圬工拱橋維修養(yǎng)護(hù)探索

吳鵬來

（安慶市公路管理服務(wù)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定、橋面振動量小、耐久性能高等優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)度較低等弊端。圬工拱橋在外觀上因采用多種拱形結(jié)構(gòu)，往往具有橋型優(yōu)美、古樸穩(wěn)重、與自然環(huán)境完美融合的特點(diǎn)。

在中國橋梁建設(shè)史上，圬工拱橋源遠(yuǎn)流長，圬工拱橋中的石拱橋在石料豐裕的產(chǎn)區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。本文以石拱橋?yàn)槔接懥僳毓す皹虻木S修養(yǎng)護(hù)方案。

（二）圬工拱橋的常見病害

圬工拱橋在使用過程中會因?yàn)楦鞣N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(zāi)害、交通量劇增帶來的超限超載等。某圬工拱橋維護(hù)前如圖1所示。

圖1 某圬工拱橋維修養(yǎng)護(hù)前

圬工拱橋常見的病害有：

1.石材自然風(fēng)化

石材及石材間勾縫砂漿因常年暴露于空氣中，經(jīng)過風(fēng)蝕、水蝕，出現(xiàn)自然風(fēng)化和勾縫損壞，對結(jié)構(gòu)安全造成一定影響。因此，圬工拱橋施工時使用的石材質(zhì)量直接影響橋梁壽命年限。同一種類的石材在不同環(huán)境氣候影響下，風(fēng)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(jié)構(gòu)最嚴(yán)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(yán)重的會貫穿拱圈底面全寬。倘若拱圈出現(xiàn)開裂后未及時維修加固，任其自由發(fā)展到一定程度，拱底抗彎慣矩將會顯著下降，導(dǎo)致橋梁原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體系發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)內(nèi)力隨之改變，使拱橋失穩(wěn)。

3.拱圈、側(cè)墻滲水

主拱圈及側(cè)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(jié)晶體析出，如圖2所示。滲水原因主要為橋面排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xì)小裂縫下滲進(jìn)拱上填料，隨后侵蝕側(cè)墻及主拱圈。拱圈和側(cè)墻滲水不僅影響了橋梁的美觀，更影響了橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

圖2 拱橋側(cè)墻滲水泛白

4.側(cè)墻開裂

橋面上車輛荷載過大，導(dǎo)致側(cè)墻所承受的側(cè)向壓力過大，引起側(cè)墻開裂；同時拱橋側(cè)墻石料或砂漿強(qiáng)度不足、拱上側(cè)墻內(nèi)部填料不夠密實(shí)等原因也可導(dǎo)致拱上側(cè)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(shè)計(jì)施工缺陷、材料質(zhì)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(nèi)部，危害側(cè)墻及拱圈。在橋面鋪裝出現(xiàn)裂縫和破損時，應(yīng)第一時間展開維修。

6.防撞護(hù)欄變形或損毀

防撞護(hù)欄變形或損毀是拱橋最易被發(fā)現(xiàn)的病害之一，卻常被忽視。防撞護(hù)欄雖為橋梁的附屬設(shè)施，但它的變形有時是由于主體結(jié)構(gòu)的異常變形引起的，應(yīng)引起重視，提前檢查修復(fù)，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(chǔ)沖刷、掏空

圬工拱橋墩臺基礎(chǔ)主要設(shè)計(jì)為擴(kuò)大基礎(chǔ)，埋置深度較淺。在河流區(qū)域易導(dǎo)致基礎(chǔ)沖刷、甚至掏空，導(dǎo)致圬工拱橋承載力顯著降低，對此項(xiàng)病害應(yīng)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(yǎng)護(hù)工作帶來較大挑戰(zhàn)。運(yùn)用科學(xué)手段研究此類橋型的病害發(fā)生機(jī)理，使用現(xiàn)代技術(shù)維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)開展預(yù)防性維修養(yǎng)護(hù)，具有實(shí)用性和必要性雙重意義。

二、圬工拱橋常用維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)探討

（一）結(jié)構(gòu)加固與功能恢復(fù)性維修

1.表面局部修復(fù)

圬工拱圈表面局部破損或風(fēng)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(yīng)分多層噴注，每層噴漿須間隔一到兩天。如破損部位較為嚴(yán)重，為增加修補(bǔ)部位強(qiáng)度，可在噴涂砂漿時布置一層鋼絲網(wǎng)。若勾縫脫落應(yīng)及時修復(fù)、重新勾縫；若勾縫位置已經(jīng)有雜草生長，須清除灰縫內(nèi)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(yīng)盡量向內(nèi)填充。

2.開裂部位壓漿修復(fù)

圬工拱橋一旦有開裂發(fā)生，通常發(fā)展迅速，進(jìn)而影響橋梁穩(wěn)定性。修復(fù)該病害可使用水泥砂漿或其他化學(xué)漿液注入開裂部位。壓漿應(yīng)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(shè)注漿嘴，注漿嘴埋設(shè)完成后為防止?jié){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(yàn)后，正式灌漿，完成開裂部位的封堵修復(fù)，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(fù)橋梁滲漏水或當(dāng)檢查顯示橋面無防水層、防水層已破損時，應(yīng)挖出拱上填充層回填密實(shí)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(nèi)部，影響結(jié)構(gòu)安全。

（二）結(jié)構(gòu)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(shù)，主要針對主拱圈。主拱圈開裂或拱軸線變形會導(dǎo)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(shè)現(xiàn)澆混凝土新拱圈，使新拱圈與原拱圈共同承受荷載。當(dāng)無法在原拱圈下加設(shè)拱圈時，可考慮在原拱圈上建造新拱圈。但這種方法較為復(fù)雜，須封閉交通后拆除部分舊橋拱上建筑，以便布置鋼筋網(wǎng)片現(xiàn)澆混凝土。

2.墩臺基礎(chǔ)防沖刷防護(hù)

墩臺基礎(chǔ)防沖刷防護(hù)是單個或數(shù)量較少的墩臺、基礎(chǔ)時采用周邊片石混凝土加固。在被沖刷或掏空的墩臺、基礎(chǔ)四周開挖至巖石面后（基礎(chǔ)面以下不可開挖），回填片石混凝土至基礎(chǔ)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(shè)備改善

橋面排水設(shè)備的暢通排水對維護(hù)圬工拱橋的結(jié)構(gòu)安全較為關(guān)鍵。橋梁維護(hù)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(fēng)力影響容易沖刷側(cè)墻，可將排水管更換為加長并下彎式的排水管，避免側(cè)墻沖刷。

（三）表觀外形增強(qiáng)型防護(hù)

為避免圬工拱橋結(jié)構(gòu)遭受風(fēng)化、水蝕等影響，可采用表面涂刷防護(hù)材料的方法提升耐久性，如涂刷石材防護(hù)劑、防水防鹽保護(hù)劑、真石漆等防護(hù)材料，在提高結(jié)構(gòu)表面防水、防腐、防鹽等能力的基礎(chǔ)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(hù)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(zhì)量橋梁景觀，對橋梁的發(fā)展具有重要意義。目前多數(shù)橋梁僅從功能性出發(fā)，橋梁外觀設(shè)計(jì)如出一轍，不能很好地傳承及發(fā)揚(yáng)地域文化特色，而圬工拱橋兼具美觀與時代文化特點(diǎn)，對此圬工拱橋的維修養(yǎng)護(hù)也可根據(jù)地域性特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)匚幕瘜?shí)施有特色的維修養(yǎng)護(hù)，如圖5所示。

圖5 某圬工維修拱橋養(yǎng)護(hù)后

三、結(jié)語

圬工拱橋作為基礎(chǔ)公路橋梁系統(tǒng)的重要組成部分，不僅要從橋梁結(jié)構(gòu)和使用功能角度開展維修養(yǎng)護(hù)，也要結(jié)合預(yù)防養(yǎng)護(hù)的新理念及當(dāng)?shù)匚幕?，逐步發(fā)掘適合我國現(xiàn)階段圬工拱橋維修養(yǎng)護(hù)的方法和措施，并引進(jìn)新技術(shù)和新手段，新老結(jié)合、與時俱進(jìn)，用具有前瞻性的理念引導(dǎo)橋梁維修養(yǎng)護(hù)工作。本文所探討的維修養(yǎng)護(hù)方案可為同類型公路橋梁的維修養(yǎng)護(hù)提供參考思路。