张亚杰
【摘 要】本文选择渭南市S304省道韩城段K13+163处某石拱桥为实例研究对象,对其裂缝现状进行调查并分类.针对不同的裂缝类型,给出了相应的治理措施.通过分析讨论,得出如下结论:①原拱圈内侧新增3条钢筋混凝土拱肋、3道横系梁,新设钢筋混凝土前墙;②修复台身、拱上侧墙勾缝及拱上帽石裂缝,2 cm高性能复合砂浆防护拱圈未加固区域;③重新铺筑22 cm水稳基层+24 cm混凝土铺装+防水层+7 cm沥青混凝土面层. 【期刊名称】《四川建材》
【年(卷),期】2018(044)009
【总页数】2页(P166-167)
【关键词】石拱桥;裂缝;拱圈;治理措施
【作 者】裂缝检测张亚杰
【作者单位】西安汽车科技职业学院,陕西西安 710600
【正文语种】中 文
【中图分类】U445.7
0 前 言
在我国桥梁发展历程中，石拱桥出现较早，但它一经出现，便迅猛发展。然而随着时间的流逝，石拱桥不可避免的产生一些病害，尤其是裂缝病害，严重影响桥梁美观及使用功能。如若拆除重建，会消耗大量资源，不符合桥梁建设“经济”原则，而若在原有基础上修补加固，不仅可以满足使用功能，而且比较经济节约。文献[5]中将石拱桥裂缝分为拱圈裂缝、边墙裂缝和墩台裂缝，详细阐述裂缝的不同类型以及发生的原因，但并没有研究针对裂缝的治理措施，而实际情况下，针对原因提出治理措施才是工作的重中之重。本文以陕西省渭南市韩城县某石拱桥为研究背景，首先，调查其裂缝现状，将裂缝分为拱圈横向裂缝、拱圈纵向裂缝和桥面铺装裂缝三种类型；其次，针对不同裂缝类型，分析可能存在的原因；最后，给出相应治理措施，并为同类石拱桥裂缝的处置提供参考。
1 工程概况
某石拱桥位于渭南市S304省道韩城段K13+163处。桥梁全长52.2 m，桥面宽度为0.4 m(栏杆)+7.4 m+0.4 m(栏杆)=8.2 m。该桥建成于1969年，上部结构是3×14 m石拱桥，矢跨比为1/4，下部结构是扩大基础、重力式桥台。桥梁选用汽-13，拖-60为设计荷载等级。
2 石拱桥裂缝检测及成因
随着公路交通量不断增加，车辆吨位、数量不断上升，石拱桥长期处于超限服役和疲劳运营的不利受力状态。桥梁结构承载能力已不能满足现行荷载组合作用。该桥运营40多年后，出现了不同程度的病害，裂缝便是其中之一。部分裂缝检测情况见表1。
表1 裂缝检测情况一览表拱圈横裂拱圈纵裂桥面铺装裂缝第1孔拱顶位置横裂1条,L=2 m,Wmax=0.5mm第1孔拱圈桥梁中线位置纵裂1条,L=8 m,Wmax=0.5mm3号桥台左侧桥面铺装纵裂1条,L=3.0,Wmax=0.3mm
《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG-TJ21—2011)中规定：石拱桥拱圈横向裂缝容许最大缝宽0.3 mm，裂缝高小于截面高1/2；石拱桥拱圈纵向裂缝容许最大缝宽0.5 mm，裂
缝长小于跨径1/8。由表1可知，拱底横向、纵向裂缝多且裂缝宽度超限；桥面铺装也存在大量横向、纵向裂缝。当结构产生裂缝时，若不及时修补，将持续扩展。
2.1 拱圈横向裂缝
石拱桥的主要受力结构是拱圈，在荷载组合作用下，最易产生病害，而拱圈横裂又是较严重的病害。本文选取该桥第1孔拱顶位置，第3孔拱圈八分点、拱顶位置的横向裂缝作为代表。剖析后知其原因有：①拱圈强度低，亦或厚度小，随着交通量增大，车辆数量、吨位、速度的不断上升，原汽-13，拖-60设计荷载等级已满足不了现行规范要求，从而产生横裂；②附加力影响，石拱桥的设计大都采取无铰拱，属于超静定结构，当基础塌陷、墩台偏移等数种情况下，无铰拱产生的附加弯矩逐渐增加，造成拱圈横裂病害；③预拱度不达标，在施工过程中，未对地基预压、拱架强度刚度不足、未对拱架预压等都有可能造成预拱度达不到设计要求，从而使得实际与设计拱轴线偏离较大，拱圈内部产生较大附加力，进而产生横裂；④拱轴系数选择不当，设计时拱轴系数选择不当，会使拱轴中心线与荷载压力线偏移较大而产生横裂。 2.2 拱圈纵向裂缝
拱圈除产生横裂以外，还产生了纵裂。本文选取该桥第1孔拱圈中线位置、第3孔拱圈中线位置的纵向裂缝作为代表。剖析后知其原因有：①横桥向基础和墩台存在不均匀沉降或移动，基础地质条件差、拱上建筑不对称、桥梁中心线偏差较大等都可能造成横桥向基础和墩台的不均匀沉降或移动，进一步导致横向附加力，使得桥梁产生纵裂；②拱上填料对侧墙产生横向推力，当拱桥采用小半径曲线，且拱上填料较厚时，拱上填料由于恒载及外活载作用会对侧墙产生横向推力，进而导致纵裂产生；③横截面刚度不对称，在荷载作用下，由于刚度不对称，故变形也不对称，会产生较大的横向附加力，进而产生纵裂。
2.3 桥面铺装裂缝
该桥面铺装出现多处横向、纵向裂缝。产生桥面铺装裂缝的潜在原因包括以下几个方面：①气候因素，雨水不能及时排泄，桥面积水过多，重载车辆及雨水下渗共同加重桥面铺装网裂病害，再者就是温差大引起的温差裂缝；②行车荷载因素，交通量不断增长，车辆吨位、数量、速度不断提升，会导致疲劳裂缝；③其他因素；当沥青路面采用半刚性基层时，水稳基层极易产生温缩和干缩，在已经产生温缩和干缩的基层处引起应力集中，导致此处沥青路面面层拉应力超过沥青混合料极限拉应力。从而沥青基层裂缝反射到沥青面层，就是所谓的反射裂缝。
3 石拱桥裂缝整治方案
1)原拱圈内侧新增3条钢筋混凝土拱肋、3道横系梁，新设钢筋混凝土前墙。
(1)施工准备。依图纸、工期及规范要求，准备人力、支架、材料及设备机具。确保施工人员技术娴熟、设备机具先进、材料充足且符合要求。并详细量测主拱圈几何尺寸作为施工放样的依据，确保新增拱肋曲线顺滑。
(2)作业脚手支架搭设。保证支架基础预压合格，选择合格的钢管支架，支架搭设过程中注意宽度要求。
(3)钢筋绑扎。待植筋固化完成，依图纸同步绑扎、焊接钢筋。同时在拱顶预留1 m范围作为封拱现浇段，并预埋进浆管和出浆管至少各一个。
(4)混凝土浇筑。拱肋混凝土应从两侧拱脚对称同步浇筑至拱顶，浇筑拱顶混凝土区段时，采用千斤顶使现浇拱肋与原拱圈紧密结合，并预留1 m作为封拱现浇段，待其余拱肋混凝土强度达到100%设计强度后，再选择低温时段用微膨胀混凝土浇筑该现浇段。浇筑完成14 h后压浆密实。压浆从一端开始，至另一端结束。待喷出浆液与压入浆液浓度相同时可停止
压浆，在保持压力下封堵灌浆管。新增横系梁和前墙可与拱肋施工同步进行或在拱肋浇筑之后施工。
2)台身修复、拱上侧墙勾缝及拱上帽石裂缝，2 cm高性能复合砂浆防护拱圈未加固区域。
(1)施工准备(同前文)。
(2)作业脚手支架搭设(同前文)。
(3)拱底涂抹部位基底处理。人工清理主拱圈未加固区域外表面，并用钢丝刷清除破损勾缝。用压缩空气对石料表面和勾缝进行清理，以免影响拱底与砂浆的粘结力。
(4)底浆涂刷。①按说明书配制底浆；②将调配好的底浆均匀涂刷于基层表面，不得漏刷；③底浆一般涂刷施工面1～2遍，厚度不得超过2 mm。
(5)抹压高性能复合砂浆。①按说明书配制，要求一次拌和量不宜过多，控制在有效的操作时间内；②要求分层抹压，每次抹压厚度宜适合施工操作，一般不多于1 cm，抹压后的砂浆不得自然垂落，待上次抹压砂浆达到指触不黏手时进行第二次抹压；③抹压厚度达到设计要求时及时收光。
(6)湿水养护。当施工环境温度在20℃以上时，砂浆收光后20 min即可开始刷水养护，至少湿养7 d，在此期间应保护加固部位，尤其避免受到硬性冲击。当施工环境温度在20℃以下时，应当推迟刷水养护时间。冬季施工应采取防冻措施，否则施工温度低于5℃时不宜抹高性能复合砂浆。
3)重新铺筑22 cm水稳基层+24 cm混凝土铺装+防水层+7 cm沥青混凝土面层。
(1)在改造桥面铺装前，应测量原桥面标高，方便新旧桥面标高的校核。
(2)拆除拱上圬工时，依次铣刨原桥面铺装，分层从上至下清除拱上填料至设计标高。
(3)水稳基层施工时应符合相关规范要求，并注意预埋护栏钢筋。
(4)依图纸要求布置桥面钢筋网，并用扎丝绑扎，同时注意预埋伸缩缝、泄水管等相应设施的预埋件。
(5)钢筋网绑扎完毕，为避免影响混凝土配合比，应先对原结构先润湿处理，然后再浇筑混凝土桥面铺装。浇筑时务必充分振捣，保证混凝土振捣密实。
(6)施工防水层和沥青混凝土面层。
4 结 语
1)原拱圈内侧新增3条钢筋混凝土拱肋、3道横系梁，新设钢筋混凝土前墙。
2)修复台身、拱上侧墙勾缝及拱上帽石裂缝，2 cm高性能复合砂浆防护拱圈未加固区域。
3)重新铺筑22 cm水稳基层+24 cm混凝土铺装+防水层+7 cm沥青混凝土面层。此方案可为同类石拱桥裂缝的处置提供参考。
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参考文献：
【相关文献】
[1] 姜晓伟.刍议石拱桥裂缝成因分析及整改处理[J].科技风,2014,27(5):132.
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