1.维修措施
在我国,砖石拱桥数量较多,且大多修建年代较早,有的损毁相当严重,故在此将加固技术和维修技术一并介绍。
圬工拱桥的修复宜采用与原桥相同的材料,青砖、料石、素混凝土、混凝土预制块等不宜掺杂使用。修复拱圈的合龙温度以10~20℃为宜。
车辆通行时若桥梁出现较大振动而其他情况较好时,可考虑增大桥梁刚度。当采用加载、减载加固措施时,必须考虑对邻孔的影响及墩台的偏心作用。
圬工拱桥因拱圈变形、受力不均、基础不均匀沉陷、墩台变位致使跨径变化,或施工不当使拱圈产生裂缝、变位、碎裂等病害时,可采用以下维修加固措施。
(1)若拱圈内腹及两侧出现大面积的严重风化剥落、灰缝脱落,可先清除剥蚀面,在灰缝内嵌入水泥砂浆或环氧砂浆,再喷涂1~3 cm厚的M10以上水泥砂浆。喷浆可分2次或3次进行,每隔1~2日喷一层,并可加布一层钢丝网,以增强喷涂层强度。
(2)若拱顶附近出现1道贯穿拱宽的裂缝,且裂缝两侧有明显的高差,则应处理墩台的下沉问题。同时可先在缝内压注水泥砂浆或其他化学浆液,再用水泥砂浆勾缝,作为临时处理措施。如果裂缝继续发展,可暂在拱腹内浇筑一层较厚的锚杆钢丝网水泥混凝土内衬。同时应查明裂缝产生的原因,采取相应的加固措施。
(3)若拱顶区段出现1道或2道贯穿拱宽的裂缝,缝的两侧无明显的高差,但拱顶有较小的下沉,则可视为墩台滑移或转动问题进行处理。可用环氧树脂处理裂缝,在拱脚处加设顺桥向的预应力拉杆,减轻桥孔上的静载,或对应地加重邻孔的静载。
(4)若拱顶上凸且拱腹出现贯穿全拱宽的较细小裂纹和压碎裂纹,可认为墩台滑移和台后土压力过大,此时需减轻台后土压力,增加桥孔上的净重及用钢筋混凝土加厚拱顶和拱脚断面,使拱圈基本归位后,再用环氧树脂处理裂纹,并加以勾缝。
(5)若墩台及基础情况基本正常,仅拱圈出现不同程度的碎裂、边角断裂、脱落等现象,可认为是施工质量欠佳或超载所致,宜将填料更换为轻质材料,增强桥面铺装的纵横向刚度以减轻或分摊负荷,并及时修复破损的拱圈。
(6)若拱圈出现顺桥向的裂缝,墩、台帽或帽梁亦断裂,可认为是墩台基础上下游沉降不均所致,应以处理基础为主。先将裂缝处理好并配合在帽梁、墩台两侧加设横桥向的体外预应力筋,张拉后用砂浆加以覆盖。也可在拱圈的跨中及1/4处加设三道(或多道,视具体情况而定)钢板箍或钢拉杆。因施工质量不良造成的顺桥向裂缝,可采用环氧树脂等化学浆液进行修补,或对施工不良的部位进行可能的改造。顺桥向拱圈的各环之间开裂时,可在拱腹内钻孔,压入环氧树脂等化学黏结剂或裂缝灌浆剂。
(7)若干砌拱圈的个别拱圈石压碎或小区段外凸,可将变异部分挖出,清除修补面上的附着杂屑,并冲洗干净后压入强度不低于C30的混凝土。四分点区段有轻微外凸拉直时,可在该区段内钻出几个梅花形孔洞,压入1∶2的水泥砂浆充填拱背,在拱腹进行局部勾缝。当拱顶段出现下沉时,除钻孔压浆充填拱背外,在拱腹一定长度内还可铺挂一层钢丝网并喷涂2~5 cm厚的水泥砂浆。(www.daowen.com)
(8)若侧墙产生水平方向的位移,则应开挖拱腔,将填料改为轻质填料或半刚性材料以及加厚侧墙断面。如在垂直方向产生位移,则可能是拱圈发生了较大变形,或跨径增大,在做好相应处理后,对侧墙裂缝进行灌浆、勾缝。
(9)若圬工拱肋因横向刚度不足,肋间结构产生断裂或两肋分离,除对裂缝粘贴钢板、勾缝,进行补强维修外,还可在肋的四分点至拱顶区段增设预应力筋或钢筋混凝土横系梁,以加强两肋间的横向刚度。肋脚与墩台帽接触的顶面、两侧产生轻微裂缝时,可用环氧砂浆灌浆勾缝;严重的或有继续发展趋势的,可用粗钢筋、型钢锚入墩台帽内,将钢筋或型钢以环氧树脂等黏结剂黏附于拱肋脚顶面、侧面,外用环氧混凝土覆盖,并在拱脚段加强横向联结。
(10)若墩台帽面层出现被肋脚压碎现象,可在肋脚两侧横向锚入粗钢筋,并浇筑梯形混凝土,扩大肋脚断面。若肋间的墩台出现竖直裂缝,可在裂缝处粘贴钢筋,其长度应为肋间距加3倍肋宽,外用环氧混凝土覆盖,并加强肋脚处横系梁刚度。若肋间的横向承重结构如拱波、微弯板等跨中出现断裂,可用环氧砂浆嵌缝后,在拱波、微弯板的顶面加铺钢筋混凝土板,同时减轻回填料的重量以符合原设计的要求。若腹拱的拱圈石、灰缝出现间断裂缝,或个别拱圈石有下坠趋势,可用水泥砂浆嵌入裂缝并勾缝,将坠落的拱圈石两侧以环氧砂浆嵌入勾缝。若已设有伸缩缝,则可通过切锯排除其中阻塞物体。若因墩台下沉变位而引发拱圈破坏,则应重点考虑加固墩台。
(11)干砌或砌体结合差、裂缝较大的拱圈,可采用水泥砂浆填补缝隙来提高砌体强度,对于砌体损坏、拱轴变形严重的拱圈,必须通过一定的加固措施来提高承载力。
2.加固方法
除前述维修加固措施外,砖石拱桥还有以下常用的加固方法。
(1)原拱圈下衬拱圈加固法。当拱桥跨径不大,且桥下净空容许,或根据水文资料,桥下泄水面积允许缩小时,可在原有拱圈下用类似隧道衬砌的方式增设拱圈,即紧贴原拱圈下侧植入锚筋,悬挂钢筋网,喷射混凝土或模筑混凝土,形成新拱圈。对于石拱桥可局部取石成槽,以提高新老拱圈的共同工作性能。
(2)原拱圈上增设钢筋混凝土拱圈加固。挖开原拱顶填土层直到拱背,清理干净,修补完善,凿毛,加筑新拱圈。加厚拱圈时,应考虑墩台受力是否安全。多孔石拱桥全部加设新拱圈时,拱上填料拆除必须对称同时进行。
(3)双银锭形腰铁加固。用双银锭形腰铁钳入、卡牢相邻拱石的加强拉结法在我国古代桥梁建造中最早使用。该方法是锁牢石砌拱桥整体拱圈,使相邻拱石得到加强。
(4)钢板箍或钢拉杆加固。可在石拱桥拱圈的跨中和1/4处加设三道(或多道,视具体情况而定)钢板箍(钢板厚可取6~8 mm)或钢拉杆,用螺栓在拱底及拱侧钻孔锚固,并注意将锚固点设在拱圈厚度的1/3处。锚固孔用膨胀水泥砂浆填塞密实。
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