淺談石拱橋部件維修與養護技術

(重慶交通大學　重慶　400041)

前言

橋梁作為連接兩地的重要交通樞紐，必須做到使用時的安全快捷，減去人們行車途中的擔憂。在我國現有的橋梁里面，石拱橋憑借著它適應地理、取材方便、造價較低且成橋形態雄偉、震撼人心等優點，成為我國初期橋梁建造時的第一選擇。

一、石拱橋上部結構探究

(一)主拱圈開裂

主拱圈開裂是石拱橋非常容易出現的病害，其中橫向開裂大多數產生于拱頂的底端以及拱腳的上端，嚴重時可能會在拱壁產生裂縫。造成原因是主拱圈建造時橫截面積太小、建筑材料(如砌石)強度不足、地基出現了下移、橋墩或橋臺產生了橫向滑移、拱圈的預設不合理以及施工技術不過關等。主拱圈的安全與否往往與橋梁的整體安全有著密切的聯系，當發現問題時必須盡快進行處理。

(二)腹拱圈開裂

腹拱圈出現開裂是非常常見的情況，但這并不意味著其可以忽視，它產生的危害可能比主拱圈開裂更嚴重。它的產生一般是由于以下幾點：腹拱處產生了太大的推力；施工隊伍水平不高在施工時就出現了裂縫；腹拱與墻體連接處的銜接沒有處理后，導致材料出現破壞而產生開裂;聯拱作用的出現使拱上建筑產生了內力使其出現破壞。

(三)拱上側墻破損

位于石拱橋兩側的拱上側墻是對主拱圈及其下部結構進行保護的部件，但由于其長期受到荷載的橫向推力使其容易出現外鼓現象，且由于雨水的沖刷使其填料流失，出現破損現象。

二、石拱橋下部結構探究

(一)橋梁基礎存在的問題

1.基礎簡述。深層基礎，往往指嵌入式巖石或埋藏較深的地方。其強度、變形以及穩定性一般可以滿足設計的要求。淺基礎，因為埋設深度低、構造不復雜、施工容易且成本低廉,是建造結構時經常使用的形式。沉降，尤其是不均勻沉降的出現將導致橋梁整體出現非常大的病情,必須防止這種情況的發生。

2.基礎滑移和傾斜。(1)基地因為洪水的頻繁侵蝕而引起滑坡,需要準確確定洪水的洗刷層度。(2)橋臺的主動土壓力設計不合理,讓橋臺出現前傾。(3)當基礎出現滑動時，沉井和樁也可能隨之一起移動，從而導致橋臺出現傾斜。樁基礎的抗滑移作用是最明顯的。

(二)墩臺的缺陷

橋墩以及橋臺是橋體上部結構與基礎中間的構造物,是下部結構主要的組成部分,一般使用圬工材料。橋墩以及橋臺因為自身用于從上到下運輸荷載的作用,使得在上部結構受到外力的突然作用以及基礎產生問題時會第一時間做出反應，特別是當基礎出現了不均勻沉降、滑動、傾倒等情況時,往往會導致墩臺因此而受到巨大的破壞，嚴重時甚至使得橋體坍塌。

三、石拱橋橋面鋪裝探究

路面上常見的橋面鋪裝問題有：與結構物連接處存在著高低差、鼓包、擁包、凹槽、泛油以及橋面開裂等。

(一)粘結層剪切破壞

粘結層剪切破壞是一種特殊的破壞形式，一般只存在于橋面的表層處。粘結層破壞往往會使得鋪裝層與橋面板相互分離，使得鋪裝層由于缺少足夠的約束而產生剪切破壞，導致其無法維修，只能進行重新鋪裝，浪費了大量的財力物力，且對交通產生極大的影響。

(二)鼓包破壞

鼓包一般是因為溫度過高而產生的。橋面板與鋪裝層中間存在著許多施工過程中產生的油漬以及水體，這些物質在受到高溫作用后變成氣體，但因為氣體不能被消除，使得體積進一步變大直至出現鼓包破壞。

(三)裂縫破壞

裂縫一般是由于車輛產生的外力過大或橋面長時間處于較大加載情況下而產生的，它的成因與橋梁的結構體系密切相關。

四、維修與加固

(一)上部結構加固

1.實腹式石拱橋加固。當石拱橋主拱圈拱軸線出現了改變、主拱圈出現破裂以及其它可能令橋體承載能力下降或某些重要功能喪失時可以使用鋼筋混凝土復合主拱圈加固法。

2.空腹式石拱橋加固。一般為沿著主拱圈及其兩側的構造物加載鋼筋混凝土套箍形成復合主拱圈。由于復合主拱圈的協調變形使得橋梁的承載能力得到相應的提高。

3.其他上部結構加固。對于橋梁裂縫維修的一般方法為：表面封閉修補法，針對縫寬在0.15mm以內的裂縫，有填縫法、噴漿法以及加箍法等；表面黏貼修補法，有黏貼玻璃布法、黏貼鋼板法；壓力灌漿修補法，針對縫寬大于0.15mm的裂縫，有水泥灌漿修補法以及化學灌漿修補法。

(二)下部結構加固

相較于上部結構加固技術的飛速發展，下部結構加固技術雖然不少，但仍需要進行進一步的研究。當前常用的加固方法有：蓋梁—采用施加體外預應力、增大截面等方法；墩柱—采用增大截面、鋼套管內灌混凝土等方法；臺身—采用外包鋼筋混凝土套箍、更換臺后填土等方法；基礎—采用增大基礎底面積、增大樁頭面積增加基樁等方法；地基—采用高壓旋噴注漿、土體注漿等方法；基礎沖刷—采用上游設導流壩、下游設攔砂壩等方法加固。另在進行橋臺的套箍加固時，套箍的混凝土強度等級不能低于C25，且其配筋率在0.4%以上。

(三)橋面鋪裝維修措施

根據橋面板不同情況下產生的破壞，其與之相對的處理辦法如下：在極大外力施加下引發的橋面板破壞—對橋面板的版面進行維修加固并對過往車輛載重進行調控；長時間受到較強沖擊力引發的橋面板破壞—修補橋鋪后，對伸縮縫、變形縫等裝置進行經常性檢查與維修，并對嚴重的部位進行更換；由于設計承載力不足引發的橋面板破壞—對橋面板進行加固，情況嚴重者可以考慮更換橋面板；由于施工質量較差引發的橋面板破壞—對橋面板進行重新澆筑，情況嚴重者可以考慮更換橋面板；由于橋面板的剛度較低引發的橋面板破壞——加固橋面板從而使橋面板的剛度得到提升；由于支承梁或地基的不均勻沉降出現附加彎矩作用使橋面板破壞——加橫隔梁、并對橋面板進行加固。

五、結論

作為中國傳統優勢橋型的石拱橋，在我國交通建設發展上占據著及其重要的地位。隨著時間的延長，多數橋已經變成舊橋危橋，因此，科學開發應用石拱橋的加固改造技術并充分發揮技術優勢，將具有十分廣闊的發展前景和戰略意義。