摘要：本文以白馬溪大橋?yàn)槔?，?duì)石拱橋出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并介紹了加固和拆除方法，給同類的橋梁進(jìn)行加固提供了參考。
關(guān)鍵詞：石拱橋 加固 安全拆除
1、概述
白馬溪大橋于1991年建成通車，該橋?yàn)?跨凈50m空腹式石拱橋，全長(zhǎng)92.5m，橋面寬為凈-7+2×0.75（人行道）+2×0.25（欄桿）＝9.0m。主拱圈厚1.2m，寬8.5m，凈矢跨比為1/5；拱上建筑為6孔凈4m圓弧拱，腹拱圈厚0.4m，寬8.5m，凈矢跨比亦為1/5，拱上橫墻厚1m；兩橋臺(tái)內(nèi)各設(shè)1孔10m圓弧引拱，拱圈厚0.7m；橋面鋪裝為素混凝土，人行道及欄桿采用石料砌筑。
2、主要病害及其原因分析
2.1主要病害
(1)主拱圈：主拱圈采用粗料石砌筑而成，總體質(zhì)量較好，局部有砌縫砂漿脫落、松動(dòng)現(xiàn)象。
(2)腹拱圈：腹拱圈采用片石砌筑而成，變形嚴(yán)重，已近乎呈三角形，拱頂附近拱腹面出現(xiàn)大面積砌石掉落的空洞；砌縫砂漿不飽滿，空洞較大、較多。
(3)橫墻：臨近兩拱腳橫墻均出現(xiàn)橫向裂縫。
(4)橋臺(tái)：橋臺(tái)引拱拱圈局部存在砌縫砂漿不飽滿、脫落現(xiàn)象。
(5)橋面鋪裝：橋面鋪裝斷裂、損壞嚴(yán)重，腹拱頂出現(xiàn)嚴(yán)重沉陷。
2.2原因分析
(1)由于陸漁一級(jí)公路（即省道鴉來(lái)路）擴(kuò)建封閉施工，該陸漁路（X224）現(xiàn)成為五峰、來(lái)鳳、鶴峰等地進(jìn)出宜昌的主要通道，導(dǎo)致該路段交通量猛增；加之年初以來(lái)，五峰境內(nèi)運(yùn)輸鐵礦石等重載、超載車輛迅速增加，致使該橋不堪重負(fù)，病害急劇出現(xiàn)。
(2)根據(jù)收集資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，砌筑腹拱圈的片石質(zhì)量較差，大小不一，砌縫砂漿不飽滿，強(qiáng)度較低，經(jīng)重載、超載車輛反復(fù)作用后，出現(xiàn)大面積砌石掉落現(xiàn)象。
(3)素混凝土橋面鋪裝強(qiáng)度較低，經(jīng)重載車輪反復(fù)作用后，斷裂、破損、沉陷嚴(yán)重，致使腹拱圈應(yīng)力集中，變形嚴(yán)重，同時(shí)腹拱圈的變形加劇了橋面鋪裝的損壞，形成惡性相互損壞。
(4)由于橋面鋪裝損壞的同時(shí)也造成拱上防水層損壞，致使腹拱圈積水、滲水嚴(yán)重，恒載增大，砌縫砂漿粘結(jié)力降低，出現(xiàn)脫落。
(5)橋臺(tái)處端腹拱未設(shè)鉸，在長(zhǎng)期的溫度應(yīng)力反復(fù)作用下導(dǎo)致腹拱圈拱腳開(kāi)裂。
3、加固方案
3.1、總體加固方案
鑒于該橋橋面鋪裝及腹拱圈損壞嚴(yán)重，難以修補(bǔ)加固，故本次加固設(shè)計(jì)擬定為拆除橋面系、拱上填料及腹拱圈后，采用C30鋼筋混凝土重新恢復(fù)腹拱圈，采用C15素混凝土作拱上填料，并設(shè)置防水層，采用C40雙層鋼筋網(wǎng)混凝土重新恢復(fù)橋面鋪裝。
3.2、加固順序
(1)拆除人行道、欄桿及橋臺(tái)拱上側(cè)墻帽石，鑿除橋面鋪裝及腹拱圈上填料，拆除腹拱圈，鑿除腹拱圈拱座；對(duì)拱上及橋臺(tái)處填料不密實(shí)或較差的部分進(jìn)行清理。
(2)在拱上橫墻及橋臺(tái)墻墻植入錨固鋼筋連接，澆筑C30鋼筋混凝土腹拱圈拱座。
(3)現(xiàn)澆C30鋼筋混凝土恢復(fù)腹拱圈。
(4)采用C15片石混凝土修建護(hù)拱及腹拱圈上側(cè)墻。
(5)采用拱上填料C15素混凝土對(duì)挖除填料的部分進(jìn)行回填處理。
(6)再在上面設(shè)置防水涂料進(jìn)行防水處理。
(7)新建24cm厚C40防水混凝土鋪裝。
(8)新建人行道系。
(9)對(duì)拱上橫墻、橋臺(tái)及橋臺(tái)10m跨拱圈上松動(dòng)的勾縫砂漿進(jìn)行清除，對(duì)縫隙采用M10水泥砂漿進(jìn)行灌注，最后采用M10水泥砂漿對(duì)縫隙進(jìn)行勾縫處理。
(10)對(duì)主拱圈空腹段拱背進(jìn)行清理，采用C25噴射混凝土對(duì)其封閉處理，防止風(fēng)化、侵蝕。
4、拱上建筑拆除方案
4.1、施工工序
修復(fù)橋臺(tái)拱圈→主拱圈上布置觀測(cè)點(diǎn)→對(duì)稱、均衡拆除拱上建筑→對(duì)稱均衡新建拱座及腹拱圈→對(duì)稱、均衡修建護(hù)拱、換填填料→鋪設(shè)防水層→澆筑調(diào)平層→新建橋面鋪裝→恢復(fù)人行道系→封閉主拱圈空腹段拱背（可在腹拱圈支架拆除后施工）
4.2、腹拱圈拆除方案
根據(jù)拱橋建造時(shí)的加載過(guò)程及拱橋受力特點(diǎn)，拆除施工順序即為建造過(guò)程的逆順序；該橋采用搭設(shè)支架拆除方案，即在腹拱圈下搭設(shè)支架，對(duì)稱拆除拱上結(jié)構(gòu)，在拆除過(guò)程中，由于支架的彈性和非彈性變形是不可避免的，因此，在拆除拱上結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)確保拱圈的穩(wěn)定，并加強(qiáng)對(duì)主拱圈的監(jiān)控；拆除該橋拱上建筑按照以下工序來(lái)進(jìn)行：
(1)在腹拱圈下架設(shè)支架及拱盔，并加強(qiáng)拱上橫墻橫向支撐。
(2)主拱圈上布置觀測(cè)點(diǎn)（拱頂、1/4點(diǎn)、3/4點(diǎn)、拱腳），在拆橋過(guò)程中采用水準(zhǔn)儀和全站儀觀測(cè)支架的沉降及橫向位移和主拱圈的撓度及橫向位移情況。變形過(guò)大則暫停施工，查找裂縫，分析研究，查找原因，采取壓載或調(diào)整卸載順序等措施，待穩(wěn)定后方可繼續(xù)拆除。
(3)由兩頭向中間,縱向、橫向?qū)ΨQ均衡拆除欄桿。
(4)由兩頭向中間,縱向、橫向?qū)ΨQ均衡拆除人行道。
(5)縱向由兩頭向中間,橫向分條（每1m為1條），由左右側(cè)向路中線方向，縱向、橫向?qū)ΨQ均衡清除橋面混凝土鋪裝。
(6)分層（每10cm為一層）分條（每1m為1條），縱向由兩頭向中間，橫向由左右側(cè)向路中線方向，縱向、橫向?qū)ΨQ均衡拆除腹拱圈上護(hù)拱及填料。
(7)橫向分條（每50cm為1條），先拆除端腹拱，后拆除中腹拱，由左右側(cè)向路中線方向，縱向、橫向?qū)ΨQ均衡拆除腹拱圈。
4.3、主要施工方法
(1)用人工對(duì)稱拆除人行道、欄桿，并運(yùn)至指定地點(diǎn)進(jìn)行破碎清理。
(2)現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況，采用人工鑿除橋面鋪裝砼，人工運(yùn)出橋臺(tái)后外運(yùn)至指定地點(diǎn)。
(3)縱、橫對(duì)稱、均衡拆除填料及空腹段側(cè)墻，人工運(yùn)出橋臺(tái)后再用1噸機(jī)動(dòng)翻斗車外運(yùn)至指定地點(diǎn)。
4.4、變形觀測(cè)及應(yīng)急措施方案
(1)觀測(cè)點(diǎn)布置：
①拱頂觀測(cè)點(diǎn)：在拱頂橋面上布置2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)拱頂?shù)某两岛土芽p發(fā)生、發(fā)展情況。
②主拱圈1/4、3/4處觀測(cè)點(diǎn)：在拱圈的1/4、3/4點(diǎn)各布置2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)1/4、3/4兩處的沉降是否同步，檢測(cè)兩側(cè)卸載的平衡情況，同時(shí)觀測(cè)該處表面是否有裂縫。
③拱腳裂縫觀測(cè)點(diǎn)：在拱腳上各布置2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，主要觀測(cè)表面裂縫發(fā)生發(fā)展情況及拱腳水平位移情況；
④橫向位移觀測(cè)點(diǎn)：在空腹段位置布置4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，掛4個(gè)垂球根據(jù)地面投影測(cè)量主拱圈的橫向位移。
(2) 變形觀測(cè)人員、設(shè)備配置及觀測(cè)方法
①儀器設(shè)備：精密水準(zhǔn)儀一臺(tái)，垂球4個(gè)；配專職測(cè)量員1 名、尺工1名。
②沉降觀測(cè)：用精密水準(zhǔn)儀觀測(cè)主拱1/4、3/4點(diǎn)及拱頂?shù)某两担^測(cè)頻率一個(gè)班一次，在工人下班后觀測(cè)，另在拆除一段前后各增加一次。
③裂縫觀測(cè)：1/4、3/4及拱頂、拱腳的裂縫隨時(shí)監(jiān)控，每次工人下班后要仔細(xì)檢查一邊。
④橫向位移觀測(cè)其在地面上的投影是否有位移。
(3)施工過(guò)程與觀測(cè)協(xié)調(diào)。
在觀測(cè)時(shí)，要停止上部一切拆除工作，保證觀測(cè)人員的人身安全和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。根據(jù)彎矩影響線拆除吊裝過(guò)程中重點(diǎn)觀察：
①拆除1/4、3/4點(diǎn)位置時(shí)，在該位置產(chǎn)生負(fù)彎矩，拱頂產(chǎn)生正彎矩，注意觀測(cè)1/4、3/4點(diǎn)位處拱肋上部是否有裂縫，拱頂是否有隆起現(xiàn)象及拱頂高程是否有上升現(xiàn)象。
②拆除拱頂位置時(shí)，在拱頂產(chǎn)生負(fù)彎矩，1/4、3/4位置空腹段產(chǎn)生正彎矩，觀察拱頂主拱圈是否有裂縫及沉降情況，1/4、3/4位置的沉降情況。
(4)觀測(cè)結(jié)果分析及應(yīng)急措施：
1/4、3/4位置沉降差達(dá)1cm時(shí)立即停止相關(guān)可能繼續(xù)產(chǎn)生沉降不均的拆除工作，觀測(cè)相應(yīng)可能產(chǎn)生裂縫的位置，確保無(wú)裂縫后才能施工。如有裂縫且超過(guò)0.3mm,請(qǐng)專家到現(xiàn)場(chǎng)分析解決。
橫向位移超過(guò)1cm時(shí)立即停止施工，查找裂縫，請(qǐng)專家到現(xiàn)場(chǎng)分析解決。
拱圈出現(xiàn)裂縫且發(fā)展較快，應(yīng)立即根據(jù)彎矩影響線在對(duì)應(yīng)位置加載和卸載。以減緩裂縫發(fā)展。具體如拱頂發(fā)生裂縫且觀測(cè)點(diǎn)顯著升高，應(yīng)立即在拱頂壓載，1/4、3/4點(diǎn)加快卸載速度。如拱頂下沉，1/4、3/4點(diǎn)位置發(fā)生裂縫，應(yīng)加快拱頂實(shí)腹段卸載，空腹段加載或停止施工。同時(shí)上報(bào)，請(qǐng)專家到現(xiàn)場(chǎng)分析解決。如拱腳出現(xiàn)裂縫，應(yīng)立即停工，撤離施工人員。
4.5、新建腹拱圈
(1)檢測(cè)支架及橫向支撐，并適當(dāng)加強(qiáng)，調(diào)整拱盔至設(shè)計(jì)位置。
(2)新建腹拱圈前對(duì)主拱圈頂進(jìn)行壓頂處理。
(3)新建腹拱圈時(shí)，應(yīng)對(duì)稱、均衡施工。
(4)拱上橫墻不能承受拱圈的恒載單向推力，因此相鄰三孔需同時(shí)澆筑，兩側(cè)也應(yīng)對(duì)稱施工。
(5)腹拱圈強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的情況下方可卸落拱架。
(6)施工腹拱圈時(shí)，在其拱腳處每孔預(yù)埋6根φ5cmPVC泄水管。
5、結(jié)束語(yǔ)
橋梁加固應(yīng)充分考慮橋梁現(xiàn)狀情況，正確分析原因，從而確定合理的加固方案。該橋加固完成后進(jìn)行了荷載試驗(yàn)，各工況下，所測(cè)得的結(jié)構(gòu)各控制截面的主要測(cè)點(diǎn)位移、控制應(yīng)變的結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)均小于1.05。強(qiáng)度和豎向剛度均滿足設(shè)計(jì)和使用要求。該橋自加固完成后投入一年多的時(shí)間，經(jīng)過(guò)多次實(shí)地觀察該橋運(yùn)營(yíng)良好，達(dá)到了加固的目的。
參考文獻(xiàn)
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