淺析公路拱橋拱腹填料更換施工技術要點

岑漢泉 周藝

（1、廣西蒼梧公路管理局，廣西 梧州 543100；2、廣西桂東公路管理局，廣西 梧州 543100）

引言

拱橋是我國最常用的一種橋梁型式，特別是公路橋梁，據不完全統計，我國的公路橋中7%為拱橋。拱橋的拱上建筑主要包括拱腹填料、側墻、護拱、腹拱、腹拱墩、橋面系等。其中，拱腹填料可采用填充和砌筑兩種方法，填充是用礫石、碎石、粗砂或卵石夾粘土并加以夯實，砌筑是用干砌圬工或澆筑貧混凝土作為拱腹填料。填料起著傳遞橋面荷載至主拱圈的重要功能，其完整性及密實性影響的主拱圈的受力，一旦出現空洞、積水或者破損，將會造成主拱圈、橋面板局部承載而造成破壞，填料的“圍壓效應”也會造成側墻破壞。因此，拱上填料的更換是拱橋修復和改造的重要措施之一。

1 工程概況

廣西某縣道大橋，橋梁全長125.55m，橋面寬7.76m。該橋為1×6.0m（鋼筋混凝土板拱）+3×30.0m（鋼筋混凝土雙曲拱）+1×6.0m（鋼筋混凝土板拱）。1#跨和5#跨凈矢高2.00m；2#跨～4#跨凈矢高5.00m，2#跨～4#跨拱上對稱設置6個腹拱。下部結構采用漿砌料石重力式U型橋臺、明挖擴大基礎、鋼筋混凝土重力式墩。橋面鋪裝層為瀝青表面處治；人行道寬0.38m，人行道欄桿均為鋼筋混凝土欄桿；全橋未設支座及伸縮縫。橋面寬度：凈7.00m（行車道）+2×0.38m（護欄）。

該橋腹拱圈共發現14道橫向裂縫，最大縫寬1.30mm；18道縱向裂縫，最大縫寬5.0mm；1道斜向裂縫，裂縫長度為1.21m，最大縫寬0.12m；5道弧形裂縫，裂縫長度合計為11.74m，最大縫寬4.0mm。腹拱圈裂縫的形式和位置較多，規律性差，裂縫縫寬多數超過規范限值，部分超過規范限長，說明腹拱的承載能力在縱橫向均有不足，加之結構質量較差，有較多孔洞、滲水等病害，進一步降低了腹拱的承載能力。

拱上側墻共有17道縱向裂縫，最大縫長為17.80m，最大縫寬為12.0mm。對該類裂縫的主要分析為：拱上側墻的縱向裂縫上由于橋面防水層較差，填料排水能力差，雨水滲入拱上填料后無法及時排水，造成填料膨脹外張，拱上側墻受力引起縱向裂縫。

通過承載力檢算，橋梁承載能力不能滿足“汽-10”荷載等級要求，且考慮到橋梁技術狀況等級為四類，處于差的狀態。對拱上建筑采取以下方式進行加固：1、5跨填料壓漿，2，3，4跨更換填料，重做鋼筋混凝土橋面。本文主要介紹填料更換部分的施工技術要點，填料更換與橋面板更換是交錯進行的，具體工序包括：橋面板拆除-填料拆除-回填填料-重新澆筑橋面板。

2 橋面及填料拆除

拱上建筑拆除應嚴格按設計卸載程序進行。若拆除拱上建筑不當，可能使拱的壓力線嚴重偏離拱軸線，使某些截面彎矩過大，造成截面破壞或使拱圈失穩。

圖1 橋面系拆除施工工序

將橋面系每一跨縱向分段5等份，橫向分塊3等份，豎向20cm一層，按圖1拆除施工順序，其中1，2,3...為按順序的工區，按縱、橫向兩個方向均勻對稱施工卸載，用小型風鎬進行橋面鋪裝破碎拆除，用手推小車裝料及時運至橋梁以外指定地點堆放。

在填料拆除中，必須保證主拱固定1、2區20cm以上厚度填料暫時保留，避免直接露出裸拱，影響主拱圈安全，待其它區域的填料換填到平行該高度時，再換填該區域填料。

施工應對稱、均衡，嚴格按卸載程序進行。橋梁任何部位施工拆除不準傷及主拱圈，不準將拆除石塊往下扔，盡量減小振動，以免造成不必要的損壞，拆除完畢后清掃主拱圈頂，用水清洗干凈。拆除同時設專人負責觀測、檢查各部位情況，認真做好施工拆除記錄，發現問題及時采取措施。

3 拱上填料換填

拱頂回填采用輕質陶粒混凝土，具體要求：

3.1 陶粒混凝土容重≤1400kg/m3。強度C10。

3.2 以陶粒為粗骨料：粒徑5～30mm，松散密度為 500～700kg/m3，吸水率 3.5%～5%（干燥狀態下30mm計），未熟化的片狀物小于10%～15%，粉末及粒徑小于5mm的顆粒含量應小于5%。以普通砂為細骨料的輕骨料。

3.3 由于陶粒混凝土空隙大，吸水性強，施工中嚴格控制用水量。各種材料精確度：水泥為±1.5%，砂為±2%，碎石為±3%，水為±1%。輕質混凝土填料澆注施工順序與拱上填料開挖施工順序相反。全橋各對稱拆、換填工點拆除和換填的進度盡量保證一致，保證在橋面保留或新作的填料水平高差不超過20cm。嚴格控制新澆輕質混凝土標高，并在原拱上填料通縫處插泡末板設置通縫。

橋面鋪裝混凝土的澆筑順序與填料回填順序相同，施工中應嚴格控制新澆橋面鋪裝標高，按原有橋面標高恢復，橋面鋪狀澆筑完成待早強后應及時切縫，橫向在每個墩頂部設橫向假縫，并與人行道的假縫對齊，切縫完成后用聚氨脂焦油灌縫。

4 施工監控

拱上建筑拆除與更換施工應在有效的監控下進行。拱上建筑拆除與恢復時，應觀測主拱圈 L/2（拱頂）、3L/8、L/4、L/8截面處的撓度和拱圈橫向位移、結構開裂情況，并對拱腳進行高程測量。多孔拱橋拱上建筑不能同時對稱拆除時，可能使各孔恒載推力不平衡，因此還應觀測相鄰孔跨拱圈和墩臺的變位，并詳細記錄。如墩臺、橋面變位大于1cm和出現裂縫，必須立即停止施下，并及時分析原因。必要時應采取安全措施或調整卸載程序。

具體監控頻率如下：

4.1 橋面板拆除時監控觀測時段

橋面系拆除前觀測一次。

橋面系拆除①、②區域后觀測一次。

橋面系拆除③、④區域后觀測一次。

橋面系拆除⑤、⑥區域后觀測一次。

4.2 填料更換監控觀測時段

填料更換在每一層拆除和回填時，進行監控測量。

4.3 橋面鋪裝澆注監控觀測時段

橋面鋪裝澆筑前觀測一次。

橋面鋪裝澆注⑤、⑥區域后觀測一次。

橋面鋪裝澆注③、④區域后觀測一次。

橋面鋪裝澆注⑤、⑥區域后觀測一次。

[1] 劉克禮，黃鳳嬌，張麗新.磚石圬工拱橋常見病害及處治技術[J].公路工程與運輸，2008年第6期.