸盐水泥作为优先级选择，另外还可选用其他类型的水泥，如火山灰质硅酸盐水泥，但无论哪一种水泥，水泥的实际强度等级应保持在30.5 MPa之上。

(2)骨料。

为满足小河中桥的加固要求，骨料应选用硬度较大的卵石，石料粒径应尽量控制在15 m以内，如果所用的速凝剂为碱性，则不能选用活性二氧化硅类型的石料，这是该加固工程粗骨料的选取要求。对于细骨料而言，应选用质地坚硬的粗砂，所选粗砂的细度模数应尽量在2.5以上。

(3)速凝剂。

速凝剂在混凝土原料配制过程中具有至关重要的作用，在该加固工程所用混凝土中添加适量的速凝剂，不仅可以加速混凝土的凝结，缩短施工周期，防止喷射过程中出现回弹的现象，还可以增加混凝土的早期实际强度。在选取速凝剂种类时，应对水泥、骨料以及温度等因素进行全面细致的分析和总结，并在试验中选取最佳方案。

3.2 原料配合比

由于所用混凝土中添加了一定量速凝剂，因此在对混凝土实施标号时，应充分考虑速凝剂对混凝土造成的影响。如果速凝剂的用量达到了水泥总量的3%～4%，则对应混凝土的标号应调高一级。在配合比设计的过程中，可运用传统意义上的浇注配合法。该加固方法所用混凝土的坍落度应尽量维持在80～120 mm之内。

3.3 喷锚施工

(1)在喷锚施工之前，需要对工作面进行细致的清理与凿毛，从而确保混凝土喷锚之后达到更好的粘结效果。将工作面上的杂物全部处理干净，并运用人力将其凿成厚度约为0.5 cm，密度的确定需按照其表面的实际粗糙度决定。

(2)喷锚施工的流程为:放样→钻孔→填孔→插杆。

①放样。施工放样的过程中，相关技术人员应严格按照设计规范进行，在选定位置以后，需用粉笔等工具对放样位置进行标号。

②钻孔。设计方案中锚杆的最佳直径应为0.16 cm，钻头的直径为0.25 cm，钻孔在上述放样所标示的位置进行，钻孔的深度要求为0.5 m，开钻以后，如果遇到钢筋，切不可盲目继续，应立即将钻头取出，换位重钻。对于废弃的孔洞，应及时进行清洗，并向其内灌注水泥浆将其堵塞。

③填孔。在钻孔完成以后，需使用高压风机清理孔洞，并将事先制作完成的材料填入清理完成的孔洞中，在混凝土初凝之前将锚杆插入其中。该工程中填孔的材料为525#硅酸盐水泥，稠密度适中。在填孔灌浆的过程中，将灌浆筒的出料口对准孔洞，同时推挤压缩棒，将筒内的泥浆灌入孔洞内，直至灌满。

④插杆。锚杆具有提高抗剪能力的重要作用，插杆也是加固施工中必不可少的环节。设计方案中，锚杆的最佳直径为1.6 cm，锚杆插入的深度应保持在0.5 m左右，露在外部的长度应为8 cm左右。在填孔操作完成以后，立即将规格适宜的锚杆插入，如果插入受阻，可使用小铁锤击打锚杆顶端，将其插入孔洞的最低端。同时用泥镘刀将插杆挤出的泥浆清理干净。如果在插杆的过程中出现空隙，则需立即将锚杆取出，带重新灌浆结束以后进行重插。在锚杆插入稳定以后，应外泥浆留有充足的养护时间，在泥浆强度达到要求以后方可实施后续操作。

(3)挂设钢筋网架。

设计方案要求该加固工程的钢筋网架应分布在拱桥的腹面，网格的平均尺寸为1 dm×1 dm，钢筋的设计直径为0.8 cm，在挂设的过程中，应先进行绑扎在实施焊接，从而确保钢筋网稳定固定在锚杆上。

(4)喷射混凝土。

①在喷浆之前，应先用高压水泵反复冲洗工作面，确保工作面的平整与清洁，一定要确保作业面的水分已经完全蒸发后才可进行喷浆，如果水分没有蒸发干净就进行喷浆，水会在工作面上形成一个阻隔层，阻碍浆液与工作面的粘结，严重时还会出现脱落的现象。

②喷浆时，喷浆机应按照一定操作顺序，本工程要求在喷浆机开机时，应事先送分，然后在依次进行开机和送料，停机过程则与之相反即可。

③在制作混凝土拌和料的过程中，应使砂石原料中含有一定量的水分，5%～8%即可，这么做的原因是由于混凝土混合料在拌和的过程中会产生一定量的粉尘，如果粉尘的量过大，不仅会破坏周边环境，可能还会影响整个制作过程，向原料中添加一定量的水分，并不会改变混凝土混合料的品质和设计强度，而且还能有效抑制粉尘的产生。

④在喷浆时，喷浆施工人员应按规定将劳保用品穿戴齐全，喷浆的用水量既不能太高也不能太低，需要牢牢的把控，如果水量过小，可能会引发喷雾情况，使料柱发生分散。如果水量过大，可能会发生自动脱落等情况。在喷浆的过程中，应将料柱与工作面保持垂直，如果相对较难，料柱与工作面的倾斜角度也不得超过300°。另外，喷头与工作面之间的距离应维持在0.6～1.2 m以内。待喷料完成后，方可实施后续养护处理。

经维修和加固处理后的小河中桥，其出现的病害问题得到了显著的改善，桥体主拱圈渗水情况得到了显著的遏制;灰缝连接紧密，并经检查发现已经不存在空洞现象;桥面上的人行道板、平整度以及各种防护设施均已完成整修，且效果明显;桥墩在维修和加固完后裂缝问题得到了有效的解决，其质量和外观都能已切实满足使用要求。

4 总结

目前，石拱桥的维修与加固逐渐成为公路养护范畴内的重要工作内容。危桥如果无法得到及时的维修和养护，将会留下难以估量的安全隐患。为此，相关部门还需从实际出发，结合各地区石拱桥的基本情况，选取行之有效的维修和加固措施，提高桥体的载荷等级，使其适应交通运输的高速发展，另外，还需坚持创新，开发并研究新型技术，力争提高石拱桥的维修与加固水平。

［1］ 颜向群，李海梁.石拱桥常见病害与预防措施［J］.公路与汽运，2011，(6):69－70.

［2］ 王国华.石拱桥常见病害与技术改造［J］.广东交通职业技术学院学报，2011，(4):48－49.

［3］ 蒙云.桥梁加固及改造［M］.重庆:重庆大学出版社，2011，(4):15－16.

［4］ 刘自明.桥梁工程养护与维修手册［M］.北京:人民交通出版社，2012:25－26.

［5］ 罗英，唐寰澄.中国石拱桥研究［J］.北京:人民交通出版社，2011:21－22.

U445

C

1008－3383(2015)10－0095－02

2015－01－27

李戈(1983－)，男，贵州松桃人，工程师，主要从事公路管理方面的工作。