以通江县为例浅谈公路石拱桥养护及维修加固措施

以通江县为例浅谈公路石拱桥养护及维修加固措施

景罗琼

（通江县公路养护管理段，四川 通江 636700）

摘要：通江县受经济条件、地理区位等因素影响，石拱桥在公路桥梁中占主要地位，随着使用年限的增加，其病害逐渐增多，安全隐患突出。本文就通江县石拱桥常见病害及原因进行分析，探讨通过“科学养护+维修加固”提高石拱桥耐久性、安全性的途径。

关键字：石拱桥；桥梁养护；病害分析；维修加固方法

0引言

因石拱桥具有就地取材容易、建造历史悠久、造价相对较低等特点，在本世纪初以前全国各地都曾大量修建，通江县在此期间也建造了大量石拱桥，在公路养护部门管养的155座桥梁中95%以上的都是石拱桥，至今发挥着十分重要的作用。由于石拱桥设计荷载普遍不高，随着经济社会快速发展，重型货车逐渐增多多数桥梁处于超负荷状态，病害频发，安全隐患较大。通江县属集中连片特困地区，经济条件较差，政府无财力对全部石拱桥拆除重建，因此，找准石拱桥常见病害，针对病害成因采取科学的养护和维修加固措施，提高其安全使用性能显得尤为必要。

1通江县石拱桥的主要病害分析

经对通江县公路养护部门管养石拱桥的定期检测报告分析，现有桥梁的上部结构、下部结构和桥面系都存在各种不同程度的病害，本文仅对严重影响桥梁安全的主要病害进行分析。

1.1上部结构常见病害

根据对相关检测报告分析，通江县病、危石拱桥病害较为严重的部位都出现在主拱圈、腹拱圈、侧墙等上部结构。

1.1.1拱圈开裂

拱圈开裂是通江县石拱桥最常见的病害，主要表现为主拱圈、腹拱圈出现横向与纵向裂缝，大部分为拱圈纵向裂缝，个别桥梁还存在斜向裂缝，裂缝的出现严重影响桥梁安全。主拱圈横向裂缝一般出现在拱顶下部边缘或拱脚上部，有的甚至会开裂至拱壁，其主要原因有桥墩和基础产生位移、石料强度不足、拱圈受力不对称、主拱圈厚度不够、施工质量时未注意环与环交错搭接等；主拱圈纵向开裂的主要原因有拱上填料和荷载对拱墙产生横向推力造成拱圈自拱顶向拱脚逐渐延伸、桥桥墩和基础产生不均匀沉降等。此外，由于货车严重超载远超桥梁设计负荷，部分在拱顶或拱脚出现竖向或斜向开裂。腹拱圈开裂的主要原因有铰缝处理不当铰石破坏、腹拱曲率过小、主拱圈变形产生拱上构造外加应力、拱上建筑刚度较大等。

1.1.2侧墙病害

侧墙是保护拱上填筑物，并承受填筑物产生横向荷载作用的主要部件，其病害表现主要有外倾、竖向开裂、鼓胀外鼓，产生原因主要有重载货车对桥面冲击作用太强致使侧墙承受横向力增大、拱上建筑填料不密实、侧墙的砌筑灰料强度太低、侧墙变形缝缺失致使桥台移动使其开裂、桥面承受的荷载过大造成侧墙上的填料侧压力变大、桥面渗水造成填料强度逐渐降低、施工工艺差等。

1.1.3拱圈外部病害

主要表现为主拱圈和腹拱圈灰缝脱落、砌缝空洞、渗水结晶伴植物生长、砌石风化剥落、砌石断裂等，其主要原因有桥渗水导致拱圈砌缝砂浆受水侵蚀，加上汽车荷载反复作用扰动导致拱圈砌缝内砂浆逐渐松动脱落，甚至出现砌缝空洞；渗水结晶伴植物生产是因桥面渗水导致拱上填料松散，拱圈砌缝渗水所致；拱圈外露石料在长期的日晒雨淋下逐渐风化，导致一些砌石强度降低断裂或被压裂，加速各种病害发展；施工工艺差，砂浆标号和饱满度不够导致灰缝脱落等。

1.2下部结构常见病害

下部结构的病害主要发生在桥墩和基础，其病害会导致上部拱圈产生裂缝，上部拱圈开裂又会影响桥墩和基础。基础与桥墩的常见病害有基础或桥墩位移、基础被掏空、桥墩冲蚀严重、桥墩圬工砌体灰缝松散脱落、砌块断裂病害、桥墩侧墙渗水等。下部结构病害主要原因有基础防冲刷设置不合理，长年累月经洪水冲刷后造成基础掏空，严重侵蚀桥墩石料表面和砌筑砂浆；桥墩及基础长期遭受流水侵蚀，造成石料强度下降导致基础的整体性受到威胁；过大的外部荷载以及基础承载力不足，造成桥墩或基础发生差异沉降、位移或转动，导致拱桥上部结构出现附加内力等。

1.3桥面系常见病害

桥面是石拱桥主要的传力构件，桥面病害会放大重车的冲击效应，严重的车辆颠簸会引起腹拱振动，增加构件的疲劳，影响桥梁使用安全。桥面病害的主要原因有桥面渗水导致填料强度降低引起路面破坏、重载车辆导致拱顶填料变形导致路面破损、伸缩缝不能满足桥面变形的需要、桥面铺装层未设置横向分布钢筋等。

2石拱桥养护要点

2.1做实日常养护

在石拱桥的日常养护中应经常清扫桥面、排除积水、清除泥土和杂物，清除伸缩装置的缝内的垃圾和泥土，保持桥面平整、清洁，伸缩装置平整、不漏水。要按技术规范做好石拱桥上部结构和下部结构的日常养护，应保持桥梁结构表面整洁、完整、无杂草， 结构无损坏、无异常变形、稳定性良好。

2.2创新信息化管理

采集、整理石拱桥建设、运营、养护、维修与加固等资料并进行数字化处理，建立一个完整的数据库，并结合现状调查适时更新和完善。要定期对石拱桥状况开展调查分析，正确评价和掌握其技术状况，通过对病害成因、变化规律和数据库中的历史数据进行动态分析，对桥梁的运行状况作出科学研判。

2.3加强超载重载管理

通江县最新的石拱桥桥龄都超过了30年，受建造时的技术条件、石料强度等限制，设计荷载一般在10T左右，现在大多货车实际载重已远超设计承载能力，加重了桥梁病害程度。为确保行车安全，公路养护、交警、交通执法等部门要联动加大货车重载、超载、“重车同行”等问题治理力度，全力消除安全隐患。对天然气钻井设备等特殊超重车辆确需通行的，要按超重车辆的实际荷载，采取必要的技术措施和管理措施。

2.4注重桥面维修保养

做好桥面日常维修保养，保证桥面平整、纵横坡适度，桥面系各构件及附属设施的状态、功能符合相关要求。沥青混凝土桥面出现裂缝、坑槽、车辙等病害时，要及时局部修补或整跨铣刨重铺铺装层；水泥混凝土桥面出现拱胀、露骨、断缝等病害时，要及时整跨或整块凿除重做铺装层。桥面铺装及防水层维修时不得覆盖伸缩装置，伸缩装置出现弹性元件或其他连接构件失效等病害时必须立即维修。

3石拱桥维修加固措施

结合四川省公路规划勘察设计研究院有限公司对通江县G347线小江口至竹峪段14座病、危石拱桥整治工程方案设计和部分桥梁维修加固的工程实例分析，本文针对严重影响通江县石拱桥安全性的主要病害提出如下维修加固措施。

3.1上部结构维修加固

3.1.1拱圈裂缝处治

拆除填料后，对拱圈出现的裂缝（石材开裂）进行处治，采用压力灌注法或注射法压注改性环氧化学胶，使之受力一体。

3.1.2拱圈加固

在主拱圈顶部设置25cm厚钢筋砼拱圈补强层，其上填筑C25素混凝土填料，在最上层浇筑25cm厚钢筋砼桥面板，为原桥条石拱圈分担一部分内力的同时，加强对原拱圈横向约束，防止纵向裂缝继续发展。

3.1.3侧墙及拱背植筋

拆除原圬工侧墙及相应拱上填料，重做护拱及拱背排水设施。为保证拱圈与侧墙整体受力，在侧墙植入钢筋并浇筑C25混凝土防止侧墙脱裂继续发展。

3.1.4拱圈外部处治

对拱圈出现的砌缝空洞采用高压灌注环氧水泥砂浆进行封闭补强；对表层的灰缝脱落清除原有松散灰缝后，采用水泥砂浆进行勾缝处理；对渗水结晶要优化桥面排水系统增强防水功效，保护填料及拱圈结构。拱圈面层有脱落的要进行修补，对石料有风化脱落的喷刷不超过3cm厚的M10以上的水泥砂浆，风化严重的应加布钢丝网增加喷刷层的强度。

3.2下部结构维修加固措施

3.2.1基础处理

做好桥墩和基础维护，存在河床堵塞的要进行河床疏浚防止进一步堵塞，在桥墩和基础位置设置护脚；桥墩锥坡存在垮塌的，采用C25混凝土对其进行恢复；对桥墩和基础受河水冲刷的，采用25cm厚C25混凝土铺砌河床，防止河床被进一步冲刷。

3.2.2基础加固

针对基础被冲刷掏空导致的病害，采用浇筑C25混凝土保护原有桥体；基础发生沉降的，在原基础旁钻孔，将 C25混凝土通过压力注入钻孔内固结原有基础，提高其承载力。

3.2.3原桥砌缝脱落处理

病害处治完成后，对全桥砌缝脱落处全部重新勾缝，提高桥梁外观效果。

3.3 桥面系维修措施

3.3.1原桥面及拱上填料拆除

拆除病害桥面铺装和拱上填料，对填料顶标高进行测量，作为后期恢复填料顶的控制标高。

3.3.2桥面铺装重新铺筑

桥面铺装采用4cm细粒式（AC-13C）改性沥青混凝土+6cm中粒式（AC-20C）普通沥青混凝土。桥面设置1.5%双向横坡，保证横桥向排水到集水沟后通过 PVC 管排出。防撞护栏设置为钢筋砼+钢结构护栏，防撞等级为A级。重新安装的伸缩装置应平整、牢固并防止漏水，伸缩量应满足相关技术规范要求。

4结语

随着石拱桥使用年限增加，病害逐渐增多，改造难度也逐渐加大，但在通江县石拱桥又是公路桥梁的主导桥型，短期内无法替换。因此，分析石拱桥病害成因，有针对性的制定技术可行、投资节约的养护和维修加固方案，在尽可能少的改变桥梁结构原貌、结构原有受力体系及附属设施的情况下，挖掘石拱桥的承载潜力，延长其经济使用年限，具有十分重要的意义。

参考文献

[1]蔡典华.浅谈石拱桥常见病害及加固分析方法[J].西南公路,2014(3):13-16.

[2]裴伟良.石拱桥维修加固施工方法[J].山西建筑,2017(32):155-156.

[3]王亚坤,袁晶文.石拱桥病害及加固方法分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2012(9).

[4]贺华刚.现役石拱桥病害调查及原因分析[J].大陆桥视野,2016(6):120-121.