石拱桥维修加固施工方法

裴 伟 良

(山西路桥集团国际交通建设工程有限公司，山西 太原 030006)

石拱桥维修加固施工方法

裴 伟 良

(山西路桥集团国际交通建设工程有限公司，山西 太原 030006)

介绍了石拱桥常见病害以及原因,包括主拱圈开裂，腹拱圈开裂，基础病害和桥台及桥面病害，并提出了对应的加固维修措施——加固旧桥措施，锚喷加固技术，改变荷载力线加固技术以及基础加固技术。在实际应用中，相关人员一定要根据实际情况分析趋利避害，合理选择维修技术，使维修加固效果达到最优,使我国的石拱桥利用率最大化，给国民提供最优质的服务。

石拱桥，施工，维修加固

0 引言

本文通过对石拱桥常见的病害进行分析，包括主拱圈开裂情况，腹拱圈开裂的情况以及石拱桥基础设施的基础病害和石拱桥桥台及桥面病害。通过对病害进行分析处理，结合实际的病害提出了集中常见维修加固方法：加固旧桥措施，锚喷加固技术，改变荷载力线加固技术以及基础加固技术，希望能为以后石拱桥的维修加固提供借鉴方法。

1 石拱桥出现的常见病害

1.1主拱圈开裂

石拱桥出现最常见的病害就是主拱圈的开裂，其主要是因为在石拱桥设计初期时没有选择合适的拱轴导致施工时出现拱圈的变形，石拱桥的荷载压力线与拱轴的中心线偏离开裂。众所周知，石拱桥的拱圈中受力的部位是石拱桥的受压构件，主拱圈开裂分为纵向开裂以及横向开裂。横向开裂的原因主要是石拱桥的拱石受到了横向的挤压。在建造拱圈时，砂浆以及混凝土没达到要求的强度，脱模时间过短导致拱圈出现下沉，砌缝开裂以及拱石爆裂。在砌层的时候，第一层的拱石基本达到强度要求，此时支架下沉就导致拱圈开裂。纵向开裂的现象也是石拱桥常见的问题，出现纵向开裂的现象也是因为砌体的建筑材料抗压不足导致的。在测量计算石拱桥设计时都要考虑整个拱圈的截面共同抗压能力，但是由于移动的荷载以及集中的荷载导致拱桥的变性不协调，出现裂缝的现象。如果在施工时没有采取意环和内环交错搭建，则在拱圈的下部发生纵向的开裂。

1.2腹拱圈开裂

石拱桥腹拱圈开裂的原因只有几点，最主要的是石拱桥的腹拱过于平坦，太平坦的腹拱会导致石拱桥产生很大的腹拱力，令施工的质量下降并且石拱桥的拱圈出现裂缝。另外就是在施工阶段存在处理不当的裂缝，石砌的腹拱圈铰石需要采用坚硬而且没有裂纹的石料，如果在施工中没有达到指定的硬度就会造成铰石的开裂。另外就是腹拱圈的跨度过大，横向的刚度不足也会导致腹拱圈承担的荷载过大，令腹拱圈开裂。在一般石拱桥的腹拱圈中上侧墙以及拱圈形成的联合截面中有石条纵向强度以及纵向刚度，当有车辆通过时，车辆的荷载难以直接作用于石拱桥的边缘造成石拱桥腹拱圈刚度很大但受力很小，出现变形不一致时导致开裂的现象。此外，由于在石拱桥的后期填料中填料不良导致桥体的膨胀，挤压腹拱圈导致撕裂。

1.3基础病害

石拱桥的桥墩出现基础的病害通常是由于石拱桥的基础不稳定，地基软化和掏空导致的。桥墩出现不均匀倾斜以及沉降的现象通常是在小型的石拱桥出现的，一般是跨度比较少的桥体[1]。其产生的原因是因为石拱桥的基础建设设施没有放置在基石上，当地基随着时间的增长发生软化以后就会导致石拱桥的承载力下降。在早期的石拱桥建设中由于施工的技术限制，无法对基层的岩石进行深入开挖，导致石拱桥的跨度不大，基础被掏空。在石拱桥经历河道变迁或者长时间的水流冲刷以后就容易出现此类病害。在早期建造石拱桥时还由于经济的约束导致石拱桥跨度缩小，石拱桥桥向河道收缩，压缩了河道面，在石拱桥遭遇大的洪水时，水流冲刷石拱桥基脚将其掏空，导致石拱桥出现崩塌裂缝等病害。

1.4桥台及桥面病害

石拱桥桥面病害主要有路面的沉降，混凝土板断裂以及伸缩缝破坏。在空腹式的石拱桥中桥面开裂主要是由于在石拱桥拱腹施工填料的过程中填料不足，无法压实。在实际的石拱桥填料中需要使用沙石以及碎石，再通过人工压实的方法进行建筑，但是在早期的石拱桥建设中通常使用土料进行填筑，达不到石拱桥需要的标准导致石拱桥路面出现沉降。另外就是石拱桥的拱顶断裂，如果石拱桥的混凝土板没有在施工的前期留有缝隙，那么混凝土板极其容易在反复的挤压后出现断裂，在承受车辆的荷载以后会产生不均匀的压缩变形，使得石拱桥后台混凝土板破裂。石拱桥由于腹桥的存在，为了适应桥体的变形需要，侧面的桥体与桥结构需要设置伸缩缝以及变形缝，在车辆荷载的作用下桥面不均匀变形压缩，在后期排水不当造成伸缩缝中填料积水形成路面破坏。

2 石拱桥维修加固措施

2.1加固旧桥措施

对于石拱桥的维修加固可以采用加固旧桥的方式，通过对原石拱桥的主拱圈进行植入铆钉，然后再进行钢筋网的拉结，对石拱桥的表面进行喷砂，使用速凝剂对混凝土进行加固，从而建设出复合的主拱圈。再将石拱桥的结构进行扩大，与原石拱桥进行良好的结合。使用石拱桥喷砂加锚技术能够快速地使原拱圈与新拱圈牢固结合，最大程度地对裂缝进行封闭，有效防止拱圈石化，减少对施工期间车辆的通行。另外也可以采取外套拱圈进行加固。其中拱圈分为内衬拱圈，拱背加固以及套箍加固。其中内衬拱圈主要是对原来的拱圈进行灌浆，使得原拱圈达到一定的截面厚度，再根据石拱桥的实际情况进行调整，可以通过在原拱圈上垂直填料，增设钢筋网，并且在原来的切口处形成剪力槽，保证石拱桥的拱圈截面不受空间的限制，提高桥梁的整体承载力，使得石拱桥的结构美观，施工彻底。而拱背的加固主要是通过在石拱桥拱背处设置混凝土拱圈，通过把旧的石料与新浇筑混凝土结合，在原来的拱背上钻孔处理，加大旧有石拱桥以及新石拱桥的紧密程度。另外就是对旧有石拱桥进行套箍加固的办法，在拱背以及腹拱的部分增设钢筋，对原来的旧石拱桥结合实际情况进行调整，将旧有石拱桥和新的材料套箍结合，达到加固石拱桥，减少病害对于桥体的使用的目的。

2.2锚喷加固技术

锚喷加固技术主要是利用锚插入原石拱桥中进行钢筋网的架设，然后再喷射适量的加有速凝剂的混凝土，令石拱桥表面形成复合的主拱圈，通过增加结构的尺寸达到分担荷载的目的，提高石拱桥整体的承载能力。在增设大截面的同时会导致结构出现荷载增加的问题，此时需要对原石拱桥的结构结合组合一个叠合的构件。在进行喷锚的工作之前对石拱桥的工作面进行清理，保证喷锚的混凝土能够有更好的粘合效果，通过人力将其凿成厚度为0.5 cm的层面。相关的施工人员需要严格按照喷砂技术的要求进行施工，在选定合适的位置以后再用粉笔进行标号钻孔。开钻以后如果遇到了钢筋不可以盲目的继续，需要对钻头进行清洗并且向内注入水泥将其堵住。最后的步骤就是插杆，插入孔洞的最低处，如果在插入的过程中遇到空隙也需要将插杆及时拔出，在锚杆稳定以后需要对泥浆保留足够的时间，在等到泥浆的强度达到要求以后才能进行后续的施工。

2.3改变荷载力线加固技术

改变荷载力线加固技术的方法主要是通过使用悬链线的空腹拱轴，利用其与三绞拱之间的压力，把拱顶以及拱脚处的每一个点进行相应的重合。通过对石拱桥的结构研究可以知道，石拱桥的压力线和拱轴线会在拱中出现张力以及内部的压力。在施工的设计中就需要将实际的压力线和拱轴线之间的偏离进行修正，加固荷载力线时通过加固拱上荷载，把实际的压力线与拱轴线重合，把石拱桥的结构受压进行合理分配。在拉设荷载线时需要将实际的悬链线钢筋网架设在石拱桥的腹部，保证在施工的时候钢筋网能够稳定固定在石拱桥上。大部分的石拱桥都是以腹拱式为主要的设计模型建造的，拱上的建筑荷载通常都会很大，通过改变荷载力线能很好地解决这类问题。

2.4基础加固技术

石拱桥基础结构出现病害主要还是和拱圈的裂缝沉降不均匀以及回填料的质量有关。基础加固的技术主要有增大基础断面加固和拉杆加固。增大基础断面加固主要是应对石拱桥基础被冲刷掏空导致的病害[2]，通常采用浇筑混凝土进行包裹旧的石拱桥桥体，在基础发生沉降的时候通过压浆的技术进行加固，在原石拱桥旁钻孔，将一定量的水泥混凝土浆通过压力注入注浆孔内，并且把其进行固结，通过现场注浆的方式固结旧有的石拱桥，从而提高石拱桥的承载力。注入的浆液的比例需要结合实际的土质进行决定，不同的石拱桥采用不同浓度的浆液，一般来说跨度较大的石拱桥其地基的承载能力比较高，当这一类的石拱桥出现沉降时加固十分困难，需要从石拱桥的上部着手进行减负达到加固的效果。拉杆加固则需要石拱桥的硬度以及强度足够，保证石拱桥侧墙外倾得到处理，这就需要采用拉杆处理，在石拱桥侧墙进行水平打孔，通过拉钢筋的方法对石拱桥侧墙加固。

3 结语

石拱桥的维修加固需要考虑到的因素有许多，涉及的问题也众多，是公路部门需要面对的重要问题。在治理石拱桥的病害时需要选择技术可行，投资节约以及满足实际能用性的方案，结合实际石拱桥出现的病害进行深入研究，分析实际情况趋利避害，合理选择维修技术，甚至结合实际的情况采用多种技术综合指导，使维修加固效果达到最优。

[1] 韩 静.高层建筑施工过程混凝土工程质量控制法[J].江西建材,2016(7):53-54.

[2] 江晋宁.高层建筑工程质量控制措施研究[J].湖南城市学院学报(自然科学版),2016(1):19-20.

Onthemaintenanceandreinforcementconstructionmethodofstonearchbridge

PeiWeiliang

(ShanxiInternationalTrafficConstructionandEngineeringofRoadandBridgeCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The paper mainly introduces the common damage and the reasons of stone arch bridges, including the main arch ring cracks, the abdominal arch ring cracks, the abutment deformation, and the arch fracture. What’s more, the author proposed the related strengthening measures according to the above situations-the measures of reinforcing old bridge, the technology of anchoring and shotcreting, changing the load line and reinforcing the foundation. In our actual construction,we must analyze the actual situation and choose the reasonable maintenance technology to achieve the best effect in the aspects of maintenance and reinforcement so that we can offer the quality service to our country and people.

stone arch bridge, construction, maintenance and reinforcement

1009-6825(2017)32-0155-02

2017-09-03

裴伟良(1984- )，男，工程师

U448.22

A