李 鵬 楊 娜

（葛洲壩集團(tuán)試驗檢測有限公司，湖北 宜昌 443002）

石拱橋常見病害與維修加固方法綜述

李 鵬 楊 娜

（葛洲壩集團(tuán)試驗檢測有限公司，湖北 宜昌 443002）

隨著交通量的日益增長，越來越多的石拱橋處于超負(fù)荷的亞健康狀態(tài)。本文首先針對這一現(xiàn)象列出石拱橋的常見病害，然后對其成因進(jìn)行分析，最后有針對性的提出相應(yīng)的維修加固方法。對石拱橋的養(yǎng)護(hù)具有一定的借鑒意義。

石拱橋；病害分析；加固方法

1.引言

石拱橋以其施工簡單、就地取材、造價低廉等特點，在我國上世紀(jì)50～80年代得到大量的推廣和使用。由于石拱橋設(shè)計之初，設(shè)計荷載均較小，隨著交通量的增大，車輛荷載的日益增加，越來越多的石拱橋處于超負(fù)荷狀態(tài)，另外石拱橋其本身自重較大，拱圈受力后會產(chǎn)生較大的水平推力，對地基和墩臺均會產(chǎn)生不利的影響。因此，目前石拱橋出現(xiàn)的病害較多，為保證其安全性，需要查明病害產(chǎn)生的原因，并對其進(jìn)行相應(yīng)的加固處理。

2.石拱橋常見病害及其原因

2.1 主拱圈開裂

主拱圈裂縫是石拱橋最致命的病害，主要分為橫向開裂與縱向開裂，主拱圈開裂嚴(yán)重影響到橋梁的安全，一旦出現(xiàn)，必須立即處理。造成主拱圈開裂的主要原因有以下幾點：

1） 建橋年代久遠(yuǎn)，原設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)較低，隨著交通量的日益增長，橋梁在長期超負(fù)荷運營下主拱圈出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2） 墩臺、基礎(chǔ)等的位移引起拱圈開裂。石拱橋多為超靜定結(jié)構(gòu)的無鉸拱。基礎(chǔ)沉陷或墩臺位移會引起主拱圈產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力導(dǎo)致主拱圈開裂。

3） 主拱圈受力不對稱。主要發(fā)生在彎橋上。車輛在彎橋上轉(zhuǎn)彎時產(chǎn)生向心力,造成拱圈彎道外側(cè)開裂。

2.2 側(cè)墻開裂與外鼓

側(cè)墻開裂與外鼓是石拱橋拱上結(jié)構(gòu)最常出現(xiàn)的病害。側(cè)墻常出現(xiàn)順橋向、橫橋向裂縫。側(cè)墻外鼓則與側(cè)墻開裂相伴產(chǎn)生。其產(chǎn)生的原因為：

1） 交通荷載過大，或其沖擊作用太強使側(cè)墻承受的土側(cè)壓力增大。

2） 建橋時未設(shè)置沉降縫，當(dāng)橋臺有沉降時候，拱上側(cè)墻就發(fā)生不規(guī)則的裂縫。

3） 拱上建筑中的填料不密實，或填料質(zhì)量不好，橋面破損后積水滲透至拱上填料，降低其強度，經(jīng)過浸泡后發(fā)生膨脹對側(cè)墻產(chǎn)生擠壓，使得側(cè)墻發(fā)生外鼓甚至開裂等。

2.3 基礎(chǔ)或墩臺的不均勻沉降、位移

基礎(chǔ)與墩臺的使用狀況是確保橋梁運營安全的重要因素之一。對于石拱橋而言，基礎(chǔ)和墩臺出現(xiàn)的最常見病害是其不均勻沉降與位移。

這些病害產(chǎn)生的原因主要是由于外部荷載太大或地基承載力不足等原因，致使墩臺、基礎(chǔ)發(fā)生沉降、位移，或者由于水流沖刷，將墩臺基礎(chǔ)掏空，使得墩臺處于懸空狀態(tài)，很容易就發(fā)生沉降或位移。

2.4 防水層破壞或失效

石拱橋防水層破壞或失效是其最常見的病害。防水層破壞或失效,使拱圈漏水,影響結(jié)構(gòu)安全,縮短了橋梁的使用壽命。

影響防水層破壞或失效的原因，主要是用于防水層的材料不當(dāng)。對于空腹式拱橋而言，其多采用瀝青、油毛氈來作為防水層,而油毛氈容易老化,特別是在變形縫處,因此很難起到相應(yīng)的防水作用；對于實腹式拱橋而言，多采用膠泥或三合土做防水層,但是在施工現(xiàn)場純粘土很難找到,因此施工時一般用亞粘土代替,防水效果不佳。

3 石拱橋維修加固方法綜述

對處于病害的石拱橋進(jìn)行處理，一般有維修和加固兩種方式。當(dāng)石拱橋的技術(shù)狀況等級為2級或3級時，采用維修的手段，其目的是提高結(jié)構(gòu)的耐久性或改善結(jié)構(gòu)的工作性能；當(dāng)石拱橋的技術(shù)狀況等級為4級或5級時，采用加固的方式，其目的主要是恢復(fù)或提高結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。

3.1 石拱橋維修方法

石拱橋的維修工作主要是修理主拱圈和拱上結(jié)構(gòu)砌體的個別裂縫、區(qū)部變形等。常用方法有：

1)修理防水層。為防止?jié)B漏，石拱橋均應(yīng)做防水層，如發(fā)現(xiàn)沒有防水層或防水層損壞失效時，應(yīng)挖開拱上填料重做或重做橋面加鋪黑色路面,防止橋面滲漏。

2)石拱橋裂縫的封閉。對石拱橋裂縫的封閉，目前主要有砂漿填縫、環(huán)氧砂漿或環(huán)氧漿液填縫和采用進(jìn)口化學(xué)粘結(jié)劑封閉微裂縫等三種方法。三種方法各有利弊，在實際操作中合理選擇使用。

3.2 石拱橋加固方法

石拱橋的加固原理可歸結(jié)為增大結(jié)構(gòu)截面、減輕結(jié)構(gòu)自重、改善結(jié)構(gòu)受力體系和加強結(jié)構(gòu)整體受力性能等,基于這幾大類加固原理,目前石拱橋比較有效的加固方法有∶

1)套拱法。根據(jù)拱圈增設(shè)的位置又分為拱上加設(shè)拱圈加固法和拱下增設(shè)拱圈加固法。拱上加設(shè)需拆除橋面,開挖原拱頂填料直到拱背,在拱背上加設(shè)一層新拱圈,加固效果較好,但需拆除橋上建筑,影響交通；拱下增設(shè)則是在原有拱圈下部增設(shè)拱圈,即緊貼原拱圈下面噴射鋼絲網(wǎng)水泥拱圈或澆注鋼筋混凝土新拱圈。其優(yōu)點是不需拆除舊橋,施工期間不影響交通,但加固后縮小了橋下凈空和橋下泄水面積。

2)貼鋼板加固法。一種增加主拱圈整體剛度的方法，其原理跟套拱法類似。需要在石拱橋原主拱圈下粘貼一或多層鋼板,使其與原橋梁通過埋設(shè)螺栓和環(huán)氧膠粘貼形成整體共同受力。該加固方法施工簡便快速,但主拱圈與鋼板之間的連接可靠性難有把握。

3)拱上建筑加固法。原理是將實腹式拱圈轉(zhuǎn)換為空腹式拱橋，以梁式拱上建筑代替拱上填料后，同時新建橋面采用鋼筋混凝土梁板，加強全橋的整體受力性能。

4)鋼桿件拉結(jié)法。當(dāng)石拱橋主拱圈出現(xiàn)較嚴(yán)重的拱腳位移時，采用這種方法進(jìn)行加固。該方法需先將主拱圈根部鑿開，澆筑鋼拉桿鉚座，然后裝置拉桿螺栓鉚固拱腳，抑制拱腳位移。采用這一方法有一弊病，其會使橋下凈空降低，影響通航。

5)壓漿加固法。對主拱圈和墩臺較寬裂縫的處理，采用水泥砂漿來將裂縫表面封閉，在裂縫處埋設(shè)壓漿管,待封漿結(jié)硬后，用水泥砂漿壓灌裂縫。

4 結(jié)論

石拱橋是我國傳統(tǒng)的橋梁三大基本形式之一，目前廣泛分布于祖國大地，尤其是農(nóng)村公路上。隨著交通量的增長，越來越多的石拱橋處于病態(tài)中。在對其養(yǎng)護(hù)過程中，發(fā)現(xiàn)病害、查明病害原因，并找準(zhǔn)合適的維修加固方法，對提供石拱橋的使用壽命有極其重要的意義。

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