福建南平市溪口石拱橋的維修加固方案
來源：來源于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布時(shí)間：2010-01-26 09:31:16
南平市地處山嶺重丘地區(qū)，溪河密布，當(dāng)?shù)厥县S富，很早以前就建有大量的石拱橋。因此在建造公路時(shí)，特別是一些縣鄉(xiāng)公路的建設(shè)中，大多采用民辦公助的形式，當(dāng)?shù)厝罕娪钟薪ㄔ焓皹虻呢S富經(jīng)驗(yàn)，可以就地取材，節(jié)約造價(jià)。石拱橋的施工工藝簡單，承載能力大，在鋼筋缺少，機(jī)械設(shè)備缺乏的年代，石拱橋就不乏為一種良好的橋梁形式，因此在本市現(xiàn)有的公路橋梁中，石拱橋占有相當(dāng)?shù)谋戎�。隨著交通量的增加，特別是大噸位車輛的增加，原來修建的一些標(biāo)準(zhǔn)低、或者是利用一些原來的民間橋梁，而后改作為公路橋的石拱橋，在近幾年的橋梁調(diào)查中，出現(xiàn)了一些問題。因此采用技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的改造技術(shù)對一些四類橋梁和危險(xiǎn)橋梁進(jìn)行維修加固，以達(dá)到提高其承載能力的目的，是十分必要的。
1 溪口橋概況
溪口橋位于延平區(qū)境內(nèi)的316國道K211+922處，該橋由舊石拱橋和兩側(cè)新加寬橋組成。舊石拱橋凈跨20m，全長32.80m，橋?qū)?m，橋高8.9m，矢跨比1/4，拱圈采用7.5號砂漿砌筑粗料石，厚度85cm.橋臺(tái)采用5號砂漿漿砌塊石。橋臺(tái)兩側(cè)為5號漿砌塊石擋土墻，臺(tái)后填筑當(dāng)?shù)氐耐潦旌狭�，舊石拱橋于 1967年建成通車。兩側(cè)新加寬橋板拱為砼，于1999年12月建成通車。
舊拱橋經(jīng)運(yùn)營30多年后，在橋梁檢測中發(fā)現(xiàn)下述病害：靠南平臺(tái)起拱線處拱圈有多處微裂縫并伴有嚴(yán)重滲水現(xiàn)象；靠順昌臺(tái)處拱圈沿縱向有3條裂縫，縫寬在8~15mm；順昌臺(tái)臺(tái)身也出現(xiàn)多條裂縫，其中一條裂縫貫穿整個(gè)臺(tái)身并延伸至拱圈。經(jīng)過觀測，發(fā)現(xiàn)裂縫每年有所發(fā)展，2001年的檢測記錄比照1999年的檢測記錄，其裂縫延長發(fā)展了2.3m，縫寬也增大了 2～3mm.拱頂滲水嚴(yán)重，行車道下沉2～5cm.兩側(cè)新加寬橋沒有發(fā)現(xiàn)病害，舊拱橋綜合評定為危橋，急需采取技術(shù)措施進(jìn)行加固或重建。
2 病害成因及加固方案的選定
經(jīng)對溪口中橋病害的分析，認(rèn)為裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的，但其主要成因有4個(gè)：其一，舊拱橋建于60年代末，由于臺(tái)后填土范圍小，填土又很高，壓實(shí)機(jī)械無法到位，小型機(jī)具又達(dá)不到壓實(shí)效果，填土壓實(shí)度不夠，土壓力較大。由于在高填土下，拱橋臺(tái)身主要承受的荷載是填土自重和土壓力，汽車活載效應(yīng)較小，若填土壓實(shí)不足，土體本身形不成自拱，臺(tái)身勢必形成較大的土壓力，使橋臺(tái)臺(tái)身及基礎(chǔ)產(chǎn)生推移，引起開裂。其二，舊拱橋基礎(chǔ)采用打梅花型松木樁處理，由于地基承載力不足，產(chǎn)生了不均勻沉降。其三，拱圈、橋臺(tái)砌筑工藝差，砌體砂漿不飽滿，石料強(qiáng)度規(guī)格不符合設(shè)計(jì)要求，臺(tái)身部分片石被壓碎破裂。其四，國道上交通量日益增大，車輛超載也隨著增加，重車荷載有增無減地繼續(xù)作用，勢必使拱圈在許多局部呈現(xiàn)單個(gè)或少數(shù)構(gòu)件受力集中現(xiàn)象，全斷面受力甚不均勻，也是造成病害的重要原因。
根據(jù)316國道交通流量大、又不能中斷交通的特點(diǎn)，分別擬訂了3個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。方案一：在現(xiàn)橋的右側(cè)建造一座新橋，但因造價(jià)高，且路線不順暢，對行車不利而否定；方案二：拆除現(xiàn)有舊拱橋，利用原橋臺(tái)，改建成梁橋。但由于不能中斷交通須先建通車便橋，再拆老橋，這就增加新建便橋費(fèi)用，造價(jià)大、工期長；而且此方案其臺(tái)后土壓力仍然對橋臺(tái)產(chǎn)生作用，且對兩側(cè)加寬橋也會(huì)造成影響，因此也不可行；方案三：即對現(xiàn)有拱橋?qū)嵤┮r砌加固方案，即在現(xiàn)有的石拱橋下加固一個(gè)鋼筋混凝土的套拱，河底做成仰拱形式。其理由及優(yōu)點(diǎn)為：（1）該橋橋下為山區(qū)溪流，不通航，匯水面積不大，溪流縱坡大，排水迅速，經(jīng)向當(dāng)?shù)厝罕娏私�，套拱后也不影響其排水；�?）可以不中斷交通，在橋下施工，現(xiàn)場施工管理也簡單；（3）造價(jià)低。
3 加固改造設(shè)計(jì)方案要領(lǐng)
（1） 裂縫注漿封閉：由于該橋拱圈多處開裂，部分裂縫已貫穿整個(gè)臺(tái)身，為防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展，先采用高壓灌漿法對縫隙進(jìn)行封閉補(bǔ)強(qiáng)，然后再進(jìn)行下一步加固。
（2）拱圈襯砌加固：該橋從病害成因及現(xiàn)狀分析，若只采用高壓灌漿進(jìn)行加固，考慮到橋梁臺(tái)身及拱圈開裂嚴(yán)重，地基承載力不足，灌漿后橋臺(tái)及拱圈仍無法達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，還將存在較大隱患，所以采用內(nèi)壁現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱圈的永久性加固方案。即在原石拱圈腹內(nèi)布錨桿，使石拱圈與鋼筋混凝土拱圈構(gòu)成復(fù)合式拱圈，通過復(fù)合式拱圈增強(qiáng)磚石的抗彎拉應(yīng)力和整體剛度。本著造價(jià)經(jīng)濟(jì)、滿足承載要求以及襯砌后拱橋過水?dāng)嗝娣e仍能滿足泄洪要求的原則，鋼筋混凝土拱圈厚度采用40cm厚進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（3）河床仰拱襯砌：除對拱圈、臺(tái)身進(jìn)行套拱襯砌加固外，河床特別做成仰拱形式襯砌加固，其作用是：①仰拱可以使橋梁整體的承載力得到提高；②仰拱可以減少橋梁的周圍位移；③仰拱可以克服橋臺(tái)基礎(chǔ)承載力不足；④仰拱可以使偏心受壓向軸心受壓轉(zhuǎn)變；⑤仰拱可以改善橋梁整體受力。
4 施工技術(shù)要點(diǎn)
4.1 裂縫處理
對原橋的拱圈及橋臺(tái)前墻裂縫進(jìn)行鉆孔壓漿處理，增加原石拱橋的整體強(qiáng)度。沿臺(tái)身及拱圈裂縫，每隔100cm鉆壓漿孔，拱圈鉆孔深均為60cm，橋臺(tái)前墻鉆孔深度根據(jù)墻厚而定。壓漿前先將裂縫鑿成V形槽，在槽面上涂一層1.5cm的環(huán)氧樹脂，再抹水泥砂漿封堵，待砂漿形成強(qiáng)度結(jié)硬后，用灰水比1：0.5、壓力為0.6~0.8MPa的水泥漿在壓漿孔處進(jìn)行壓漿，壓漿管的長度貫穿整個(gè)構(gòu)造物，壓漿時(shí)鄰孔為排氣孔，在排氣孔冒出同濃度漿液后即對壓漿孔和排氣孔進(jìn)行堵塞。壓漿時(shí)應(yīng)采用自下而上的順序施工，同時(shí)壓漿時(shí)還需考慮到臺(tái)腔滲漿。
4.2 套拱施工
（1） 在舊拱圈內(nèi)進(jìn)行C25鋼筋砼拱下套拱加固，原拱圈與套拱之間用φ20錨固鋼筋聯(lián)結(jié)，拱圈上錨桿長75cm，嵌入拱圈40cm，橋臺(tái)前墻上錨桿長85cm，嵌入墻體50cm，均采用梅花型布設(shè)，并用1：1水泥漿加膨脹劑灌注，錨桿應(yīng)與套拱鋼筋網(wǎng)焊接成整體。
（2） 在仰拱底下鋪50cm厚砂礫層，分層填筑夯實(shí)后，即綁扎仰拱的鋼筋骨架，澆注混凝土。
（3） 現(xiàn)澆兩側(cè)臺(tái)身。澆注前錨桿還應(yīng)與襯砌鋼筋網(wǎng)焊接，臺(tái)身鋼筋應(yīng)與仰拱鋼筋骨架焊接在一起，混凝土澆注時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)震搗。
（4） 澆注拱圈混凝土。由于拱圈混凝土厚度只有40cm，綁扎鋼筋、填料及震搗較困難，因此采用泵送混凝土分段澆注（每2m為一段），混凝土應(yīng)從兩側(cè)拱腳向拱頂延伸，并及時(shí)震搗夯實(shí)。澆注完畢后噴水養(yǎng)生，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號的80%以上時(shí)方可拆除模板。
5 結(jié)語
采用鋼筋混凝土套拱對石拱橋進(jìn)行加固，具有省時(shí)、省錢、工藝簡單、不中斷交通等諸多優(yōu)點(diǎn)，恢復(fù)了原來的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使危橋得到改善。通過3年多的運(yùn)營，經(jīng)詳細(xì)檢測，技術(shù)狀況良好，未發(fā)現(xiàn)任何不良變化，達(dá)到了預(yù)期效果。
