石拱橋病害及維修加固方法分析

李戈

(銅仁市公路處)

石拱橋病害及維修加固方法分析

李戈

(銅仁市公路處)

以小河中橋作為主要研究對象，結(jié)合該工程的設(shè)計方案對橋身進行了多角度的檢查，通過檢查發(fā)現(xiàn)該石拱橋存在一定病害，需進行維修和加固處理，在此基礎(chǔ)上對該拱橋的加固維修施工方法(混凝土噴錨)進行了詳細的分析，力爭為實際施工提供理論基礎(chǔ)。

石拱橋;常見病害;維修加固;加固方法

1 工程概況

小河中橋位于貴州省銅仁市漾頭鎮(zhèn)瓦屋河與錦江交匯處上游約100 m，跨越瓦屋河。該橋橋型為3～25 m等截面懸鏈線石板橋，橋?qū)挒? m(行車道)+2×0.75 m(人行道)+2×0.25 m(欄桿)，橋長99.84 m。主拱圈采用等截面漿砌塊石，拱軸線為懸鏈線，拱軸系數(shù)為2.814，凈矢高為6.25 m，凈矢跨比為1/4，截面高為70 cm。拱上建筑為12跨腹拱，拱軸線采用圓弧線，凈跨徑為3.0 m，凈矢高為75 cm，拱圈截面高0.3 m，拱腹半徑為1.88 m。兩岸均為漿砌塊石重力式U型橋臺，橋墩采用漿砌重力式橋墩，橋臺和橋墩均采用明挖擴大基礎(chǔ)。橋面采用瀝青鋪裝，欄桿及人行道均采用低標號鋼筋混凝土。

2 工程原設(shè)計方案及檢查結(jié)果

(1)橋體主拱圈滲水情況較為嚴重，少數(shù)灰縫連接不實，局部位置存在空洞現(xiàn)象。

(2)橋體腹拱位置存在多處滲漏區(qū)域，并有少數(shù)區(qū)域出現(xiàn)水蝕暗黑的現(xiàn)象，少數(shù)灰縫連接不實，局部位置存在空洞現(xiàn)象。

(3)橋面泥土堆積情況較為嚴重，部分位置還存在面積較大的坑槽。

(4)橋面排水孔的堵塞情況十分嚴重。

(5)橋面人行道板磨損情況較為嚴重，并有少數(shù)部分存在開裂的現(xiàn)象。

(6)橋面欄桿存在不同程度的傾斜和斷裂。

(7)橋墩區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的被沖孔的情況，基礎(chǔ)強度已顯著下降。

(8)橋體左側(cè)墩臺的墻砌縫存在嚴重的脫落，脫落區(qū)域草木橫生，影響美觀。

(9)連桿橋臺錐坡磨損嚴重，表面防護設(shè)施以基本失效。

檢測表明，小河中橋已基本屬于二類危橋。此橋竣工以后，還沒有得到大規(guī)模的整修和翻新。由于小河中橋在該地區(qū)中具有十分重要的作用，所以應(yīng)對其進行全面的維修和加固，并采取先進的維修和加固方法，將施工對人們出行的影響控制在最低的水平。

3 加固施工——混凝土噴錨

3.1 施工選材

(1)混凝土。

該加固方法所選混凝土的空隙率比傳統(tǒng)意義上澆注法大很多，為了達到更好的加固效果，混凝土應(yīng)滿足凝結(jié)快、早強好等要求，在該工程中，應(yīng)將硅酸鹽水泥作為優(yōu)先級選擇，另外還可選用其他類型的水泥，如火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，但無論哪一種水泥，水泥的實際強度等級應(yīng)保持在30.5 MPa之上。

(2)骨料。

為滿足小河中橋的加固要求，骨料應(yīng)選用硬度較大的卵石，石料粒徑應(yīng)盡量控制在15 m以內(nèi)，如果所用的速凝劑為堿性，則不能選用活性二氧化硅類型的石料，這是該加固工程粗骨料的選取要求。對于細骨料而言，應(yīng)選用質(zhì)地堅硬的粗砂，所選粗砂的細度模數(shù)應(yīng)盡量在2.5以上。

(3)速凝劑。

速凝劑在混凝土原料配制過程中具有至關(guān)重要的作用，在該加固工程所用混凝土中添加適量的速凝劑，不僅可以加速混凝土的凝結(jié)，縮短施工周期，防止噴射過程中出現(xiàn)回彈的現(xiàn)象，還可以增加混凝土的早期實際強度。在選取速凝劑種類時，應(yīng)對水泥、骨料以及溫度等因素進行全面細致的分析和總結(jié)，并在試驗中選取最佳方案。

3.2 原料配合比

由于所用混凝土中添加了一定量速凝劑，因此在對混凝土實施標號時，應(yīng)充分考慮速凝劑對混凝土造成的影響。如果速凝劑的用量達到了水泥總量的3%～4%，則對應(yīng)混凝土的標號應(yīng)調(diào)高一級。在配合比設(shè)計的過程中，可運用傳統(tǒng)意義上的澆注配合法。該加固方法所用混凝土的坍落度應(yīng)盡量維持在80～120 mm之內(nèi)。

3.3 噴錨施工

(1)在噴錨施工之前，需要對工作面進行細致的清理與鑿毛，從而確保混凝土噴錨之后達到更好的粘結(jié)效果。將工作面上的雜物全部處理干凈，并運用人力將其鑿成厚度約為0.5 cm，密度的確定需按照其表面的實際粗糙度決定。

(2)噴錨施工的流程為:放樣→鉆孔→填孔→插桿。

①放樣。施工放樣的過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)嚴格按照設(shè)計規(guī)范進行，在選定位置以后，需用粉筆等工具對放樣位置進行標號。

②鉆孔。設(shè)計方案中錨桿的最佳直徑應(yīng)為0.16 cm，鉆頭的直徑為0.25 cm，鉆孔在上述放樣所標示的位置進行，鉆孔的深度要求為0.5 m，開鉆以后，如果遇到鋼筋，切不可盲目繼續(xù)，應(yīng)立即將鉆頭取出，換位重鉆。對于廢棄的孔洞，應(yīng)及時進行清洗，并向其內(nèi)灌注水泥漿將其堵塞。

③填孔。在鉆孔完成以后，需使用高壓風機清理孔洞，并將事先制作完成的材料填入清理完成的孔洞中，在混凝土初凝之前將錨桿插入其中。該工程中填孔的材料為525#硅酸鹽水泥，稠密度適中。在填孔灌漿的過程中，將灌漿筒的出料口對準孔洞，同時推擠壓縮棒，將筒內(nèi)的泥漿灌入孔洞內(nèi)，直至灌滿。

④插桿。錨桿具有提高抗剪能力的重要作用，插桿也是加固施工中必不可少的環(huán)節(jié)。設(shè)計方案中，錨桿的最佳直徑為1.6 cm，錨桿插入的深度應(yīng)保持在0.5 m左右，露在外部的長度應(yīng)為8 cm左右。在填孔操作完成以后，立即將規(guī)格適宜的錨桿插入，如果插入受阻，可使用小鐵錘擊打錨桿頂端，將其插入孔洞的最低端。同時用泥鏝刀將插桿擠出的泥漿清理干凈。如果在插桿的過程中出現(xiàn)空隙，則需立即將錨桿取出，帶重新灌漿結(jié)束以后進行重插。在錨桿插入穩(wěn)定以后，應(yīng)外泥漿留有充足的養(yǎng)護時間，在泥漿強度達到要求以后方可實施后續(xù)操作。

(3)掛設(shè)鋼筋網(wǎng)架。

設(shè)計方案要求該加固工程的鋼筋網(wǎng)架應(yīng)分布在拱橋的腹面，網(wǎng)格的平均尺寸為1 dm×1 dm，鋼筋的設(shè)計直徑為0.8 cm，在掛設(shè)的過程中，應(yīng)先進行綁扎在實施焊接，從而確保鋼筋網(wǎng)穩(wěn)定固定在錨桿上。

(4)噴射混凝土。

①在噴漿之前，應(yīng)先用高壓水泵反復(fù)沖洗工作面，確保工作面的平整與清潔，一定要確保作業(yè)面的水分已經(jīng)完全蒸發(fā)后才可進行噴漿，如果水分沒有蒸發(fā)干凈就進行噴漿，水會在工作面上形成一個阻隔層，阻礙漿液與工作面的粘結(jié)，嚴重時還會出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象。

②噴漿時，噴漿機應(yīng)按照一定操作順序，本工程要求在噴漿機開機時，應(yīng)事先送分，然后在依次進行開機和送料，停機過程則與之相反即可。

③在制作混凝土拌和料的過程中，應(yīng)使砂石原料中含有一定量的水分，5%～8%即可，這么做的原因是由于混凝土混合料在拌和的過程中會產(chǎn)生一定量的粉塵，如果粉塵的量過大，不僅會破壞周邊環(huán)境，可能還會影響整個制作過程，向原料中添加一定量的水分，并不會改變混凝土混合料的品質(zhì)和設(shè)計強度，而且還能有效抑制粉塵的產(chǎn)生。

④在噴漿時，噴漿施工人員應(yīng)按規(guī)定將勞保用品穿戴齊全，噴漿的用水量既不能太高也不能太低，需要牢牢的把控，如果水量過小，可能會引發(fā)噴霧情況，使料柱發(fā)生分散。如果水量過大，可能會發(fā)生自動脫落等情況。在噴漿的過程中，應(yīng)將料柱與工作面保持垂直，如果相對較難，料柱與工作面的傾斜角度也不得超過300°。另外，噴頭與工作面之間的距離應(yīng)維持在0.6～1.2 m以內(nèi)。待噴料完成后，方可實施后續(xù)養(yǎng)護處理。

經(jīng)維修和加固處理后的小河中橋，其出現(xiàn)的病害問題得到了顯著的改善，橋體主拱圈滲水情況得到了顯著的遏制;灰縫連接緊密，并經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)已經(jīng)不存在空洞現(xiàn)象;橋面上的人行道板、平整度以及各種防護設(shè)施均已完成整修，且效果明顯;橋墩在維修和加固完后裂縫問題得到了有效的解決，其質(zhì)量和外觀都能已切實滿足使用要求。

4 總結(jié)

目前，石拱橋的維修與加固逐漸成為公路養(yǎng)護范疇內(nèi)的重要工作內(nèi)容。危橋如果無法得到及時的維修和養(yǎng)護，將會留下難以估量的安全隱患。為此，相關(guān)部門還需從實際出發(fā)，結(jié)合各地區(qū)石拱橋的基本情況，選取行之有效的維修和加固措施，提高橋體的載荷等級，使其適應(yīng)交通運輸?shù)母咚侔l(fā)展，另外，還需堅持創(chuàng)新，開發(fā)并研究新型技術(shù)，力爭提高石拱橋的維修與加固水平。

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1008－3383(2015)10－0095－02

2015－01－27

李戈(1983－)，男，貴州松桃人，工程師，主要從事公路管理方面的工作。