石拱桥环向缝的整治.doc

石 拱 桥 环 向 缝 的 整 治
谢达建
（长江重庆航道工程局，重庆 400011）
摘要:本文通过解剖重庆市云阳县竹溪大桥环向缝的整治,分析了石拱桥环向缝产生的原因,提出了石拱桥环向缝整治的一般方法,具有较高的推广价值.
关键词:石拱桥; 环向缝;整治
The stone arch bridge wreath to sew whole to cure
XIE DA JIAN
(Changjiang Chongqing Waterway Eengingeering Bureau)
Abstract: this text passes to dissect heavy celebrate the big bridge wreath of the bamboo river of the city cloud sun County to sew whole to cure, analyze the stone arched bridge wreath to sew the output reason, put forward the stone arched bridge wreath to sew the whole general method for cure, have the higher expansion value.
KeywordS: stone arched bridge; Wreath to sew; whole cure
石拱桥由于桥台地质，施工控制，拱圈石尺寸设计，外加货载超过其允许值等原因，在拱圈石之间沿拱轴线方向产生的裂缝称为环向缝。随着环向缝不断增长和加宽，破坏了拱圈的整体性，改变了拱圈的受力情况，易产生应力集中而造成毁灭性破坏，应及时加以整治。一般是采取拱腹喷锚混凝土或拱背增加钢筋混凝土层加大拱圈截面尺寸;垂直于拱圈打入锲缝式金属锚杆和石砌拱圈压注水泥砂浆等办法增加拱圈的整体性。这些整治补强的办法，要根据桥梁的具体病害情况来选择和设计。
下面通过一个实例来加以说明：
一、桥的状况说明：
竹溪大桥位于重庆市云阳县境内，全长175米，净空高度42m，由主孔与引孔组成。其主孔为3孔净跨45米的悬链线等截面空腹式石砌板拱桥，矢跨比1/4，拱轴系数3.142，主拱圈厚度1.05米。主孔各腹拱的净跨径及净矢高均与各引孔相同，由4孔净跨4米的圆弧线实腹式石砌板拱组成，矢跨比1/4，拱圈厚度0.35米。该桥主拱圈宽度9.8米，桥面净空系净——9+2米人行道，荷载等级汽——20、挂——100、人群——3KN/M2。全桥共有3台风墩。
云阳岸K8+610.0——645.4区段位于平曲线的缓和曲线上，内側最大加宽0.6米, 最大超高为6.4％。靠万县岸的一主孔与各引孔处于纵坡ｉ＝5%、半径R＝1500米的竖曲线上。
该桥在一九九九年八月的检查中发现，三孔主拱圈上、下游侧面的不同位置，均出现有长短不一的环向缝。1#孔上、下游各有环向缝4处与5处，全长16.2上米；2#孔上、下游各有环向缝1处与4处，全长7.6米；3#孔上、下游各有环向缝4处与5处，全长19.2米。环向缝总长度达43米，最大环向缝宽0.7mm。采用在裂缝处粘贴玻璃的方法观测，裂缝还在继续发展。
二、裂缝成因分析：
造成各孔主拱圈上、下游产生较多环向缝的原因，可归结如下：
其一，主拱圈由三环拱石组成，采用10#砂浆座浆，30#小卵石
砼填缝。由于铺垫砂浆较薄，而且在砌筑过程中，未充分摇动拱石，致座浆不密实，内有空隙存在。
其二，三环拱石间部分拱石环向错缝不够，不能满足《公桥规》关于错缝不小于10CM的要求。拱圈石采用大小两种规格。施工设计大瓦子石高度为42cm，小瓦子石高度为30cm。但是在实际验收石料时，控制不严，小瓦子高度超出30cm的较多，大瓦子小于42cm的也较多，加上砌缝砂浆，错缝就严重不能满足《公桥规》不小于10CM的强制性标准。
其三，桥台抗滑稳定性不够，有产生水平位移的趋势，故在环与环间砌缝砂浆薄弱处，无疑会促进开裂的产生。
其四，主拱圈安砌施工方法有错误。该桥主拱圈采用半幅施工，先施工上游半幅主拱圈。第一环与第二环断开成通缝，第三环在断开处留成锯齿状；卸架平移拱架到下游半幅，再安砌下游半幅主拱圈，待第一与第二环合龙后，第三环用拱圈石将上、下游两半幅连接起来。当下游半幅完成后卸架时，下游半幅产生的沉降，会在主拱圈内产生横向扭矩与竖向剪切力，造成主拱圈环间产生裂缝。
三、整治措施
综上所述，造成环向缝的原因是多方面的，需要进行综合治理。下面按整治补强的先后顺序，介绍整治措施。
1、桥台补强 对尺寸偏小基础埋深较浅的万县岸桥台，采用扩大基础的方法进行补强，这里不作详细叙述。
2、主拱圈补强 采用设置串杆、拱背现浇钢筋混泥土和主拱圈灌注水泥砂浆相结合的措施，予以彻底整治。
（一）串杆
串杆由Ф25钢筋加工制成，长95CM，一端在圆钢中心开一长10CM的锯缝，配钢质三角形锲块；另一端加工7cm长的螺纹，配六角螺帽，5cm厚钢质垫板。全桥共设置1080根串杆，平均每道主孔360根。配置的原则是拱脚处密，越向拱顶越稀。见附图《云万公路竹溪大桥整治示意》，1号位80根，2号位60根，3号位40根。
施工前先在拱背上按设计位置做好记号，若串杆的锚固位置在拱石砌缝处，或者距砌缝较近，则应调整串杆位置。用手风钻、Ф42cm钻头垂直于拱背钻孔，孔深90cm。向孔中灌满掺了微膨胀剂的水泥砂浆。将三角形锲块轻轻嵌入串杆锯缝，螺帽端向上放入孔中，套上垫板和螺帽。用二锤敲打串杆顶部，让三角形锲块嵌入串杆锯缝，基本打不下去了就行了。待水泥砂浆凝固后，就拧紧螺帽。见《串杆大样图》。每一道腹拱对应区域选择6~10眼钻孔作为压浆孔不忙安置串杆，留待压浆后再安置。
（二）压浆
在三跨主拱安置的串杆基本锚固完成后，即进行压浆作业。采用C30砂浆，砂浆配合比为水泥1：砂0.45：水0.48，42.5的普通硅酸盐水泥，3立方低风压空压机灌注。
压浆结束后，在压浆孔安好串杆。
（三）拱背现浇钢筋混泥土
为了增加主拱圈的强度，在拱背上设置了一层钢筋混泥土（见整治示意图和半立面图）。其厚度在拱脚处为22cm，向上依次为17cm，13cm。设单层钢筋网，沿拱轴方向布置Φ18mm纵向钢筋，垂直于拱轴方向布置Φ12mm横向钢筋，纵横钢筋间距皆为30CM，钢筋网距混泥土表面5CM。见《半立面图》。
用手提电钻在拱背上钻孔，孔径为16mm，孔深10mm，间距为30╳30CM。灌入砂浆，插入12mm的圆钢作为站柱筋，待砂浆凝固后，邦扎钢筋网。为了让拱背现浇钢筋混泥土与拱圈紧密结合，钢筋网与站柱筋之间采用电焊连接。
四、整治注意事项
1：串杆钻空应垂直于拱背进入第一环内15CM，对于横墙根部以及串杆盲区，可适当倾斜，但应保证锚固端不在砌缝位置。
2：串杆与六角帽之间用电焊焊死。
3：灌浆时应观察拱圈两侧裂缝，有浆冒出方可。
4：灌浆、串杆作业必须在钻孔后立即进行，不允许钻很多孔后才进行。
5：钢筋混凝土施工应特别注意三道主拱加载的平衡性。分三次加载，顺序见整治示意图所标示的序号，同一个序号区域应同时施工，保持3孔和每一孔加载过程的基本对称性。
6：在大桥整治过程中，应加强对拱顶及L/4处高程变化的观测，以便随时对加载程序进行调整。
7：特别应注意拱背现浇钢筋混泥土与横墙脚要紧密结合，达到钢筋混泥土未间断的效果。
五、结束语
重庆市云阳县竹溪大桥加固补强工作于一九九九年十月中旬开始，十一月底结束，至今使用已有六年。六年来对通车数、车辆重量与车速从未作任何限制。经多次观测，钢筋混凝土加固补强层未见崩裂和起层，与原拱圈结合良好；主拱圈侧面未发现有环向缝产生；拱顶沉降观测未发现主拱圈有沉降变形。该事例充分证明，采用串杆、压浆和拱背钢筋混凝土相结合，对石拱桥环向缝进行加固补强，是简单而又有效的方法。
作者简介：谢达建，男，长江重庆航道工程局工程管理处处长，工程师。

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