彭鋒

（湖南省沙坪建設(shè)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410008）

雙曲拱橋發(fā)明于20世紀(jì)60年代江蘇無(wú)錫，因其施工工藝簡(jiǎn)單，拼裝快，承載力優(yōu)秀，工料省在當(dāng)時(shí)廣泛應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)在這一時(shí)期修建的雙曲拱橋多達(dá)4200座。至今大多數(shù)雙曲拱橋都已老化，而且這種設(shè)計(jì)建造已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代交通量增加及荷載等級(jí)的提高，橋梁普遍有加固的需求。本文通過(guò)對(duì)邵陽(yáng)市邵水橋加固的施工實(shí)例，探討雙曲拱橋加固施工控制要點(diǎn)，為其他雙曲拱橋加固施工提供一點(diǎn)借鑒。

1 工程概況

邵水橋建于1965年，為5跨20m（凈跨度）懸鏈線雙曲拱橋，橋梁墩臺(tái)均為片石混凝土重力式墩臺(tái)；原拱橋設(shè)計(jì)荷載為：汽-15，掛-80。拱橋?yàn)殡p曲拱橋，矢跨比7/23，沿橫向布置10片拱肋，拱肋間距為1.35m。橋梁是主干道寶慶路過(guò)邵水河公路橋，現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)多處影響橋梁安全的病害，需要進(jìn)行加固處理。病害主要情況如下：

邵水橋主拱肋拱腳位置肋底緣不同程度出現(xiàn)多條U型裂縫。最大裂縫寬1.5mm，裂縫寬度遠(yuǎn)大于規(guī)定的允許值（0.3mm）。采用了主拱圈采用增大截面（填芯）法加固，采用C40鋼筋混凝土填充原有拱波與拱肋所圍城的空間，形成新的拱圈。

原拱橋橋臺(tái)采用重力式片石混凝土墩臺(tái)。橋臺(tái)與腹拱連接背墻出現(xiàn)一條橫向裂縫，裂縫寬度在3.0～4.0mm之間。且主拱圈加固后，拱橋自重增加，水平推力增加，無(wú)法滿足要求。采用了臺(tái)背加固法，每個(gè)橋臺(tái)后背布置22根φ1200鋼筋混凝土抗推樁，抗推樁間用φ1060素混凝土樁嵌擠，另有19根M20水泥砂漿固化樁加固臺(tái)背。

橋墩位置在與拱腳連接位置處出現(xiàn)豎向裂縫，部分裂縫貫徹整個(gè)橋墩高度，裂縫寬度介于0.5～2.0mm之間，最寬達(dá)5.0mm。采用了20cm鋼筋混凝土套箍對(duì)橋墩頂至基礎(chǔ)頂整個(gè)高度范圍內(nèi)實(shí)施包裹。

1.1 難點(diǎn)及措施

（1）大橋處于交通主干道上，交通流量大，荷載高，為保障通行，設(shè)計(jì)采用增大主拱圈橫截面法加固橋梁，需要水上作業(yè)；

措施：項(xiàng)目在邵水河上搭設(shè)水上平臺(tái)，在水上平臺(tái)上搭設(shè)滿堂支架，支架法施工主拱圈填芯法。

（2）橋墩采用套箍加固，套箍包裹的橋墩大部分位于水面以下，需要水下作業(yè)。

措施：橋墩施工前，搭設(shè)圍堰，抽干圍堰內(nèi)積水，為施工橋墩套箍施工提供無(wú)水干燥的施工環(huán)境。

（3）橋梁加固后，水平推力增加，原有橋臺(tái)無(wú)法滿足要求。

措施：主拱加固前，在橋臺(tái)基礎(chǔ)范圍外打多排防推樁，并用嵌擠樁填補(bǔ)防推樁之間的空隙，增強(qiáng)橋臺(tái)抗水平推力，防止橋臺(tái)傾斜、位移。

（4）老橋梁病害較多，施工時(shí)會(huì)影響原橋梁結(jié)構(gòu)安全。

措施：施工前卸載橋面系，降低自重；施工前統(tǒng)計(jì)全橋不同部位混凝土缺陷及裂縫，并對(duì)裂縫編號(hào)，做好記錄，繪制裂縫分布圖?？p寬＜0.15mm的裂縫采用環(huán)氧砂漿封閉處理，縫寬≥0.15mm的裂縫采用橋梁維修專用注漿劑，按壁可法注漿工藝施工。施工中在設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)主拱圈和橋臺(tái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)位移超過(guò)規(guī)范，立刻檢查原因。

（5）主拱圈新增混凝土結(jié)構(gòu)與原有結(jié)構(gòu)結(jié)合不緊密，影響加固效果。

措施：鑿除原有結(jié)構(gòu)碳化層，新增混凝土結(jié)構(gòu)和原有結(jié)構(gòu)采用植筋連接，采用微膨脹混凝土防止混凝土收縮徐變導(dǎo)致新老混凝土剝落現(xiàn)象。預(yù)埋注漿孔，澆筑后同強(qiáng)度水泥漿注漿填補(bǔ)新舊結(jié)構(gòu)之間可能存在的空隙。

1.2 施工控制要點(diǎn)及實(shí)例

本次橋梁主要加固部位施工順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備工作→橋臺(tái)加固→橋墩加固→主拱圈加固

2 施工準(zhǔn)備工作

施工前準(zhǔn)備工作要點(diǎn)為水文地質(zhì)的調(diào)查、市政管網(wǎng)的調(diào)查，

（1）水文地質(zhì)的調(diào)查：水上施工受到河流水位及通航要求的影響，施工經(jīng)過(guò)洪水泛濫期的，要編制防汛防洪預(yù)案并演練。

實(shí)例：施工平臺(tái)及圍堰參照常年洪水位設(shè)計(jì)，2017年施工時(shí)2017年7月10日洪峰水位超過(guò)水文資料常年最高水位值，所有施工作業(yè)面全部被洪水淹沒(méi)。按照防汛防洪預(yù)案，在收到洪水預(yù)警后及時(shí)疏散人員，清理臨電并運(yùn)出重要物資，減少了洪水帶來(lái)的損失。

（2）市政管網(wǎng)的調(diào)查：老橋一般位于于交通要道或城鎮(zhèn)老區(qū)附近，管線復(fù)雜，對(duì)管線細(xì)致調(diào)查將減少時(shí)間和經(jīng)濟(jì)的損失。

實(shí)例：1#、4#墩靠河側(cè)均有一φ1000污水管，原設(shè)計(jì)污水管基礎(chǔ)坡腳穿過(guò)圍堰底部。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)基礎(chǔ)為片石結(jié)構(gòu)，如按照原計(jì)劃施工圍堰，河水將通過(guò)片石基礎(chǔ)大量滲入圍堰區(qū)域，造成施工不便。經(jīng)過(guò)變更，將土袋圍堰擴(kuò)至管網(wǎng)基礎(chǔ)外側(cè)50cm，局部注漿防滲處理。避免了工期和成本的增加。

3 橋臺(tái)加固控制要點(diǎn)

橋臺(tái)加固順序?yàn)榕f橋臺(tái)處理→抗推樁施工→嵌擠樁施工→固化樁施工，除常規(guī)施工要點(diǎn)外，控制要點(diǎn)為舊橋臺(tái)處理、管線保護(hù)、舊橋臺(tái)保護(hù)。

（1）舊橋臺(tái)處理：主要為裂縫封堵，縫隙處理符合規(guī)范，無(wú)遺漏后后方可進(jìn)行后續(xù)施工，措施為繪制裂縫分布圖。

實(shí)例：根據(jù)裂縫分布圖，確定縫隙的數(shù)量，預(yù)先做好人機(jī)料的準(zhǔn)備。并提前準(zhǔn)備了材料及機(jī)械，避免了因?yàn)闇?zhǔn)備不足造成的拖延。

（2）管線保護(hù)：舊橋改造經(jīng)常遇到管線保護(hù)的問(wèn)題，措施為詳細(xì)調(diào)查管線，甚至開(kāi)挖暴露保護(hù)，根據(jù)管線調(diào)查情況調(diào)整施工安排，避免管道破壞造成的損失。

實(shí)例：施工前對(duì)市政管線調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，自來(lái)水管和國(guó)防光纜距離樁基施工范圍最近處僅1m，為增加管線安全系數(shù)，將原有的3×7布置的抗推樁樁位變更為3×6+4形式布局，增加1.5m的安全距離，避免了管線破壞造成的損失。

（3）舊橋臺(tái)保護(hù)：舊橋臺(tái)均為重力式橋臺(tái)，受到全橋的水平推力，病害較為嚴(yán)重，如不注意保護(hù)，容易在施工中造成病害擴(kuò)大。措施為對(duì)舊橋結(jié)構(gòu)損壞情況進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)情況調(diào)整橋臺(tái)加固甚至整橋加固計(jì)劃。

實(shí)例：由于邵水橋腹拱與橋臺(tái)處存在較大的橫向裂縫，為了降低樁基鉆孔對(duì)橋臺(tái)影響。每個(gè)橋臺(tái)只能先做一根樁，等到第一根樁強(qiáng)度達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，每個(gè)橋臺(tái)才可以同時(shí)施工兩根樁；如此一來(lái)樁基工期較長(zhǎng)，為保證工期，樁基施工期間同時(shí)進(jìn)行圍堰和水上平臺(tái)施工，減少工期的拖延。

4 橋墩加固控制要點(diǎn)

橋墩加固順序?yàn)椋簢呤┕ぁf橋墩處理→鋼筋模板安裝→混凝土澆筑。除常規(guī)施工外，控制要點(diǎn)為圍堰設(shè)計(jì)，舊橋墩處理，套箍模板與預(yù)埋件處理，膨脹混凝土的制備。

（1）圍堰設(shè)計(jì)：水中圍堰完成后將減少流水?dāng)嗝?，考慮到施工期間洪水，及意外狀況導(dǎo)致的工期延長(zhǎng)，圍堰的設(shè)計(jì)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況進(jìn)行優(yōu)化。

實(shí)例：現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)后發(fā)現(xiàn)、邵水橋位于邵水匯入資江的入水口，流速大，原設(shè)計(jì)2#、3#墩位于河中心，土袋圍堰難以滿足要求，改為雙壁鋼圍堰。處理橋墩水上部分裂縫后，在舊橋墩上上植入加強(qiáng)螺桿，制作綜合平臺(tái)，于平臺(tái)上進(jìn)行圍堰預(yù)拼裝整體下水。此優(yōu)化增加了圍堰的安全系數(shù)，為洪水后快速恢復(fù)施工創(chuàng)造了條件。

（2）舊橋墩處理：為確保舊橋墩安全，以及新舊結(jié)構(gòu)結(jié)合牢固，需要進(jìn)行多種的處理，提前制定處理方案，確保處理無(wú)遺漏，能快速完成處理，避免影響后續(xù)施工。

實(shí)例：鋼圍堰安裝好后，抽出孔內(nèi)積水，清理橋墩表面淤泥、雜物，再將表面混凝土全部打磨，鑿毛，并檢查水下部分裂縫，繪制裂縫分布圖。縫寬<0.15mm的裂縫采用環(huán)氧砂漿封閉處理，縫寬≥0.15mm的裂縫采用橋梁維修專用注漿劑，按壁可法注漿工藝施工。處理完后，采用φ16鋼筋植筋錨接到舊混凝土內(nèi)，植筋深度達(dá)到40cm，間距為300×300mm，植筋外露40cm。

（3）套箍模板與預(yù)埋件處理：由于套箍模板需要在橋墩上植入結(jié)構(gòu)螺桿、鋼圍堰有支護(hù)桿件固定在舊橋墩上，這些預(yù)埋件并穿過(guò)套箍模板并避開(kāi)裂縫。需要深化模板和預(yù)埋件的設(shè)計(jì)。

實(shí)例：依照裂縫分部圖，深化了模板和預(yù)埋件的設(shè)計(jì)，避免了工期的拖延和舊橋墩的病害加重。

（4）膨脹混凝土的制備：混凝土澆筑前，要確保微膨脹混凝土的性能可靠，防止出現(xiàn)新舊結(jié)構(gòu)結(jié)合不牢固的情況出現(xiàn)。

實(shí)例：邵水橋橋墩套箍混凝土設(shè)計(jì)采用C30混凝土，摻入1%水泥重量的微膨脹劑。提前由取樣員和監(jiān)理將攪拌站所用的微膨脹劑和水泥取樣，送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)，并進(jìn)行混凝土適配并根據(jù)試驗(yàn)情況調(diào)整膨脹劑摻量。確?；炷翉?qiáng)度，坍落度、限制膨脹率符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后才開(kāi)始使用。

（5）混凝土養(yǎng)護(hù)：養(yǎng)護(hù)不到位，微膨脹混凝土可能會(huì)失去收縮補(bǔ)償作用會(huì)導(dǎo)致新舊混凝土結(jié)合不牢固，需要制定相應(yīng)措施。

5 主拱圈加固施工控制要點(diǎn)

主拱圈加固順序?yàn)椋核掀脚_(tái)搭設(shè)→支架搭設(shè)→舊結(jié)構(gòu)處理→鋼筋模板安裝→混凝土澆筑→支架拆除。除了常規(guī)施工外，控制要點(diǎn)還有水上平臺(tái)設(shè)計(jì)、支架防沉降、舊結(jié)構(gòu)處理、自密式混凝土配置、坍落度控制、澆筑窗口的處理和封堵、混凝土澆筑的推力平衡、混凝土養(yǎng)護(hù)、拱頂注漿。

（1）水上平臺(tái)設(shè)計(jì)：由于橋下地質(zhì)情況不一致，要根據(jù)實(shí)際勘測(cè)情況調(diào)整水上平臺(tái)設(shè)計(jì)；且為作為拱圈支模架的基礎(chǔ)，需要消除水上平臺(tái)的非彈性變形。

實(shí)例：水下勘探后發(fā)現(xiàn)，邵水橋下河床底部為不規(guī)則裸露巖石，振動(dòng)錘難以錘入，鋼板管樁采用鉆孔機(jī)鉆孔后振動(dòng)錘錘入至設(shè)計(jì)深度。平臺(tái)搭載完成后，對(duì)結(jié)構(gòu)負(fù)重進(jìn)行計(jì)算，按1.3系數(shù)進(jìn)行預(yù)壓加載，消除了平臺(tái)的非彈性變形。

（2）支架防沉降：填芯法鋼筋混凝土澆筑頂部為舊結(jié)構(gòu)，且為拱形，支架無(wú)法預(yù)壓，需要制定相應(yīng)措施，防止施工中支架沉降變形。

實(shí)例：邵水橋采用的是加密模板肋，施工時(shí)安排模板加強(qiáng)小組，通過(guò)調(diào)整木楔和頂升頂托的辦法降低支架沉降影響，對(duì)受力最大的拱腳至1/4拱部分，加密了水平剪刀撐和斜撐。拆除后效果如圖1、圖2。

圖1

圖2

（3）舊結(jié)構(gòu)處理：為確保舊橋墩安全，以及新舊結(jié)構(gòu)結(jié)合牢固，需要進(jìn)行多種的處理，提前制定處理方案，確保處理效果好，無(wú)遺漏，避免影響后續(xù)施工。

實(shí)例：先采用清水清洗拱波底面、拱肋側(cè)面、連系梁四周，找出病害產(chǎn)生部位進(jìn)行標(biāo)注并劃定處理范圍，待單跨基層碳化層處理完成后，采用環(huán)氧砂漿對(duì)裂縫部分進(jìn)行填補(bǔ)，局部裂縫超過(guò)1.5mm部位除采用上述裂縫處理方式，裂縫表面采用1mm條形鋼板表層固定進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，整個(gè)底面和側(cè)面采用聚合物水泥砂漿填補(bǔ)、涂刷；拱腳及拱肋按照設(shè)計(jì)植入鋼筋。

（4）自密式混凝土配置：混凝土澆筑前，要確保自密式混凝土的性能可靠，保證消除新增混凝土收縮徐變導(dǎo)致新老混凝土剝落現(xiàn)象。

實(shí)例：按水泥重量摻入1%的高效減水劑、1%的早強(qiáng)劑和1%的微膨脹劑。提前由取樣員和監(jiān)理將攪拌站所用的三種外加劑和水泥取樣，送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)情況調(diào)整膨脹劑摻量；并進(jìn)行適配，確?；炷翉?qiáng)度，坍落度、限制膨脹率符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后才開(kāi)始使用。

（5）坍落度、坍落擴(kuò)展度及擴(kuò)展時(shí)間控制，坍落度高則拱腳模板壓力大容易漲模甚至爆模，坍落度低則流動(dòng)性差，容易塞管，出現(xiàn)脫空，需要嚴(yán)密的控制措施。

措施：開(kāi)盤前檢查混凝土配合比報(bào)告，實(shí)測(cè)混凝土坍落度、坍落擴(kuò)展度及擴(kuò)展時(shí)間符合要求，方可進(jìn)行澆筑，澆筑過(guò)程中按相關(guān)要求進(jìn)行抽查。每隔1h，測(cè)量從混凝土出廠時(shí)檢測(cè)坍落度、坍落擴(kuò)展度及擴(kuò)展時(shí)間，并確定同一車現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)坍落損失值，根據(jù)情況調(diào)整出廠時(shí)坍落度。不符合要求的，嚴(yán)禁私自加水調(diào)整，由現(xiàn)場(chǎng)值班的攪拌站技術(shù)員使用同一品牌的外架劑處理，合格后才能使用，不能處理的退回?cái)嚢枵尽?/p>

（6）澆筑窗口的處理和封堵：由于采用自密實(shí)混凝土，澆筑窗口如果封堵不嚴(yán)密牢固，混凝土漿將從澆筑窗口處滲出，造成蜂窩麻面甚至空洞，需要制定相應(yīng)的措施。

實(shí)例：根據(jù)實(shí)際情況，每個(gè)拱波在拱頂及離拱腳4.28m高處，設(shè)置400×400mm窗口。為保證洞口封閉質(zhì)量，在開(kāi)孔時(shí)，孔周邊100mm二級(jí)開(kāi)槽，槽深40mm。第一次澆筑完成后即對(duì)預(yù)留洞設(shè)置φ10@100鋼筋網(wǎng)片結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，采用600×600×3mm預(yù)制弧形鋼模封閉，鋼模背楞采用與其配套的植筋螺栓固定。

（7）混凝土澆筑的推力平衡：混凝土澆筑將增加結(jié)構(gòu)的水平推力，推力不平衡將對(duì)舊結(jié)構(gòu)造成損壞，應(yīng)該嚴(yán)格設(shè)計(jì)澆筑順序，專人把控，確?；炷翝仓屏ζ胶狻?/p>

實(shí)例：為確?？v向推力平衡，混凝土的澆筑先從Ⅰ跨、Ⅴ跨開(kāi)始，Ⅰ跨、Ⅴ跨澆筑完成后即進(jìn)行Ⅱ跨、Ⅳ跨拱波施工，待Ⅱ跨、Ⅳ跨澆筑完成后，聯(lián)合完成Ⅲ跨澆筑任務(wù)；為確保橫向推力平衡，混凝土拱波澆筑順序?yàn)閺闹虚g拱波開(kāi)始，向兩側(cè)對(duì)稱澆筑，示意圖如3。

圖3

（8）混凝土養(yǎng)護(hù)：養(yǎng)護(hù)不到位，自密實(shí)混凝土可能會(huì)失去收縮補(bǔ)償作用會(huì)導(dǎo)致新舊混凝土結(jié)合不牢固，需要制定相應(yīng)措施；

實(shí)例：澆筑完成后拆模前，對(duì)混凝土底模板沖水，保持模板濕潤(rùn)，持續(xù)14d。

（9）拱頂注漿：由于澆筑局限，拱頂容易出現(xiàn)脫空，需要制定相應(yīng)措施。

實(shí)例：在澆筑前在拱頂窗口兩側(cè)預(yù)埋PVC注漿管，新澆混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后注入1：1純水泥漿，初壓0.1MPa，終壓0.2MPa。

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)邵水橋施工實(shí)例的探討，總結(jié)了填芯法雙曲拱橋施工中5個(gè)難點(diǎn)及措施，19個(gè)控制要點(diǎn)及實(shí)例，希望能對(duì)其他雙曲拱橋加固提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，提高施工效率，減少損失。