2010年公路监理工程师辅导资料：福建南平市溪口石拱桥的维修加固方案

南平市地处山岭重丘地区，溪河密布，当地石料丰富，很早以前就建有大量的石拱桥。因此在建造公路时，特别是一些县乡公路的建设中，大多采用民办公助的形式，当地群众又有建造石拱桥的丰富经验，可以就地取材，节约造价。石拱桥的施工工艺简单，承载能力大，在钢筋缺少，机械设备缺乏的年代，石拱桥就不乏为一种良好的桥梁形式，因此在本市现有的公路桥梁中，石拱桥占有相当的比重。随着交通量的增加，特别是大吨位车辆的增加，原来修建的一些标准低、或者是利用一些原来的民间桥梁，而后改作为公路桥的石拱桥，在近几年的桥梁调查中，出现了一些问题。因此采用技术上可行、经济上合理的改造技术对一些四类桥梁和危险桥梁进行维修加固，以达到提高其承载能力的目的，是十分必要的。
    1 溪口桥概况
    溪口桥位于延平区境内的316国道K211+922处，该桥由旧石拱桥和两侧新加宽桥组成。旧石拱桥净跨20m，全长32.80m，桥宽7m，桥高8.9m，矢跨比1/4，拱圈采用7.5号砂浆砌筑粗料石，厚度85cm.桥台采用5号砂浆浆砌块石。桥台两侧为5号浆砌块石挡土墙，台后填筑当地的土石混合料，旧石拱桥于 1967年建成通车。两侧新加宽桥板拱为砼，于1999年12月建成通车。
    旧拱桥经运营30多年后，在桥梁检测中发现下述病害：靠南平台起拱线处拱圈有多处微裂缝并伴有严重渗水现象；靠顺昌台处拱圈沿纵向有3条裂缝，缝宽在8~15mm；顺昌台台身也出现多条裂缝，其中一条裂缝贯穿整个台身并延伸至拱圈。经过观测，发现裂缝每年有所发展，2001年的检测记录比照1999年的检测记录，其裂缝延长发展了2.3m，缝宽也增大了 2～3mm.拱顶渗水严重，行车道下沉2～5cm.两侧新加宽桥没有发现病害，旧拱桥综合评定为危桥，急需采取技术措施进行加固或重建。
    2 病害成因及加固方案的选定
    经对溪口中桥病害的分析，认为裂缝产生的原因是多方面的，但其主要成因有4个：其一，旧拱桥建于60年代末，由于台后填土范围小，填土又很高，压实机械无法到位，小型机具又达不到压实效果，填土压实度不够，土压力较大。由于在高填土下，拱桥台身主要承受的荷载是填土自重和土压力，汽车活载效应较小，若填土压实不足，土体本身形不成自拱，台身势必形成较大的土压力，使桥台台身及基础产生推移，引起开裂。其二，旧拱桥基础采用打梅花型松木桩处理，由于地基承载力不足，产生了不均匀沉降。其三，拱圈、桥台砌筑工艺差，砌体砂浆不饱满，石料强度规格不符合设计要求，台身部分片石被压碎破裂。其四，国道上交通量日益增大，车辆超载也随着增加，重车荷载有增无减地继续作用，势必使拱圈在许多局部呈现单个或少数构件受力集中现象，全断面受力甚不均匀，也是造成病害的重要原因。
    根据316国道交通流量大、又不能中断交通的特点，分别拟订了3个方案进行经济技术比较。方案一：在现桥的右侧建造一座新桥，但因造价高，且路线不顺畅，对行车不利而否定；方案二：拆除现有旧拱桥，利用原桥台，改建成梁桥。但由于不能中断交通须先建通车便桥，再拆老桥，这就增加新建便桥费用，造价大、工期长；而且此方案其台后土压力仍然对桥台产生作用，且对两侧加宽桥也会造成影响，因此也不可行；方案三：即对现有拱桥实施衬砌加固方案，即在现有的石拱桥下加固一个钢筋混凝土的套拱，河底做成仰拱形式。其理由及优点为：（1）该桥桥下为山区溪流，不通航，汇水面积不大，溪流纵坡大，排水迅速，经向当地群众了解，套拱后也不影响其排水；（2）可以不中断交通，在桥下施工，现场施工管理也简单；（3）造价低。
    3 加固改造设计方案要领
    （1）裂缝注浆封闭：由于该桥拱圈多处开裂，部分裂缝已贯穿整个台身，为防止裂缝进一步发展，先采用高压灌浆法对缝隙进行封闭补强，然后再进行下一步加固。
    （2）拱圈衬砌加固：该桥从病害成因及现状分析，若只采用高压灌浆进行加固，考虑到桥梁台身及拱圈开裂严重，地基承载力不足，灌浆后桥台及拱圈仍无法达到设计强度，还将存在较大隐患，所以采用内壁现浇钢筋混凝土拱圈的永久性加固方案。即在原石拱圈腹内布锚杆，使石拱圈与钢筋混凝土拱圈构成复合式拱圈，通过复合式拱圈增强砖石的抗弯拉应力和整体刚度。本着造价经济、满足承载要求以及衬砌后拱桥过水断面积仍能满足泄洪要求的原则，钢筋混凝土拱圈厚度采用40cm厚进行设计。

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