肖建業(yè)　段世林

摘要 結(jié)合浙江省紹興市新昌縣下坂大橋跨一級水源保護區(qū)雙曲拱橋加固維修工程實例，通過施工重點部位維修加固方案比選，采用常規(guī)加固維修及主拱鋼板加固維修方案。重點對下坂大橋雙曲拱橋總體加固維修方案及施工過程進(jìn)行了介紹，從水下水上墩臺加固維修、主拱圈加固維修、拱上建筑加固維修和安全環(huán)保施工等方面，闡述了具體施工工藝。

關(guān)鍵詞 一級水源保護區(qū);雙曲拱橋;維修加固方案;施工技術(shù)

中圖分類號 U445.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）10-0163-03

0 前言

雙曲拱橋具有結(jié)構(gòu)輕盈、外形美觀、節(jié)省材料、施工簡單等優(yōu)點，在全國范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。由于雙曲拱橋大多是20世紀(jì)60—80年代大范圍建造，距目前有40～60年的歷史，加之設(shè)計、施工等各種原因，雙曲拱橋病害出現(xiàn)率高達(dá)80%～90%，今后將有大量雙曲拱橋需加固維修，因此雙曲拱橋維修加固施工技術(shù)研究具有極其重要的意義和廣闊的推廣前景。

1 工程概況

下坂大橋維修加固工程位于浙江省紹興市新昌縣大市聚鎮(zhèn)境內(nèi)，跨越一級水源保護區(qū)長詔水庫，水深5～18 m，橋梁于1979年建成，跨徑組合為（21.6+22.6+3 ×23.9+22.85）m（見圖1），橋面總寬約6.0～6.1 m，車行道寬5.5 m，橫向為5根主拱肋，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，拱波為素混凝土預(yù)制構(gòu)件，和拱肋進(jìn)行有鉸連接，單跨共設(shè)置7根橫梁，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用預(yù)制吊裝濕接，和拱肋無鋼筋連接，腹拱為素混凝土預(yù)制構(gòu)件和立柱有鉸連接，立柱為素混凝土構(gòu)件，側(cè)墻為漿砌塊石結(jié)構(gòu)。橋墩臺帽為素混凝土構(gòu)件，橋墩為漿砌塊石結(jié)構(gòu)。

2020年3月委托上海同濟檢測技術(shù)有限公司對橋梁進(jìn)行檢測，根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ/T.H21—2011）規(guī)定[1]，下坂大橋總體技術(shù)狀況等級評定為4類，橋梁須采取維修加固措施，限制使用。

2 加固方案的比選

由于下坂大橋位于長詔水庫一級水源保護地內(nèi)，新建橋梁與法律法規(guī)相抵觸不能實施，老橋經(jīng)檢測為4類橋梁，具備維修加固條件。根據(jù)橋梁檢測報告，橋梁主要病害為主拱圈裂縫，同時鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土剝落、露筋為主[2] 。維修加固方案集中在主要受力結(jié)構(gòu)主拱圈的加固方式上，提供兩種維修加固方案比選，一種為主拱圈外包鋼板加固，一種是主拱圈現(xiàn)澆為整體形成板式拱，經(jīng)綜合比選決定采用主拱圈外包鋼板加固方式，兩種加固方式特點如下：

主拱圈現(xiàn)澆為整體形成板式拱加固方式，施工周期短，拱上受力狀態(tài)良好，但其改變了原有雙曲拱橋結(jié)構(gòu)，澆筑大量混凝土加重了橋梁上部重量，直接考驗墩柱的承載能力，且施工需安裝大規(guī)模模板，需使用浮吊等輔助施工設(shè)備，大大增加了水源保護區(qū)內(nèi)的污染風(fēng)險，施工成本較主拱圈外包鋼板加固方式高。

主拱圈外包鋼板加固方式結(jié)構(gòu)輕盈，能較好地保障雙曲拱橋的結(jié)構(gòu)，鋼板采用分節(jié)段施工，便于人工操作，不需要大型機械設(shè)備，成本較低，基本不會污染水體，但其施工周期較主拱圈現(xiàn)澆為整體形成板式拱加固方式長。

3 雙曲拱橋加固方案設(shè)計與施工

根據(jù)橋梁特殊檢測報告，老橋?qū)嶋H承載等級為汽?10[2]，鑒于老橋的實際情況，提升橋梁承載能力難度較大，設(shè)計原則上采用在保持橋梁外立面造型基本不變的情況下，對橋梁現(xiàn)有病害進(jìn)行維修加固處理，以提高耐久性為主，提高承載能力為輔，加固后的設(shè)計荷載為：汽車?10級，履帶?50，橋梁限制荷載為15 t。

根據(jù)以上設(shè)計原則結(jié)合方案比選，下坂大橋加固維修主要有：下部結(jié)構(gòu)加固修復(fù)，包括水下墩柱加固修復(fù)和水上墩柱加固修復(fù)，橋臺表面缺陷修補、裂縫修補等常規(guī)修補;雙曲拱橋拱圈加固修復(fù)，包括主拱肋、拱波、橫梁等雙曲拱橋主拱圈加固維修;拱上建筑加固修復(fù)，包括橋梁護欄拆除、橋面鋪裝拆除、拱腹填料拆除、拱腹填料填充、橋面鋪裝、護欄修復(fù)等。

3.1 雙曲拱橋下部結(jié)構(gòu)加固修復(fù)

雙曲拱橋下部結(jié)構(gòu)加固修復(fù)分為水下墩臺修復(fù)、水上墩臺修復(fù)，墩臺帽修復(fù)等。

3.1.1 水下墩臺修復(fù)

考慮此處為一級水源保護區(qū)，施工材料既要滿足飲用水衛(wèi)生要求指標(biāo)，又要砂漿具有水下凝聚功能，且強度必須達(dá)到≥3 MPa，為了滿足以上設(shè)計指標(biāo)，經(jīng)調(diào)查研究水下部分采用特殊無污染的水性聚氨酯砂漿進(jìn)行修復(fù)，施工由潛水員進(jìn)行勾縫修復(fù)，施工過程全程攝影，保證修復(fù)質(zhì)量。

3.1.2 水上墩臺修復(fù)

水上墩臺采用M15水泥砂漿進(jìn)行勾縫修復(fù)，施工人員由橋面搭設(shè)吊架進(jìn)行修復(fù)。

3.1.3 墩臺帽修復(fù)

橋墩墩帽局部位置存在混凝土蜂窩麻面、剝落、局部擠碎開裂等現(xiàn)象，墩臺帽為素混凝土，采用常規(guī)混凝土修補，裂縫采用噴涂超高韌性水泥基復(fù)合材料處理，拱腳處將拱肋鋼板在拱腳處進(jìn)行向下延伸擴大，確保連接質(zhì)量。

3.2 雙曲拱橋主拱圈加固修復(fù)

主拱圈加固主要包括拱肋加固修復(fù)、拱波加固修復(fù)、橫梁加固修復(fù)、腹拱加固修復(fù)等。

3.2.1 拱肋加固修復(fù)

拱肋是雙曲拱橋的主要承重構(gòu)件，也是該橋加固的重點，鑒于拱肋主要病害為裂縫，同時鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土剝落、露筋，除對其進(jìn)行常規(guī)修補外，還必須采取進(jìn)一步的加固措施，才能提高其耐久性，延長使用年限，根據(jù)計算決定對所有主拱肋進(jìn)行外包U型鋼加固，U型鋼板厚度為1 cm，鋼材采用Q355B。外包鋼板施工前安裝橋面反向支架施工平臺，施工全部采用人工施工，鋼結(jié)構(gòu)采用場地內(nèi)加固，嚴(yán)禁在橋梁區(qū)域內(nèi)現(xiàn)場加工，確保施工安全的同時不污染水體。

3.2.2 拱波加固修復(fù)

直接承受車輛荷載的拱波普遍存在縱向開裂、滲水的病害，表面已被碳化嚴(yán)重。決定對拱波進(jìn)行常規(guī)混凝土修補，裂縫處理和噴涂超高韌性水泥基復(fù)合材料，同時對拱波進(jìn)行粘貼鋼板加固，拱波目前寬為30 cm，粘結(jié)鋼板采用10 cm寬，0.8 cm厚的Q355B鋼材，和拱肋鋼板連接為整體。

3.2.3 橫梁加固修復(fù)

橫梁起到提高拱肋協(xié)同受力和穩(wěn)定性的雙重作用，老橋原橫梁采用預(yù)制基吊裝，橫梁和主拱肋之間采用后澆，后澆混凝土露筋、蜂窩麻面現(xiàn)象嚴(yán)重，安全隱患較大。主要加固方式是對橫梁進(jìn)行常規(guī)混凝土修補、噴涂超高韌性水泥基復(fù)合材料。同時在橫梁底部增設(shè)一通長鋼板將5個拱肋連通，鋼材采用Q355B。為了進(jìn)一步增加拱肋的穩(wěn)定性和協(xié)同受力，在橫梁之間再增設(shè)一道HW型鋼和拱肋鋼板連接，HW型鋼尺寸采用200 mm×200 mm×8 mm，鋼材采用 Q235B。

3.2.4 腹拱加固修復(fù)

腹拱存在裂縫、滲水等病害，表面碳化嚴(yán)重，初步設(shè)計為拆除重建，但橋面鋪裝拆除后，發(fā)現(xiàn)腹拱頂部為全部現(xiàn)澆混凝土，整體性較好，未發(fā)現(xiàn)裂縫，鑒于實際情況，后期調(diào)整了設(shè)計方案，將原拆除重建調(diào)整為表面常規(guī)修復(fù)，腹拱圈頂裂縫采用灌縫及粘貼碳纖維布加固處理。

3.3 雙曲拱橋拱上建筑加固修復(fù)

雙曲拱橋拱上建筑加固修復(fù)主要有橋面修復(fù)、護欄修復(fù)及橋面排水修復(fù)。

3.3.1 拱上建筑病害構(gòu)件清理拆除

橋面有嚴(yán)重的水損害，橋梁欄桿為老式混凝土立柱式護欄，且年久失修，基座混凝土強度偏低，缺乏防撞功能（見圖2），為了橋梁運行安全考慮，決定拆除橋面鋪裝、部分拱腹填料、欄桿和欄桿基座，拆除部分拱上建筑換填泡沫輕質(zhì)混凝土，既能提高橋梁承載能力又能達(dá)到橋梁加固前后恒載的平衡，對整座橋梁非常有利。鑒于雙曲拱橋的特殊性，拱上建筑病害構(gòu)件清理拆除易發(fā)生拱橋失穩(wěn)，因此拆除必須遵循平衡對稱原則。

首先對橋面混凝土鋪裝拆除，嚴(yán)格按照兩階段拆除順序：第一階段拆除腹拱圈頂部橋面鋪裝，以平衡重量的增加，第二階段剩余橋面鋪裝待主拱圈鋼結(jié)構(gòu)加固完成，拆除倒掛腳手架后進(jìn)行，由整橋中間3#墩開始，分2組對稱同時進(jìn)行，采用切割機將橋面鋪裝混凝土切割成1×0.5 m的塊，用人工將鑿出的混凝土碎塊及時清運出橋面;再次進(jìn)行拱腹填料拆除，由每孔中間向兩側(cè)，12組人員同時、對稱、平衡進(jìn)行拆除;最后進(jìn)行欄桿及欄桿基座拆除，采用繩鋸將欄桿立墻及欄桿從中間向兩側(cè)分段割除，割除后用人工取出分段欄桿，及時運走。

3.3.2 橋面修復(fù)

拱腹填料拆除完成后，噴涂高韌性混凝土增加混凝土保護層，同時兼顧防水，然后回填干容重等級為A06的CF1.0輕質(zhì)混凝土，再澆筑18 cm的C40鋼筋混凝土橋面。

3.3.3 護欄修復(fù)

橋面鋪裝施工的同時，確保欄桿基座和新澆筑混凝土橋面連接成整體，安裝等級為SB級的鋼結(jié)構(gòu)防撞安全護欄。

3.3.4 橋面排水修復(fù)

原橋每跨在跨中和跨尾均設(shè)置了一個橋面直排的泄水孔，考慮橋面水直排對水庫水質(zhì)有影響，為達(dá)到環(huán)保要求，采用預(yù)埋 UPVC 作為泄水管，橋梁外側(cè)設(shè)置UPVC管將雨水收集，排至南側(cè)橋臺外的雨水花園，經(jīng)雨水花園凈化水質(zhì)后排入水庫區(qū)域。

4 維修加固效果

在下坂大橋維修加固過程中未發(fā)生環(huán)保和安全事故，符合預(yù)期設(shè)計環(huán)保和安全要求。根據(jù)委托蘇交科集團檢測認(rèn)證有限公司出具的《郎坑至下坑公路下坂大橋維修加固工程質(zhì)量檢測報告》[3]，加固完成后動靜載試驗及其他各項實體指標(biāo)明顯好于加固前，橋梁承載能力有一定的提升，老橋維修加固達(dá)到設(shè)計預(yù)期效果，見圖2、圖3。

5 結(jié)束語

下坂大橋雙曲拱橋加固維修通過方案比選采用主拱肋外包鋼板+常規(guī)修復(fù)方式，采用全人工配合小型機械設(shè)備的方式，極大降低了一級水源保護區(qū)內(nèi)施工的環(huán)境污染風(fēng)險，保護了一處類似古跡的優(yōu)美橋梁，在一定程度上減小了施工成本，簡化了施工程序，降低施工難度及安全風(fēng)險，解決了跨一級水源保護區(qū)施工難題。故具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，可為同類型跨越一級水源保護地的雙曲拱橋加固維修工程提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)： JTJ/T.H21—2011[S].北京：人民交通出版社， 2011.

[2]新昌縣下坂大橋特殊檢測報告[R]. 上海：上海同濟檢測技術(shù)有限公司， 2020.

[3]郎坑至下坑公路下坂大橋維修加固工程質(zhì)量檢測報告[R]. 南京：蘇交科集團檢測認(rèn)證有限公司， 2022.