某石拱小橋施工階段處治技術措施

肖慧麗

(山西晉城路橋建設有限公司，山西晉城 048000)

1 工程概況

某高速公路一處2-5．0 m×3．5 m正交石拱小橋，為通行和排水而設置。小橋長45．14 m，地基承載力要求不小于300 kPa，基底采用CFG樁，拱圈、基礎、臺身、護拱、洞口采用7．5號水泥砂漿砌30號片石，拱腳采用7．5號水泥砂漿砌30號塊石和40號大片面石。該石拱小橋基底土質為濕陷性黃土，地形為一沖溝，上游淺、下游深，最深處可達30 m，后因當地建設需要，對沖溝進行了虛填，原地基承載力遠遠不能滿足設計要求，據此以小橋所處的地質條件以及施工階段內引發的一系列沉降裂縫采取了相應的處治措施。

2 基底CFG樁處理

石拱小橋基坑開挖后對虛填土地基采用CFG樁處理，強度等級為C20，樁直徑為50 cm，呈等邊三角形布置，邊長1．5 m，樁長15 m。CFG樁頂加鋪20 cm厚碎石和30 cm厚綜合穩定土褥墊層。

石拱小橋CFG樁采用長螺旋工藝施工，CFG樁配合比見表1。

表1 CFG樁配合比

綜合穩定土重量摻配比:水泥∶白灰∶土=5∶20∶75，最大干密度 1．69 g/cm3，最佳含水量 17．3%。

CFG樁施工過程中嚴格控制混合料坍落度、灰劑量和強度，以及樁的垂直度(偏差不應大于1%)和樁位偏差(不應大于60 mm)。CFG樁施工過程中，由于樁間土為虛填土，以及施工期間受雨水沖刷和浸泡，樁間土產生了沉陷，局部沉陷穴坑達1．3 m～2．5 m，對穴坑采取分層夯實回填至設計標高，并在CFG樁頂加鋪20 cm厚碎石和30 cm厚綜合穩定土褥墊層，CFG樁施工結束28 d后檢測復合地基承載力為400 kPa，滿足設計要求。

3 漿砌片石基礎變更為鋼筋混凝土整體式基礎

小橋橋臺和橋墩基礎原設計為7．5號水泥砂漿漿砌30號片石分離式基礎，為了降低地基承載力的要求，將該小橋基礎7．5號水泥砂漿漿砌30號片石變更為C20鋼筋混凝土整體式基礎，基底增設雙層Φ16鋼筋網。如此鋼筋混凝土整體式基礎較大幅度的降低了地基承載力的要求，同時加強了石拱小橋的整體剛度，降低沉降量。

4 拱頂輕質材料粉煤灰填筑

為了減少拱頂填料對小橋的壓力，在拱橋基礎寬度和橋長范圍內將拱頂填土變更為輕質材料粉煤灰填筑，粉煤灰填筑時，采用包邊土，路基兩側包邊土寬度為2．0 m，路床頂為0．5 m，拱頂填土高度為5．85 m，填筑總方數為5 173．4 m3。粉煤灰進行擊實試驗最大干密度1．06 g/cm3，最佳含水量37．5%。當地素土重型擊實最大干密度1．92 g/cm3，最佳含水量13．5%，這樣輕質粉煤灰填筑后每立方厘米對拱頂的壓力減少1．92×94% ×(1+13．5%)－1．06 ×94% ×(1+37．5%)=0．678 4 g，全部填筑粉煤灰后拱頂壓力將減少3 510 t。輕質粉煤灰分層填筑厚度控制在20 cm，分層壓實。壓實度嚴格按規范控制:當填方0．80 m～1．50 m時，壓實度規定值或允許偏差不小于94%;當填方大于1．50 m時，壓實度規定值或允許偏差不小于93%。

5 小橋洞底加鋪20 cm厚C25混凝土

由于拱橋地基土質為深虛填土，雖然按設計要求進行了CFG樁、碎石和綜合穩定土褥墊層、漿砌分離式基礎變鋼筋混凝土整體式基礎等處治措施，但在拱橋主體完工4個月后發現拱橋基礎出現了不均勻沉降并伴有裂縫。采取的措施是先用瀝青澆灌裂縫，基底封水，洞底加鋪20 cm厚C25混凝土加固處理。

6 鋼筋混凝土套拱加固

本石拱小橋交工運營半年后發現該石拱小橋降量過大且不均勻，石拱小橋上游洞口至第一道沉降縫段發現裂縫嚴重，拱腳處撕裂，立即采取防護，在石拱小橋周圍設置醒目警示標志，禁止一切行人車輛靠近和通行，并進行鋼筋混凝土套拱加固處理。

6．1 加固方案

拱橋拱腳部分打入兩排縱、橫向間距50 cm的φ108鎖腳鋼管;橋臺和橋墩范圍內采用φ25中空注漿錨桿進行加固;拱橋橋臺、橋墩和拱圈一并加固，設置50 cm厚C30鋼筋混凝土套拱，套拱內沿拱軸縱向布設Ⅰ20a工字鋼拱架，間距為1 m。加固方案見圖1。加固每延米工程數量見表2。

圖1 加固方案示意圖

表2 加固每延米工程數量表

6．2 加固步驟

1)架立Ⅰ20a工字鋼拱架。a．垂直于涵洞軸線架立鋼拱架支撐，豎向不傾斜，平面不錯位不扭曲。縱向間距1 m，支撐接頭由高強螺栓騎縫焊接牢固，焊接縫焊接飽滿，不得有砂眼。b．設立鋼拱架位置洞底需開挖50 cm深、30 cm寬的凹槽，以保證底部拱架的安放。c．鋼拱架應預留2 cm～3 cm變形量。d．兩鋼拱架之間的連接筋采用焊接的連接方式，施工過程中可視拱架的穩定情況加設連接筋，連接筋的間距不大于1．0 m，并在拱架內緣和外緣交錯布置。

2)拱腳部位加固兩排6 m長φ108鎖腳鋼管，縱向間距為50 cm。a．鉆孔:以導向管為準調整鉆機，鉆機確定孔位后，鉆桿從導向管中穿過，垂直基礎施鉆，開孔時，先低壓慢鉆，鉆孔過程中有效控制鉆孔質量，保證終孔偏斜率在1/2 000以內。鉆孔結束時，應對鉆孔清孔，清孔采用高壓風吹出雜質。b．注漿:垂直打入φ108鋼管，然后注漿。注漿液為水泥凈漿液，水泥漿的水灰比為1∶1，注漿壓力初壓為 0．5 MPa ～1 MPa，終壓 2．0 MPa，進漿量為20 L/min～30 L/min。達到設計壓力時繼續注漿10 min以上。

3)底板開挖。用風鎬開挖拱底混凝土50 cm以保證套拱的安放。

4)邊墻和中墩錨桿加固。邊墻和中墩分別采用φ25中空注漿錨桿進行加固，長2．5 m，間距1 m×1 m，呈梅花形布置。a．鉆孔:鉆孔工藝同鎖腳鋼管加固鉆孔。b．注漿:鉆孔完畢后，將小導管按設計要求插入孔中，用注漿泵注入水泥漿，水泥漿水灰比為1∶1，注漿壓力為0．5 MPa～1 MPa;注漿達到終壓時穩壓10 min。

5)施作鋼筋混凝土套拱。套拱鋼筋尺寸、形狀嚴格按設計要求彎曲，并綁扎牢固，同時要確保保護層厚度。套拱外模采用鋼模板，套拱澆筑50 cm厚C30混凝土，澆筑過程中兩邊要對稱澆筑，防止不對稱或高差過大造成模板移位，混凝土澆筑過程用振動棒進行振搗，振搗間距為0．3 m～0．5 m。完成后用土工布覆蓋、灑水養生，養生期大于7 d。

6)中墩水泥漿注漿填充。從中墩端部對中墩進行水泥漿填充從而對已有裂縫進行補修，注漿壓力為0．5 MPa～1 MPa。注漿完成后對中墩采用水泥漿進行抹面。

6．3 加固中注意事項

1)加固范圍為洞口至第一道沉降縫，共6．57 m。2)增設套拱會導致加固段凈空斷面的減少，因此應在加固段和未加固段中間設置一定長度的混凝土過渡段，避免涵洞內輪廓突出。3)套拱鋼筋布設時如與鋼拱架位置沖突，可適當調整主筋布設位置。4)套拱拱腳主筋應與鎖腳鋼管焊接，以保證拱腳的穩定。5)施作錨桿時要注意中墩在施工過程中的安全與穩定，做好實施監測，盡量避免對原有結構的影響。6)施工時應注意套拱混凝土與原涵洞表面粘結密實，不得留有空隙。7)底板開挖應先挖安放拱架所需的凹槽，施作完成鎖腳鋼管后再挖其他部分，不可全段一次開挖。8)施工時注意排水，現場檢測涵底縱坡以保證涵內外排水良好，切勿讓水滲入地基內部。

7 結語

以該石拱小橋為例，從施工中基底CFG樁處理、基礎變更、洞底加鋪混凝土、拱頂輕質材料回填，到鋼筋混凝土套拱加固處理進行了詳細的闡述，為此類涵洞、小橋施工處治提供一定的參考。

［1］ JTG F60-2009，公路隧道施工技術規范［S］．

［2］ 武春山，張德成．橋梁養護與加固技術［M］．北京:人民交通出版社，2010．

［3］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范［S］．