圬工拱橋維修養護探索

吳鵬來

（安慶市公路管理服務中心，安徽 安慶 246000）

一、圬工拱橋常見病害及分析

（一）圬工拱橋的概念

圬工拱橋是以磚、石、混凝土等圬工材料作為主要建造材料的拱橋，具備施工時就地取材、橋梁建造成本較低、建成后結構穩定、橋面振動量小、耐久性能高等優點，同時也存在橋梁修建時期砌筑工作繁重、時間與人工消耗過大、自重大、強度較低等弊端。圬工拱橋在外觀上因采用多種拱形結構，往往具有橋型優美、古樸穩重、與自然環境完美融合的特點。

在中國橋梁建設史上，圬工拱橋源遠流長，圬工拱橋中的石拱橋在石料豐裕的產區得到了廣泛應用。本文以石拱橋為例探討了圬工拱橋的維修養護方案。

（二）圬工拱橋的常見病害

圬工拱橋在使用過程中會因為各種原因造成病害，影響其使用壽命。主要原因包括：材料自然老化、交通事故、外力損傷、自然災害、交通量劇增帶來的超限超載等。某圬工拱橋維護前如圖1所示。

圖1 某圬工拱橋維修養護前

圬工拱橋常見的病害有：

1.石材自然風化

石材及石材間勾縫砂漿因常年暴露于空氣中，經過風蝕、水蝕，出現自然風化和勾縫損壞，對結構安全造成一定影響。因此，圬工拱橋施工時使用的石材質量直接影響橋梁壽命年限。同一種類的石材在不同環境氣候影響下，風化效果也會存在明顯差別。

2.拱圈開裂

拱圈開裂是石拱橋結構最嚴重的病害之一。常見的拱圈開裂通常是從拱圈頂部橫向開裂，且沿著砌縫開裂，嚴重的會貫穿拱圈底面全寬。倘若拱圈出現開裂后未及時維修加固，任其自由發展到一定程度，拱底抗彎慣矩將會顯著下降，導致橋梁原設計的結構體系發生變化，結構內力隨之改變，使拱橋失穩。

3.拱圈、側墻滲水

主拱圈及側墻滲水是從圬工石材的縫隙及勾縫之間滲出，同時有白色堿性結晶體析出，如圖2所示。滲水原因主要為橋面排水系統設計不合理，不能及時排出橋面積水或因泄水孔堵塞造成排水不暢，積水會沿著橋面細小裂縫下滲進拱上填料，隨后侵蝕側墻及主拱圈。拱圈和側墻滲水不僅影響了橋梁的美觀，更影響了橋梁結構的耐久性。

圖2 拱橋側墻滲水泛白

4.側墻開裂

橋面上車輛荷載過大，導致側墻所承受的側向壓力過大，引起側墻開裂；同時拱橋側墻石料或砂漿強度不足、拱上側墻內部填料不夠密實等原因也可導致拱上側墻開裂。

5.橋面開裂和破損

造成橋面開裂破損的原因包括設計施工缺陷、材料質量缺陷、車輛長期碾壓、雨水的侵入等。橋面鋪裝的破損不僅會使過往車輛對橋面的沖擊壓力增大，也會使橋面積水更多地侵入拱橋內部，危害側墻及拱圈。在橋面鋪裝出現裂縫和破損時，應第一時間展開維修。

6.防撞護欄變形或損毀

防撞護欄變形或損毀是拱橋最易被發現的病害之一，卻常被忽視。防撞護欄雖為橋梁的附屬設施，但它的變形有時是由于主體結構的異常變形引起的，應引起重視，提前檢查修復，如不及時修繕，不僅影響橋梁美觀，更會影響行車安全。

7.基礎沖刷、掏空

圬工拱橋墩臺基礎主要設計為擴大基礎，埋置深度較淺。在河流區域易導致基礎沖刷、甚至掏空，導致圬工拱橋承載力顯著降低，對此項病害應予以足夠重視。

圬工拱橋在我國中、低等級公路中大量存在，隨著這類橋梁病害日益凸顯，給公路橋梁養護工作帶來較大挑戰。運用科學手段研究此類橋型的病害發生機理，使用現代技術維修養護技術開展預防性維修養護，具有實用性和必要性雙重意義。

二、圬工拱橋常用維修養護技術探討

（一）結構加固與功能恢復性維修

1.表面局部修復

圬工拱圈表面局部破損或風化剝落時，可對破損部位鑿毛、清洗，用M10水泥砂漿分層噴注至需要厚度。如破損位置較深，噴漿時應分多層噴注，每層噴漿須間隔一到兩天。如破損部位較為嚴重，為增加修補部位強度，可在噴涂砂漿時布置一層鋼絲網。若勾縫脫落應及時修復、重新勾縫；若勾縫位置已經有雜草生長，須清除灰縫內的雜草及根系，同時除去受影響的勾縫，重新對其勾縫，勾縫時應盡量向內填充。

2.開裂部位壓漿修復

圬工拱橋一旦有開裂發生，通常發展迅速，進而影響橋梁穩定性。修復該病害可使用水泥砂漿或其他化學漿液注入開裂部位。壓漿應首先檢查開裂部位情況，并將開裂位置周邊清理干凈，接著鉆孔埋設注漿嘴，注漿嘴埋設完成后為防止漿液流失，必須把所有裂縫封閉，開展嵌縫和堵漏處理。完成壓水和壓氣試驗后，正式灌漿，完成開裂部位的封堵修復，工序流程如圖3所示。

圖3 拱橋壓漿工序流程圖

3.橋面重新鋪裝

為修復橋梁滲漏水或當檢查顯示橋面無防水層、防水層已破損時，應挖出拱上填充層回填密實并重做防水層，再對橋面重新鋪裝。避免橋面鋪裝上的水侵入圬工拱橋內部，影響結構安全。

（二）結構功能性提升

1.增大主拱圈截面加固

增大主拱圈截面加固圬工拱橋的技術，主要針對主拱圈。主拱圈開裂或拱軸線變形會導致橋梁承載能力不足或局部功能喪失。在拱圈底凈空及過水要求容許的情況下，緊靠原拱圈，在其下面增設現澆混凝土新拱圈，使新拱圈與原拱圈共同承受荷載。當無法在原拱圈下加設拱圈時，可考慮在原拱圈上建造新拱圈。但這種方法較為復雜，須封閉交通后拆除部分舊橋拱上建筑，以便布置鋼筋網片現澆混凝土。

2.墩臺基礎防沖刷防護

墩臺基礎防沖刷防護是單個或數量較少的墩臺、基礎時采用周邊片石混凝土加固。在被沖刷或掏空的墩臺、基礎四周開挖至巖石面后（基礎面以下不可開挖），回填片石混凝土至基礎頂面。對于大面積墩臺沖刷，可考慮采用河道整體鋪砌、緩流坎等方法。

3.橋面排水設備改善

橋面排水設備的暢通排水對維護圬工拱橋的結構安全較為關鍵。橋梁維護時要及時清理排水管的堵塞，保持排水通暢。同時部分橋梁的排水管長度較短，排水過程遇到風力影響容易沖刷側墻，可將排水管更換為加長并下彎式的排水管，避免側墻沖刷。

（三）表觀外形增強型防護

為避免圬工拱橋結構遭受風化、水蝕等影響，可采用表面涂刷防護材料的方法提升耐久性，如涂刷石材防護劑、防水防鹽保護劑、真石漆等防護材料，在提高結構表面防水、防腐、防鹽等能力的基礎上，亦可提高橋梁的美觀感受，如圖4所示。

圖4 涂刷石材防護劑的拱橋

（四）附加地域特色等文化屬性

具有時代感和地域特色的高質量橋梁景觀，對橋梁的發展具有重要意義。目前多數橋梁僅從功能性出發，橋梁外觀設計如出一轍，不能很好地傳承及發揚地域文化特色，而圬工拱橋兼具美觀與時代文化特點，對此圬工拱橋的維修養護也可根據地域性特點，結合當地文化實施有特色的維修養護，如圖5所示。

圖5 某圬工維修拱橋養護后

三、結語

圬工拱橋作為基礎公路橋梁系統的重要組成部分，不僅要從橋梁結構和使用功能角度開展維修養護，也要結合預防養護的新理念及當地文化，逐步發掘適合我國現階段圬工拱橋維修養護的方法和措施，并引進新技術和新手段，新老結合、與時俱進，用具有前瞻性的理念引導橋梁維修養護工作。本文所探討的維修養護方案可為同類型公路橋梁的維修養護提供參考思路。