泄洪區石砌拱橋病害及改造工程設計施工管養一體化探析

矣健萍

（雙柏縣地方公路管理段，云南 雙柏 675100）

1 引言

橋梁泄洪能力對于避免上下游洪澇災害，保證橋梁使用安全，保障人員出行安全有著重要的意義。尤其是處于泄洪區的石砌拱橋，若泄洪能力不足，輕則洪水漫過橋面，影響橋梁結構安全，重則導致橋梁垮塌，損害人民生命財產安全[1]。許多因素影響著橋梁的防洪泄洪能力，主要因素有施工前期的設計、是否保證標準化的施工、后期是否進行管養維護等。本文以臘冬箐橋危橋改造項目為例，論證提高橋梁泄洪能力的關鍵是前期設計和標準化施工。

2 石砌拱橋典型泄洪病害及影響

2.1 石砌拱橋泄洪能力不足的典型病害

2.1.1 橋梁受水流沖刷侵蝕

由于受到河流侵蝕和其他不利因素的影響，墩臺基礎受到破壞，出現基礎沉降、側傾或者滑移等現象?；A破壞，使上部結構進一步開裂，墩臺基礎破壞又因此加重了，形成惡性循環。除了對基礎的影響之外，水流沖蝕還會對橋梁上部造成危害，臺身、拱圈受水流沖擊，造成拱圈與拱上側墻開裂，局部砌體脫落。橋面破損，影響行車的舒適性，加劇了車輛對橋梁的沖擊作用，增加構件的疲勞，影響結構的壽命[2]，同時還會導致水滲透到主拱圈之上，嚴重時出現主拱圈底部滲水，底部被濺起的泥漿污染，出現風化剝落現象，影響橋梁正常使用。

2.1.2 河道堵塞

橋梁的泄洪能力與橋梁凈空、跨徑等因素息息相關，提高橋梁的泄洪能力，對于橋梁建造來說，是不可忽視的一部分。對于石拱橋來說，若橋梁凈跨徑過小，則會造成橋梁泄洪能力不足，導致上游雍水，河道被泥土堵塞，影響洪水的流速，對河流兩岸的居民生命財產安全造成威脅。

2.2 泄洪病害對橋梁承載能力的影響

1）主拱圈開裂。石拱橋有著各種各樣的病害，拱圈出現裂縫的情況尤為多見。主拱圈開裂分為橫向和縱向開裂兩種情況，對于橋梁的安全使用有著極大威脅。隨著主拱環橫向裂縫發展，橋梁結構體系發生改變，內力也因此產生變化，結構變得不穩定。

2）腹拱圈開裂。腹拱開裂在石拱橋病害中是十分嚴重的。腹拱環開裂使得腹拱剛度下降，破壞正常的受力情況，導致主拱圈分擔過大的外載，若開裂進一步發展，裂縫也會出現在主拱圈，橋梁的使用壽命也會變短。

3）橋面破損。橋面是否完整，在很大程度上決定著行車是否安全。若橋面破損不再完整，橋面上行駛的車輛的動力效應就會更強烈，造成嚴重的跳車，車輛跳車的情況下，腹拱會產生劇烈的振動，加重構件的損壞，對橋梁產生不利影響。

4）防水層的破壞。防水層的破壞會造成普通的圓形滲漏，隨著時間的推進，逐步腐蝕橋梁，對橋梁壽命有極大的威脅。

5）橋墩臺基礎破壞。橋墩基礎破壞和上部結構的破壞二者息息相關，因為上部拱圈開裂多數情況下都是由于下部的破壞，而橋墩和平臺的破壞也因為拱圈開裂而加劇[3]。

3 泄洪改造橋梁設計、施工及管養

本文以臘冬箐橋危橋改造項目為例，探究前期設計和標準化施工對提升泄洪能力的重要作用。臘冬箐橋位于某省S226 公路雙柏段，該橋建于1999 年，橋梁結構形式為單孔實腹式石砌拱橋，橋梁全長11.7 m，橋面凈寬6.5 m，拱凈跨5 m，拱圈寬度8.85 m，厚0.5 m，拱上填料厚約為1.60～1.80 m，矢跨比為1/3 圓弧拱橋。拱圈為混凝土砌塊拱橋。根據橋梁檢測鑒定報告，該橋總體技術情況較差，技術情況等級為4 類，為保證人員通行安全，需要拆除重建。拆除舊橋后在原址新建1×10 m 鋼筋混凝土現澆板橋。

3.1 前期設計

3.1.1 自然因素分析

雙柏縣在哀牢山東部，金沙江與紅河流域分水嶺交匯處附近，具有“山川相間、峽谷縱橫、山勢高低懸殊、北水南流”的區域地貌特點。屬北亞熱帶高原季風氣候，年平均降雨量在900 mm 左右，季節分明，有富饒的光照與氣候資源，氣候類型也較為多樣。本項目區地表水發育，為季節性河流，水流量隨季節變化較大。

3.1.2 上部結構設計

上部結構的結構形式為普通鋼筋混凝土現澆實心板梁，懸臂寬度為0.75 m，梁高為0.7 m。梁頂面設8 cm 厚C45 現澆混凝土調平層，8～15 cm 厚層C45 水泥混凝土橋面鋪裝。橋梁上部將按照平面桿系假定，結構內力計算利用橋博軟件完成。采用滿堂支架施工，預壓方式有兩種，沙袋和水袋預壓，預壓的重量設置為上部結構恒載的115%。支架沉降穩定之后方可澆筑現澆上部結構，每跨現澆板的支架跨中應設置向上1 cm的預拱度。

3.1.3 下部結構設計

下部結構為U 臺接擴大基礎。設計要求基底土承載力不低于350 kPa。

3.1.4 耐久性設計

混凝土質量對于耐久性設計十分重要。為了保證混凝土質量，盡量減少或壁面裂縫的產生，施工中所采用的混凝土宜為高性能混凝土，其原材料及配合比應符合現行JTG/T 3310—2019《公路工程混凝土結構耐久性設計規范》及其他有關規范及標準要求。

3.1.5 支架及模板方案設計

綜合考慮臘冬箐橋危橋改造工程項目地質報告中所示資料，橋梁所在區域的地理條件，橋梁的線構，梁高及凈空，以及經濟與安全方面的因素，決定用碗扣式銅管搭設的滿堂支架作為模板支架。

1）支架基礎處理。在搭設支架之前，要進行筑島回填土地基（滿堂支架地基基礎范圍是梁寬的投影面左右各加寬2 m）的清表、整平、碾壓（壓實度不小于95%），尤要注意的是基坑、泥漿池要進行換填處理，它的主要目的是清淤，之后回填石碴，碾壓密實；筑島填土面層按設計高度回填不小于60 cm（壓實厚度）厚的石碴（地基承載力計算時為安全起見，該石碴層按筑島填土即碎石土考慮），填筑和碾壓要一層一層地進行，使壓實度達到95%以上（即地基承載力f＞200 kPa）：最后再將30 cm 厚的C25 素混凝土鋪筑完成，它在養護后不僅是滿堂支架的持力層基礎，同時還是防止雨水進入的隔離層，以此保證地基不會沉降。

2）現澆滿堂支架的布置?，F澆滿堂支架采用建筑施工碗扣式腳手架鋼管（φ48 mm×3.5 mm）搭設。標準段立桿的縱向距離90 cm、橫向距離90 cm，橫桿步距120 cm，立桿上部和下部分別設置可調頂托和可調底托，將5 cm×22 cm×300 cm 木板墊在底托下邊。在立桿頂部設置2 層方木，順橋向（縱向）設I10工鋼，縱向工鋼上設10 cm×10 cm 橫橋向（橫向）方木，橫向方木上鋪設厚1.2 cm 的優質竹膠合板，支架縱橫均設剪刀支撐，其中橫橋向剪刀撐每4.5 m 設一個，端部為必設之處，剪刀撐均由底至頂連續不間斷設置。剪刀撐斜桿與地面之間的夾角在45°～60°為宜，每步斜桿都要與立桿扣接。

3）支架拆除。在支架拆除前，首先全面檢查腳手架，在確認沒有安全隱患存在的情況下進行施工。若存在影響拆除的危險因素，應優先解決腳手架不穩固等問題。在拆除之前，要明確拆除的區域大小，清楚拆除設備數量、拆除所需的時間、拆除順序及方式方法，對施工過程中的橫向運輸相關工作，工作者指揮聯絡的方法和用語，拆除的最優方法和危險范圍要有明確的認識和準備。拆卸腳手架的順序也有其原則，一般是按照先上后下的拆卸順序，即后安裝的先拆，先安裝的后拆。為避免多項工作同時進行發生危險，拆除外腳手架時，在其他垂直方向的工作要暫時停止，嚴禁在拆卸同時在垂直方向作業。拆卸下來的腳手架鋼管、扣件等材料運到地面后，按照規定對其進行評價分類，有些物品可以在修復后重復使用，要對它們進行區分，并且將所有物品按規格堆放。

3.2 標準化施工

3.2.1 施工總則

施工承包單位在收到施工設計圖紙以后，必須在施工前仔細研讀施工設計文件，明確設計意圖。同時，若發現圖紙的錯漏之處，及時書面告知設計單位，以便及時更改。在工程施工時，明確規范要求，必須對各部分主要的施工步驟制定完整仔細的施工細則。對于施工所用到的材料，無論是成品還是半成品，為保證質量，都要按照相關規定進行檢驗。

3.2.2 上部結構施工

1）混凝土施工。整座橋所用混凝土需來自同一廠家，確保整座橋的顏色一致，模板表面應采取措施使其完整平整。通過計算、試配、試驗等，確定適宜的混凝土配合比，使之符合工程所需的剛度、強度要求。澆筑配好的混凝土時，應振搗使其密實，提高混凝土的密實度，并在拆模前對混凝土強度進行檢測，確保符合規范要求，防止混凝土開裂及棱邊損傷。

2）普通鋼筋施工。所有在施工中使用的鋼筋，都要嚴格按照JTG/T 3650—2020《公路橋涵施工技術規范》的有關規定進行加工、安裝和質量驗收等。鋼筋發生沖突時，在混凝土保護層厚度得到保證的條件下，可以適當調整鋼筋位置。

3.2.3 下部結構施工

1）橋臺放樣：橫橋向橋臺軸線與路中心線一致，施工時首先確定橋臺橫向位置，順橋向伸縮縫中心在總圖中以樁號示出。

2）施工時精確測量核對橋臺中心線距路中線的距離，橋臺各位置處的高程，核對好后，再進行施工。

3）為了確?；A質量，施工過程必須嚴格按照設計圖和相關規范規定進行。

4）在橋臺和帽梁的施工過程中，擋塊、牛腿、背墻及搭板等預埋鋼筋的設置需要和圖紙高度對應，因此需要事先明確。主梁安裝完成之后，將彈性橡膠材料塞入現澆板和擋塊的空隙中。

5）橋臺各支座的位置情況在施工過程中必須時刻明確清楚，確保支座位置、規格準確無誤。

6）支座墊石頂面務必保持水平。

4 運營期管理養護

橋梁日常養護應遵照JTG 5120—2021 《公路橋涵養護規范》進行經常檢查、定期檢查和特殊檢查，建立專門針對本橋的檢查結果、養護、維修情況等數據管理庫，為橋梁的日常養護和后期管理提供基礎和依據。

1）橋梁設計使用年限基于結構在預期作用和預定維護條件下而言。運營過程中，橋梁的使用應符合給定的使用條件，嚴禁超限、超載重車過橋。

2）在橋梁運營期間，對橋梁進行定期的檢測和維修。

3）應按照一定的時間間隔，檢測運營過程中梁體跨中撓度，并注意檢查上部梁體，墩臺等部位是否出現裂縫，發現非正常情況應該及時通知主管部門以便及時得到有效處理。

4）對支座和伸縮縫等非永久構件，要定期檢測維修，情況嚴重時，及時更換。

5 結語

服役期較長的石拱橋很容易出現問題，而有些問題往往是在最初的設計施工階段就已經存在，比如，文章中石拱橋泄洪能力不足的問題，隨著時間的推移，問題愈演愈烈，威脅到周圍人員的生命財產安全。為了根治病害，恢復橋梁原有的通行能力和承載能力，保障河道行洪及工程本身的安全，對技術情況較差的橋梁進行拆除重建時，要注意在設計和施工時避免類似問題的存在。本文對石拱橋危橋改造項目中施工技術與養護工作進行了分析，希望可以為今后同類工程改造提供一定的指導。