2010年二級建造師公路工程輔導：雙曲拱橋拱頂下沉的維修加固方法

但是由于當時雙曲線拱橋的設計荷載較現在都偏低，加上橫向聯系也偏弱。在長期重荷載、大交通量運營情況下，都出現了不同程度的病害，限制了其進一步發展。對如此眾多有病害的橋梁，如全部拆除重建需要大量的資金，而且也是不現實的。事實上雙曲拱橋具有較大的超載能力，它們中的大多數經過維修加固是可以繼續運營的。作者曾經對幾座雙曲拱橋進行過維修加固，都已取得成功。本文主要介紹其中一種充分利用橋位特殊地形，因地制宜地對拱頂下沉進行維修加固的方法。供有關工程技術人員在對雙曲拱橋進行維修加固時參考。
    1、橋梁概況
    東至縣堯渡大橋位于206國道k1278＋100處，為鋼筋混凝土等截面懸鏈線空腹式雙曲拱橋，設計荷載為汽車—15級，掛車—80，橋面寬度為凈寬8.5m＋2×1.5m人行道，單孔跨徑30m，橋梁全長157.2m.該橋于1974年開工，1977年建成通車。2001年進行了維修加固，加固后的堯渡橋以嶄新的面貌贏得了當地政府和居民的好評。
    2、主要病害
    該橋由于采用民工建勤，邊設計邊施工，以及通車后長期失養，外表損壞較大。主要病害除橋面網裂、滲水，欄桿、人行道破損及其他附屬工程損壞等外，最嚴重的病害是東至岸橋臺剛完工后就出現下沉，致使該岸邊孔拱頂下沉，拱肋開裂，橋梁安全隱患較大。
    3、維修加固方案選擇
    據近幾年觀測資料分析，該橋邊孔拱頂下沉無明顯加重。在實施維修加固之前，技術人員請教了當年的設計、施工負責人，又對該橋進行了進一步的檢查，在檢查中沒有發現新的病害。針對該橋邊孔拱頂下沉情況，組織有關專家進行了詳細論證，提出了幾套方案，因除拱頂下沉之外，其他病害均較為容易處置，本文著重就拱頂下沉的幾套處置方案分別介紹。
    3.1、方案1頂推方案該方案是在靠近東至岸橋臺處拱肋上設置一道橫梁，在橫梁與橋臺之間放置幾臺液壓千斤頂，并在水平及豎直方向設置相應的定位裝置。在解除拱座對拱腳的約束后開通油泵，使千斤頂推動橫梁與拱肋一起沿著預定的方向移動，使拱肋逐漸恢復到或接近原有的拱軸線，再分別加固拱腳、拱頂部分，完成邊孔拱肋的整體加固工作。
    優點：材料用量少，可節省工程資金。缺點：施工難度大，技術要求高，存在著一定的風險性。
    3.2、方案2：襯拱方案該方案是在東至岸邊孔每片拱肋下再增設一道拱肋及基礎，形成一座裸拱橋，以輔助有問題的上部結構共同受力。
    優點：可避免上部結構坍塌的危險，結構受力明確，技術要求低，風險小。
    缺點：由于新增基礎必須承受一定的水平力，基礎設置較困難；而且由于上部結構受力狀況的改變，還有可能影響到鄰孔的受力。再者新拱肋的施工也有一定的難度。
    3.3、方案3：組合方案該方案是在方案2的基礎上，結合東至岸邊地基較高的特殊地形，在新形成裸拱橋的拱腳間增加幾道縱梁及樁基礎，以承受上部結構荷載并可傳遞鄰孔的水平力。
    優點：該方案可徹底解決方案2中的水平力問題，不但不會對鄰孔增加水平力，而且可以承受或將一部分鄰孔的水平力傳遞到橋臺，對新增基礎技術要求也可適當降低。
    缺點：材料用量偏多，新拱肋的施工有一定的難度。
    針對以上三個方案，經過專家充分論證，一致推薦按方案3進行加固實施。筆者認為該方案既安全、可靠，又可完全解決東至岸邊孔存在的問題，甚至還可適當提高其承載能力。
    4、維修加固方案實施
    根據該橋東至岸邊孔特殊地形，采用了在原拱肋底部增設新拱肋，并配以承臺和挖孔樁基礎的組合方案。新拱肋共分三段，拱肋下緣線由三個不同半徑的圓弧相切構成，外觀較好，并有利于橋孔過水。新拱肋和系梁形成內部超靜定結構，除承擔上部結構傳遞的荷載外，還可承受及傳遞水平力。
    4.1、下部結構施工要點根據現場地形、地質情況，在橋臺、橋墩內側和跨中三處分別設直徑1.4m人工挖孔樁各三根，樁長7m.為防止橋臺基底以上土體發生向河道方向的位移，橋臺處樁基先施工橋軸線上的挖孔樁，再施工兩邊的樁基，并采用混凝土護壁。余樁基可同時施工，在其施工過程中，隨時觀測橋臺和第一、第二跨拱肋是否發生位移。
    4.2、上部結構施工要點新增拱肋因按三段不同圓弧設計，施工時首先進行端部兩圓弧段拱肋的施工，由于上述兩段斷面較大，可以在不中斷交通的情況下按常規進行。中間段拱肋采有萬能桿件滿堂支架支撐，拱肋混凝土采用弱膨脹50混凝土，施工在白天進行，并實行交通管制，采用單車道勻速通行，盡量減少震動；整個拱肋混凝土澆筑同時采用對稱施工，合攏段混凝土施工完成時間控制在晚上7h左右，從完工時間起，夜間12h封閉交通，以便拱肋混凝土凝固，每天進行一個拱肋施工，直至所有拱肋全部完成。 
    4.3、其它東至岸邊孔整體加固工程完成后，對全橋其它病害按常規方法進行維修處理，同時，為配合G206東至北段改建工程竣工，改善堯渡橋作為城市出口道路的形象，又對全橋上部結構和欄桿進行了全面整修和粉刷，并對橋頭引道進行了綜合處治。
    5、體會
    目前，我國公路上還存在不少有問題的橋梁，甚至是危橋險橋。由于財力所限，在短時間內不可能全部拆除重建。為保證運營安全，必須對這些橋梁進行鑒定，有針對性地進行維修加固。因此，橋梁的維修加固具有十分重要的社會意義和顯著的經濟效益。 
    5.1、各級公路管理機構應對橋梁的維修加固工作給予高度重視。省級公路管理局（處）應設專門部門負責橋梁維修加固的技術指導和宏觀管理，市公路管理部門應負責本轄區干線公路橋梁維修加固的方案制定、組織實施和竣工驗收工作。 
    5.2、橋梁的維修加固要工作認真、計劃周密。加固前必須對橋梁進行全面的檢查及檢測，必要時還要進行荷載實驗，找出主要問題。隨后再組織有關專家制定切實可行的實施方案，選擇有維修加固經驗的施工單位，編制詳實的施工組織設計進行施工。必要時，需進行施工圖設計后，才能組織實施。否則，會造成事與愿違的后果。
    5.3、由于橋梁維修加固技術不斷發展，要不斷學習、借鑒和引進新技術、新工藝、新經驗、新材料。一項先進的施工技術或方法，不但可以提高工作效率，節約工程造價，而且可以使橋梁維修加固更可靠、更耐久。
    5.4、盡管橋梁的維修加固具有顯著的經濟效益（往往一座橋梁的加固費用不到新建橋梁的十分之一），但由于橋梁加固工作技術要求高、困難多、風險大，往往實施起來有一定的難度。因此，橋梁的維修加固工作必須由具有一定的橋梁養護管理或維修加固經驗、敢于承擔責任的工程技術人員具體負責，并選擇有橋梁施工經驗的專業隊伍承擔。