石拱桥拱圈加固工艺新探

林 帆 邵阳市宝庆公路桥梁工程有限公司工程师

随着时代进步及经济发展，各个地区对于交通设施的需求不断增加。其中，跨河、沟的桥梁也在不断发展。许多利用现代技术建造的大桥外形美观，结构稳固。我国在二十世纪七八十年代修建的石拱桥则更多发挥着观赏的作用，很多都已经无法承担通行重任。如果拆除重建，需要大量的经费，所以大部分危旧石拱桥采取了加固处理。针对不同的石拱桥病害，应采取不同的加固技术。其中，石拱桥拱圈的病害以及加固工艺备受关注。

1 危旧石拱桥拱圈的病害特征及其分析

1.1 石拱桥拱圈的主要病害特征

石拱桥的主拱圈很容易发生开裂的现象。尤其当车辆的车载量很大甚至超载时，加上桥上建筑的重负，会导致石拱桥的主拱圈很容易发生顺桥向以及横桥向的开裂。与此同时，石拱桥拱圈开裂产生的裂缝随着时间的推移，会沿着砂浆以及石料的方向不断发展[1]。与此同时，虽然在不同情况下裂缝的开裂程度不同，但是开裂的形状几乎都相同，大部分都是裂缝的中间部位比较宽也比较深，但是两边的裂缝相对来说比较细小[2]。

1.2 石拱桥拱圈的主要病害分析

拱圈本身的强度不够是造成石拱桥的拱圈出现开裂的重要原因[3]。如果石拱桥的拱圈的整体强度没有达到标准要求，那么拱圈的质量便得不到保证，拱圈出现开裂的情况也就在所难免。其中，石拱桥建造过程中使用的材料对拱桥的拱圈质量会产生较大的影响[4]。比如，条石要负担很大部分的压力，如果选取的条石质量不达标，就会导致石拱桥的台基发生位移，最终导致石拱桥发生开裂的情况。

2 危旧石拱桥拱圈加固工艺

一般通过对危旧的石拱桥拱圈进行相应的加固，来增加石拱桥的负载能力。这样的做法不但可以节约很多拆毁以及重建的经费，还能缩短施工时间，最终使得石拱桥重新投入使用，并且可以有效延长石拱桥的使用年限，做到又快又好地解决危旧石拱桥的交通运输能力弱的问题。其中，针对不同的方面，会用到不同种类的加固工艺。每种加固技术各有优势，操作步骤也各不相同[5-7]。

2.1 灌浆加固技术

灌浆加固技术就是在架构或者构件内部的裂缝中通过施压的方式灌入浆液，这样可以使浆液充分填补石拱桥的拱圈裂缝。这种加固工艺有效提高了石拱桥的整体性，同时又提高了石拱桥本身的桥梁强度，从而有效提高了石拱桥的耐久性。这样也可以有效抑制水的渗透侵蚀作用，大大延长石拱桥的使用寿命。并且灌浆加固技术相较于其他加固工艺有很多不可忽视的优势。比如：操作的步骤比较简单，并且加固后的石拱桥更加安全，修复也十分快捷，即使在十分狭窄的地方也能够高效应用。灌浆加固技术主要分为以下6步：

（1）准备灌浆材料。在实施灌浆加固技术的过程中，首先要准备好水泥、石灰以及粘土等灌浆原料。其中，应根据石拱桥的病害情况选取灌浆原料。同时，在灌浆的过程中要进行压力检测，从而确保可以将浆液完全灌满石拱桥拱圈的裂缝。

（2）清理拱圈裂缝。事先处理石拱桥拱圈的裂缝，可以用钢丝刷或者小锤等工具辅助将构件整平，将裂缝周围的污垢清理干净。这样方便新灌入的浆液与拱圈更好地贴合。

（3）钻孔埋嘴。为方便灌入浆液，需要钻孔埋嘴。要准备合适的钻嘴，否则钻嘴会因为与拱圈的裂缝不相合而难以黏贴，最终掉落，会影响后续的工艺步骤。

（4）嵌缝止浆。嵌缝止浆能够使浆液深入裂缝，更充分地填充裂缝。

（5）进行压水试验。目的是对钻嘴的通畅情况进行检查，防止发生渗漏现象，最终影响嵌缝的质量。

（6）灌浆工作的进行。灌浆可以很好地解决危旧石拱桥的石块砂浆不够饱满或者砂浆的强度比较低等问题。同时，如果桥梁的拱圈病害已经十分严重，仅使用灌浆加固工艺不足以解决因桥梁的承载能力不足而引起的开裂问题，还需要搭配其他加固工艺进行加固。而对于选取何种加固工艺与灌浆加固技术配合使用，需要针对石拱桥的拱圈病害采用合适的加固技术。

2.2 锚喷混凝土加固技术

锚喷混凝土加固技术主要通过将混凝土与受力的钢筋进行紧密结合后形成一个整体的结构。同时，这种锚喷混凝土加固技术是借鉴隧道施工中的“新奥法”形成的。锚喷混凝土加固技术主要分为3个步骤：

第一步，将所需加固构件的表面清理干净,按照技术要求的内容钻孔并插入锚固钢筋和锚杆。

第二步，挂设钢筋网并将钢筋网固定在锚固钢筋上。与此同时，在将钢筋网固定在锚固钢筋上之前要先检查钢筋周围的空隙，判断空隙是否足够大。

第三步，通过混凝土喷射整平喷射面的表面。一段时间后，再在喷射面的表面涂抹砂浆，不能太厚，一层就可以。要注意对喷射面的表面进行定时喷水，对混凝土进行必要的保养，从而使锚喷混凝土加固工艺更好地发挥作用，延长石拱桥的使用寿命。

2.3 主拱圈加固技术

主拱圈作为石拱桥拱圈的最重要部分，需要重点加固。其中，在加固主拱圈的时候，一般不需要搭设支架。主拱圈加固技术首先要将拱圈上面挖开的土进行清洗。加固新拱圈之前应该进行重新凿毛。这种方式不仅可以保证拱圈加固的有效性，还能够将已经裂开的拱重新连接到一起。这样由于拱圈的修复，在水位升高或者发洪水的时候就可以快速排水。在加固之前，应该先喷注高标号的水泥砂浆。在拱圈的加固过程中，应该将墩台的承受荷载考虑在内。其中，加固时要先拆除拱圈上面的填料。这个步骤有很多地方值得注意。需要考虑桥梁的对称性，保证在拆除拱圈上面的填料后两边的拱圈受力依然均匀。否则，因为桥梁结构的不对称极有可能造成新的病害。拱圈的加固技术主要分为以下4步：

（1）清洗拱背，确定孔位

在进行加固之前，有必要清理拱背上的污渍。否则，混入了杂物会导致后续步骤难以进行，造成加固质量低下。清洗拱背和接下来确定钻孔位置都是为接下来的几个步骤做铺垫。钻孔的位置也要根据后续步骤提前进行确定。施工人员可以根据设计图纸进行确定。

（2）精确钻孔

按照设计图纸中的要求，运用电钻打出深度和直径都符合要求的孔眼。其中，孔眼的位置以及倾斜度都要精确无误，从而才能保证后续步骤中的灌注工作能够顺利开展。

（3）清洗钻孔

用水清洗孔眼中的粉尘以及碎渣。因为遗留下来的粉尘以及碎渣会导致胶黏剂与拱圈贴合不够紧密，很容易再一次产生裂缝。选择水来清洗即可，并不会影响胶黏剂的使用。

（4）注入胶黏剂

最后一步就是向已经钻好并且清理干净的孔眼中注入胶黏剂。在注入胶黏剂的过程中要注意排除空气，否则注入胶黏剂的过程将会艰难，并且有极大可能留有缝隙。并且，在植入钢筋后要保证有少量的胶黏剂流出。这样可以使胶黏剂的填充更充分。在浇筑混凝土之前，一定要先使用普通的硅酸盐水泥浆涂刷石拱桥的拱圈背面。这样做可以确保混凝土的密实度以及保持石拱桥拱背的形状。因为使用了混凝土，所以后期石拱桥投入使用后，仍然要记得对混凝土做好保养工作。

2.4 原拱上增设钢筋混凝土拱圈加固法

在原有的拱圈上面加一层新的拱圈，这是在拱桥当中非常常用的一种方法，它不仅能够对拱圈进行加固，而且还能够有效地将原来已经开裂的拱连成一体，非常方便桥梁排水。在加固时，如果原有的拱圈已经损坏，就应该先用喷注高标号水泥砂浆的方法对拱圈进行修理之后再砌新。在考虑是否需要对拱圈进行加固时，应该充分地考虑到墩台受力是否安全可靠。当石拱桥需要全部加新拱圈时，在拆除拱上填料时，必须还要确保两边对称同时进行。

3 结语

石拱桥的加固完善不仅顺应了经济社会发展对于交通便利的需要，还是对中国石拱桥文化的延续以及传承。随着时间的流逝以及时代的变迁，石拱桥变得危旧不能使用。但是随着科技的不断发展，石拱桥加固技术都在不断完善，为石拱桥重新投入使用打下了基础。石拱桥的拱圈作为石拱桥的重要组成部分，其所发挥的作用不可忽视。所以，为了延长石拱桥的使用年限，有必要针对石拱桥的拱圈产生的病害类型以及成因进行分析。