石拱橋的加固改造（2023年第3期總第107期）
更新時間：[2009-01-27] 字型：大中小
陳金玉（福建省三明市公路局，三明 365001）
摘要本文結合竹洲石拱橋的加固工程例項，闡述其開裂原因及加固處理方法，供類似工程借鑑。
關鍵詞石拱橋加固改造
石拱橋具有取材方便、施工簡易、建造成本低等優點，在我國大部分地區得到大量應用。近年來隨著道路等級提高，有些石拱橋由於修建時間較早，荷載等級較低，存在不同程度的病害。採取合理的措施，對這些石拱橋進行加固改造，使之恢復和提高承載能力。
本文以竹洲橋為加固例項，闡述石拱橋的加固處理方法。
1. 工程概況及病害
1.1 工程概況
竹洲橋位於國道205線k2245+906處，建成於2023年10月（庫區形成以前），橋結構為石拱橋，跨徑為1×10，矢跨比為1/3。橋長26.04m、橋淨寬9+2×1.
5（行人路）m，原橋設計荷載汽—20級，掛—100。常水位在起拱線以上，水庫一年有幾次清庫。圖1為該橋立面布置示意圖。
圖1 竹州橋立面示意圖（單位：cm）
1.2 病害情況
（1） 距上游拱圈邊緣1.5m處有一條貫穿整個拱圈的縱向裂縫，裂縫寬3mm，拱圈還有兩條縱向裂縫，裂縫寬2~3mm。
（2）橋面開裂下沉，出現坑槽、斷板，破損嚴重。
1.3 病害原因分析
（1）拱背填料透水性較差且回填碾壓不密實。
（2） 大量超重、超載車輛通過施加的超負荷荷載，使拱圈產生裂縫。
（3） 圬工砌體石料間砂漿不飽滿，砂漿標號達不到要求。
（4）橋面混凝土破壞嚴重，橫向連線較差。
2 設計方案比選
根據該橋現已查明的病害，主要靠增加拱圈強度來提高該橋的承載能力，針對加固拱圈的方案提出了三種方案進行比選。
2.1 方案一：原拱圈下增設拱圈加固
（1） 對裂縫先用騎馬釘箍住。
（2）用水灰比1:0.8的灰漿，0.4~0.6mpa的壓力對拱圈注漿。
（3）考慮新砼與原結構的聯結，在拱圈底部及橋台前牆布置錨栓，錨栓伸入原拱圈及前牆，並與鋼筋網焊接在一起，起固定鋼筋網作用。用鑿岩機鑽孔並用高壓空氣將孔清洗乾淨，用40號膨脹水泥砂漿埋置牢固，砂漿比例為：水泥:
砂:sh外摻劑=1:1.
835:0.2。
（4） 拱圈加固厚度為30cm，鋼筋網採用直徑為16mm的hrb335鋼筋，縱、橫向間距均為20cm，鋼筋網與錨栓綁紮連線後再點焊牢固。砼採用c30砼。
2.2 方案二：原拱上增設拱圈加固
（1）對稱開挖拱上填料直到拱背, 為了保證新拱圈與原拱圈的可靠聯結，舊拱圈頂應清洗乾淨，並對全橋裂縫損壞先用1:2的水泥砂漿將裂縫表面封住，每隔20cm留出壓漿孔，待封縫砂漿結硬後，用水灰比為1:0.
8的水泥漿壓漿封縫，壓漿壓力為0.4~0.6mpa。
（2）在原橋主拱圈上面加一層厚度為20cm的鋼筋砼套拱來提高承載力和加強整體性，鋼筋砼拱圈採用c25砼澆築，鋼筋網採用直徑為16mm的hrb335鋼筋，縱、橫向間距均為20cm。
（3） 為保證拱上回填的質量，拱上採取回填c20片石混凝土。
2.3 方案三：鋼板箍與錨栓錨固加固拱圈
（1） 裂縫先用騎馬釘箍住。
（2） 拱圈裂縫注結構膠。
（3） 對拱圈及拱上填料注水泥漿。
（4） 用槽鋼與錨栓錨固加固拱圈。
2.4 方案選擇
該橋位於竹洲電站庫區，常水位在起拱線以上，方案一無法施工。若採用方案二，拆除拱上側牆後水位超過起拱線，部分上套拱砼位於水下也無法施工，並且開挖拱上填料要中斷交通。所以方案二也不可行。
方案三採用吊籃施工，不用搭腳手架，也不需要中斷交通。
綜上所述，此次加固方案採用方案三——鋼板箍與錨栓錨固加固拱圈。
3 加固設計
3.1 加固措施如下：
（1） 裂縫先用騎馬釘箍住。
騎馬釘間距原則上為60cm，實際間距視石塊大小而定，騎馬釘位置可以錯開，騎馬釘的孔位應在石塊大致中心處，選用1:2水泥砂漿將裂縫表面封住。騎馬釘採用hrb335鋼筋，直徑φ25mm，長度150cm（見圖2）。
圖2 拱圈裂縫加固展開布置圖
（2）拱圈裂縫注結構膠。
對結構膠的要求：①漿液的粘度小，可灌性好。②漿液固化後的收縮性小，抗滲性好。
③漿液固化後的抗壓、抗拉強度高，有較高的粘結強度。④漿液固化時間可以調節，灌漿工藝簡便。⑤漿液應為無毒或低毒材料。
（3）拱圈及拱上填料注水泥漿。
對拱圈及拱上填料用1:2的水泥砂漿進行注漿，每隔20cm留出壓漿孔，待封縫砂漿結硬後，用水灰比為1:0.
8的水泥漿壓漿封縫，壓漿壓力為0.4~0.6mpa，完成拱圈及拱上填料的壓漿工作。
（4）用槽鋼與錨栓錨固加固拱圈。
在拱圈的跨中和1/4處加設三道槽鋼並用螺栓在拱底及拱側鑽孔錨固，錨固點設在拱圈厚度的1/3處，錨固孔用膨脹水泥砂漿填塞牢固。鋼板箍採用熱軋輕型槽鋼，規格為27cm×0.6cm×1400cm，錨栓採用r235鋼筋，直徑φ22mm，長度40cm，錨栓伸入拱圈25cm，外露15cm（見圖3）。
圖3 拱圈用鋼板箍與螺栓錨固的加固示意圖
（5）重新澆築砼橋面。
橋面直接承受車輛荷載的作用，加強橋面的剛度可提高拱圈的橫向聯絡。因此挖除拱圈處舊行車道砼，採用24cm厚布設雙層鋼筋網的混凝土面層，採用直徑φ12mm的 hrb335鋼筋，縱向鋼筋間距10cm，橫向鋼筋間距20cm。基層為15cm厚的5%水泥穩定碎石，墊層為15cm厚的砂礫墊層。
行車道砼在拱橋伸縮縫的對應位置應設定脹縫。
4 施工工藝
4.1 灌漿施工工藝
（1） 裂縫處理。
在裂縫上進行鑽孔，鑽孔後應清除孔內的碎屑粉塵。孔徑大於10mm時，可用粒徑小於孔徑的乾淨卵石填入孔內，以減少耗漿量。
（2）埋設灌漿管。
在裂縫交叉處、較寬處、端部及裂縫貫穿處，鑽孔內均應埋設灌漿嘴。在一條裂縫上必須有進漿嘴、排氣嘴、出漿嘴。
（3） 封縫。
用環氧樹脂膠泥封閉。抹膠泥時應防止產生小孔和氣泡，要刮平整，保證封閉可靠。
（4）密封檢查。
需待封縫膠泥有一定強度時進行。
（5） 配製漿液。
漿液一次配備數量，需以漿液的凝固時間及進漿速度來確定。
（6）灌漿。
灌漿是施工關鍵工序之一，應確保灌漿質量。根據裂縫區域大小，採用單孔注結構膠或分割槽群孔注結構膠。在一條裂縫上灌漿可由一端到另一端。
灌漿時應待下乙個排氣嘴出漿時立即關閉轉芯閥，如此順序進行。注結構膠壓力採用0.2mpa。
壓力應逐漸公升高，達到規定壓力後，應保持壓力穩定，以滿足灌漿要求。待縫內漿液達到初凝而不外流時，再用環氧樹脂膠泥封縫。
（7）封口結束。
（8） 檢查。
4.2 鋼板箍與錨栓錨固加固拱圈施工工藝
（1） 對拱圈表面進行處理。
（2）製作用於加固的槽鋼，槽鋼按所需尺寸切割而成，宜通長或焊接使用，避免搭接，並進行表面除鏽處理。
（3） 在拱圈表面按照設計圖要求打孔，裝上定位螺栓。
（4） 將槽鋼抬起放在相應的定位螺栓上，用記號筆在其餘槽鋼孔位對應的拱圈表面上做記號。
（5） 將槽鋼卸下，在相應拱圈表面記號處鑽孔，將所有孔位鑽完，再裝上錨栓。
（6）用丙酮清除槽鋼表面油脂，用刷子清
除拱圈表面灰塵。
（7）槽鋼與拱圈接觸面塗刷一層均勻的環氧樹脂砂漿薄層，層厚約2mm。
（8）將槽鋼抬起放在錨栓上，錨固孔用膨脹水泥砂漿填塞牢固。
5 結語
利用槽鋼穿過錨栓把拱圈橫向夾緊的方法改善石拱橋受力狀態，且不縮小橋下淨空和橋下洩水面積，不影響交通。注結構膠修補拱圈所出現的裂縫來恢復結構的整體性和使用功能。這兩種加固措施的合理應用能提高橋梁的承載力，延長橋梁的使用壽命。
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