阐述套拱法加固公路石拱桥

随着经济技术的发展，公路桥梁的维修加固方法在不断的改进和发展，出现了许多新工艺新方法，需要根据不同的桥形，病害来选择合适的维修加固方法，比如钢筋砼梁桥的粘贴碳纤维布，粘贴钢板，体外预应力等方法，目的是提高桥梁的承载能力，而本文介绍的是套拱法在加固公路石拱桥中的应用技术。

一、工程概况及主要病害

某石拱桥桥宽10m，桥高5.2m，设计荷载为汽-20、挂100。在施工时，为防止产生不均匀下沉，将桥台横向分成两段砌筑，每段5.0m，中间留2cm变形缝。

在对该桥的一次日常检查中，发现其桥台下沉开裂，并引起拱圈变形，1/4拱圈处出现多道横向裂缝，缝宽5mm～10mm。此后每周观测一次，半年后，0#右侧桥台横向裂缝宽度达15mm，0#左右两侧桥台高差20mm，拱圈顶部石块有1处松动，向下突出20mm。通过观测的数据分析，该桥的主要问题是地基承载力不足，在动、横载作用下，基础下沉，引起桥台及拱圈变形，并随着时间的增长，变形加剧，如果不及时处理，后果将十分严重。

二、加固治理设计 （一）处置方案的选择

根据现场的实际情况和以往的经验做法，起初考虑了两种处置方案：一是拆除上部结构，加高桥台，改造为一座一孔跨径为8m的现浇混凝土板桥；二是全部拆除，重新修建一孔跨径8m的钢筋混凝土梁桥。

对以上两种方案进行论证分析，第一种方案可以分段施工，维持通车，问题是基础继续下沉，桥台横向开裂，桥台无抗彎拉能力，桥台的稳定不能保证，利用下部结构改造为板桥解决不了根本问题。第二种方案要中断交通施工，对于所在公路交通量已达3000辆/昼夜的重交通量路段来说，将造成很大的社会影响，并且车辆绕行以后，行车里程要增加几十公里，而拆除重建的工期需数月的时间，造成的经济损失也很大。通过反复论证分析，决定采用隧道衬砌的方法对原桥进行套拱加固。采用该方案可以不中断交通，而且工程造价低，社会影响小，对过路的车辆没有经济损失，问题是施工难度较大。

（二）套拱结构尺寸设计

套拱结构尺寸设计，主要考虑到既能满足承载能力要求，又要考虑到尽可能少地压缩孔径，以满足排水要求和施工方便可行。实际上，作用在套拱上的荷载大小及状态是不十分清楚的，它和地质情况、跨径大小及原桥技术状况有关，加上活载因素只能根据经验，经过定性分析，参照有关技术资料来决定结构尺寸。

套拱的外型尺寸要和原桥断面尺寸相匹配，顶部为圆弧，两侧立墙与桥台台身相连。为加强其整体性可增设锚杆，有条件也可采取压浆措施，因为该桥的主要问题是地基承载力不足，所以采取设仰拱的办法，并再做40cm厚的石灰土基层。套拱材料一般可采用素混凝土，由于该桥地质情况不良，为安全起见采用了钢筋混凝土。套拱设计厚度参照《日本山岭隧道技术规范及解释》推荐的混凝土衬砌设计厚度数值。

（三）施工组织 1.施工准备

因为是旧桥加固工程，既要保证工程本身的质量和安全，又要保证边施工边通车，所以施工准备除常规的机械、材料、人工及施工组织设计外，还要加强对原桥技术状况的观测和桥上交通疏导工作的准备。

2.施工步骤

（1）挖除桥孔内填土，按设计高程在仰拱下做40cm厚的石灰土基层，分层填筑夯实。

（2）分两段（与原桥基础分段一致）现浇仰拱混凝土。为增强仰拱与墙身结合的抗弯拉能力，将侧墙底部一同现浇上来，高度为50cm。

（3）现浇两侧墙身。为加强与原桥台台身的连接，按梅花形设置了锚杆，为增强拱脚处的抗弯拉能力，预留高度20cm，同拱圈一起浇筑。

（4）浇筑拱圈混凝土。拱圈混凝土厚度只有40cm，绑扎钢筋，填料及振捣较困难。因此，将每段分成五块拱盔，每块宽度1.0m，用五排木支架支撑，先支起一块拱盔，外侧钉上侧模板，采用人工填料，混凝土塌落度控制在0～1.0cm之间，填料顺序从两侧拱脚向拱顶延伸，并及时振捣夯实。即将浇完第一块时，再支撑起第二快拱盔，以此类推。第一段拱圈浇筑完毕后喷水养生，强度达到设计强度的80%以上时拆除模板。

（5）为防止套拱拱圈与原桥拱圈之间出现空隙而接触不牢，在拱顶位置每隔50cm预留压浆机，压注水泥浆，直至饱和为止。

三、加固效果评价

该桥自加固至今已有两年，一直在大交通量下运营，未再出现裂缝及变形，桥梁技术状况一直处于良好状态。用套拱法加固石拱桥（跨径不超过10m为宜），在技术上是可行的，又可不中断交通，节约工程造价，减少社会经济损失，值得推广应用。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）.北京：人民交通出版社，2004。

[2]中华人民共和国行业标准.公路桥涵养护规范（JTG D60-2004）.北京：人民交通出版社，2004。