老旧石拱桥常见病害分析及维修加固方案探讨

老旧石拱桥常见病害分析及维修加固方案探讨

孙守伟

（中国华西工程设计建设有限公司， 四川成都，  610031）

摘要：20世纪50-80年代我国修建的桥梁中，石拱桥占比非常大，而且现在大部分依然在使用，但是各种病害凸显，轻者影响交通服务水平，重者结构出现损伤，存在较大安全隐患，所以近年来养护单位越来越重视老旧石拱桥的维修处理。而且前期修建时荷载等级不高，实际运营期间超载问题严重，道路提升改造也要求桥梁提高承载能力，达到新的荷载标准，从经济性考虑，对老旧石拱桥加固也是越来越多。本文结合两个加固维修案列，阐述老旧石拱桥常见病害及维修加固方案，可供同类型桥梁设计施工参考。

关键词：石拱桥；病害处置 ；维修加固

一、现状概述

石拱桥在我国乃至全世界均有悠久的历史，以其取材方便，受力合理，造价经济，在工业不发达的年代，为交通建设的发展起到了至关重要的作用。首先，石拱桥的建造，基本上可以全部采用天然建材，可以完全不受材料制约，其中主要是具有一定强度的石材，而且单件材料的大小及重量可控。其次，拱结构的受力比较合理，主要为压力，而且承载能力潜力较大。最后，因为石拱桥主要材料为天然石材，材料成本低，工艺也非常成熟，基本上不用钢筋混凝土或者其他新型材料，决定了其造价相对较低。跨径一般也可以做的比较大，特别适合于两岸地质较好的深V形沟谷。

石拱桥优点很多，不胜枚举，但是早期修建的桥梁因为材料或工艺或养护等原因，经过多年的使用，目前大多出现了各种各样的病害，其常见病害可以归纳为以下几种：

    1、桥面系病害。桥面系病害包括桥面、栏杆、伸缩缝、桥头搭板等的损坏，此类病害不影响结构安全，往往采用破除更换的方式进行处理，主要是影响使的用舒适性及通行安全。

2、砌体裂缝。基本上调查的老旧石拱桥均存在裂缝问题，裂缝分布规律性不明显，桥台侧墙、拱上侧墙、拱圈均出现有不同深度、宽度和长度的裂缝，常常还伴随着砌筑砂浆脱落，在一定程度上已经存在结构安全风险。

3、承载力不足。早期修建的石拱桥大多采旧荷载规范，随着所在道路的升级改造，承载能力均要求越来越高，且需要按照新公路荷载标准进行验算，故需要通过加固设计提高其承载能力。

二、工程实例

（一）邓头溪大桥

邓头溪大桥位于四川省宜宾县高场镇越西河下游。桥梁全长77.5m，桥梁全宽6.5m。上部结构为1*50m石板拱，净矢高10.0m，矢跨比1:5。下部结构桥台为浆砌块石重力式桥台、明挖扩大基础。

1、该桥主要病害为：(1)腹拱圈底面砌缝脱落、裂缝；(2)栏杆缺失、下游侧拱上侧倾外倾；(3)砂石桥面坑槽、车辙，易导致拱上填料、拱圈渗水。根据外业调查结果，按照《公路桥涵养护规范》和《公路桥梁技术状况 评定标准》评定全桥总体技术状况等级为三类，处于较差的状态，需进行维修。

2、维修设计方案：根据本桥现状及将来交通发展的需要，维修工程按汽-15 级设计，桥面保持现宽 6.5m。维修方案为：

(1)拆除旧桥桥面铺装、护栏、外倾侧墙及部分拱上填料；(2)套拱加固腹拱圈，采用20cm厚C40钢筋混凝土加固层，钻孔压浆加固套拱结合面；(3)重做浆砌片石拱上侧墙，重做拱上填料，拱上填料和桥台填料钻孔压浆加固；(4)重做钢筋砼地梁、防撞护栏和砼桥面铺装；(5)封闭全桥结构性裂缝。

图2.1.1 邓头溪大桥维修设计图

（二）米汤溪桥

米汤溪桥位于四川省马边县马新路，桥梁中心桩号K42+230，桥梁全长25.0m，桥梁全宽7.8m。上部结构为1x10m石板拱，净矢高2.5m，矢跨比1:4，下部结构桥台为浆砌片石重力式桥台、明挖扩大基础，桥面铺装为混凝土路面，浆砌预制块护栏，全桥未设伸缩缝。

1、桥主要病害为：(1)主拱圈底面及侧面风化劈裂；(2)拱上侧墙风化、外倾；桥台侧墙风化、剥落；(3)桥面砼铺装开裂破碎、车辙。根据外业检测结果，按照《公路桥涵养护规范》和《公路桥梁技术状况评定标准》评定全桥总体技术状况等级为四类，处于差的状态，需进行加固以提高其承载能力。

2、维修设计方案：根据本桥现状及将来交通发展的需要，加固工程桉公路—II级设计，桥面保持现宽7.8m。加固方法为：

(1)拆除旧桥桥面铺装、护栏、拱上填料，凿除拱圈侧面、桥台侧墙侧面风化部分；(2)增大主拱圈截面（拱圈侧面凿除风化层后，同时浇筑钢筋混凝土），在旧拱圈上新增40cm厚钢筋混凝土拱圈，采用C40混凝土；(3)桥台侧墙凿除风化层后，采用压力灌注法封闭裂缝，表面做20cm钢筋砼防护层，通过植入钢筋与未风化的桥台侧墙连接；(4)重做浆砌片石拱上侧墙，重做拱上填料；(5)重做钢筋砼地梁，防撞护栏和砼桥面铺装。

图2.2.1 米汤溪大桥加固设计图

三、总结

上述两个案例基本上涵盖了老旧石拱桥常见的病害及维修加固设计方法，但是在设计施工时，还需要注意以下事项：

1、在进行维修设计时，尽量不要增加原桥恒载，均采用“替换”方式进行维修，若必须增加恒载，应进行承载能力验算。

2、施工时注意对称施工，特别是进行大加或者大减恒载施工时。

3、裂缝注浆封闭时，要注意对裂缝的清理，需要严格按照操作流程执行，注意压力控制及注浆效果分析。

4、进行拱圈加固设计时，应根据现场施工条件确定新增拱圈位置，条件允许情况下尽量在原拱圈下侧设置。施工时，要注意新旧拱圈结合质量把控。

参考文献：

1、刘来君，赵小星编著.《桥梁加固设计与施工技术》.人民交通出版社，2004年3月第一版。

2、中华人民共和国交通部标准.《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）.人民交通出版社，2015。

3、中华人民共和国交通部标准.《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61—2005）.人民交通出版社，2005。

4、中华人民共和国交通部标准.《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）.人民交通出版社，2008。