橋面裂縫的防治措施

史嬌

（江西省宜春公路局豐城分局，江西 宜春336000）

1 裂縫的類型

1.1 表面龜裂

砼板面的表面裂縫主要是由砼混合料的早期過(guò)快失水干縮和碳化收縮引起的。砼混合料發(fā)生分層離析而形成表層泌水。其結(jié)果使砼表面含水量增加，當(dāng)表面水的蒸發(fā)速度比泌水速度快時(shí)，水的蒸發(fā)面就會(huì)深入到混合料之內(nèi)，形成較凸面壓力大的凹面，同時(shí)固體顆粒間產(chǎn)生毛細(xì)管張力；當(dāng)砼表面尚未充分硬化，不能抵抗這一張力時(shí)，砼表面則發(fā)生裂縫。這種塑性裂縫的發(fā)生時(shí)間，大致與泌水消失時(shí)間相對(duì)應(yīng)，在砼澆筑數(shù)小時(shí)，砼表面將出現(xiàn)細(xì)微的龜裂。另外砼的碳化收縮也會(huì)引起砼表面龜裂，當(dāng)砼的水泥用量較低，水灰比較大時(shí)空氣中的CO2易滲透到砼中，與其中的堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鹽和水，并造成表面裂縫：

1.2 貫穿裂縫

1.2.1 橫向裂縫

導(dǎo)致砼路面出現(xiàn)橫向裂縫的原因較多，大致主要有以下幾個(gè)方面：

(1)干縮裂縫。當(dāng)砼中的水在砼硬化過(guò)程中失水時(shí)，水泥漿體就會(huì)引起收縮。當(dāng)這種收縮受到限制時(shí)，將產(chǎn)生收縮應(yīng)力。處于限制狀態(tài)下的砼結(jié)構(gòu)當(dāng)砼本身的抗拉彈性應(yīng)變?chǔ)舝以及徐變應(yīng)變?chǔ)與兩者與砼硬化干燥過(guò)程中的自由收縮率εf不相適應(yīng)即k·εf=εr+εc時(shí)，砼才會(huì)發(fā)生裂縫。其中砼的單位用水量越小，εf越小。但實(shí)際施工中，過(guò)小的單位用水量，無(wú)法滿足施工要求。因而在實(shí)際施工中，通常以縮小側(cè)限系數(shù)K為目的，即采用設(shè)置接縫的方法來(lái)緩和約束，以避免裂縫的產(chǎn)生。

(2)冷縮裂縫。和一般材料一樣，水泥砼具有熱脹冷縮功能，在水泥的水化過(guò)程中，放熱速度初始較慢，25min后增溫，大約在水泥終凝后12h的水化熱溫度達(dá)到80℃～90℃，使內(nèi)部砼產(chǎn)生顯著的體積膨脹，而板面溫度隨著晚上氣溫降低、濕永養(yǎng)護(hù)而冷卻收縮，致使砼內(nèi)部膨脹，外部收縮，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力：當(dāng)外部砼所受拉應(yīng)力一旦超過(guò)砼當(dāng)時(shí)的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，板塊就會(huì)產(chǎn)生裂縫或橫向斷裂此外從最高溫降溫，由于受到基層或已有硬化砼的約束力，在溫度下降時(shí)，不能自由收縮，也會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫大多是貫穿路面的，因此應(yīng)及時(shí)切縫，以避免裂縫的形成。

1.2.2 縱向裂縫

在路基砼路面或橋臺(tái)與路基連接段，如果填料土質(zhì)不均勻，溫度不均勻，膨脹土凍脹，壓實(shí)不均勻，則很可能導(dǎo)致路基支承不均勻。在路基稍有沉陷的情況下由于板塊自重和行車壓力的作用將產(chǎn)生縱向裂縫，且隨著雨水的浸入和浸泡，裂縫將加大。

2 橋面裂縫的原因

2.1 材料性質(zhì)引起的橋面裂縫及處治措施

無(wú)論是柔性還是剛性、半剛性橋梁，都離不開(kāi)各種材料的構(gòu)筑，最典型的就是瀝青、混凝土和鋼材。由于各種材料具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，而這些性質(zhì)幾乎都與橋面裂縫的生成有著直接或間接的聯(lián)系，因此材料對(duì)橋面裂縫的產(chǎn)生是不容忽視的一個(gè)因素。

2.1.1 由于混凝土而產(chǎn)生的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或橋梁內(nèi)部溫差產(chǎn)生時(shí)，混凝土將發(fā)生變形。目前橋梁橋面鋪裝多采用泵送混凝土工藝，為滿足泵送混凝土較大坍落度的要求，除摻外加劑外，還常用加大水泥用量和適當(dāng)加大水灰比的辦法，這兩者都是影響混凝土收縮的主要因素。水泥用量的加大使水化熱增大，引起行車道板和橋面鋪裝的溫差而產(chǎn)生變形約束，由于混凝土硬化初期的抗拉強(qiáng)度小，若收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度，則將導(dǎo)致混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生寬度較細(xì)且縱橫交錯(cuò)的龜裂狀裂縫。

2.1.2 由于瀝青而產(chǎn)生的裂縫

瀝青混凝土鋪裝面層具有平整度好、噪音小、施工便捷等特點(diǎn)，在橋梁施工實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。但瀝青面層也有怕水浸泡、易開(kāi)裂、使用壽命短的特點(diǎn)，各種氣溫的變化使瀝青表面與內(nèi)部形成溫差，瀝青面層愈厚，表面溫度愈低，面層溫差愈大，同時(shí)表面產(chǎn)生的溫度收縮應(yīng)力越大。一旦這個(gè)應(yīng)力超過(guò)瀝青面層某一薄弱面或薄弱點(diǎn)混合料的抗拉強(qiáng)度，面層的表面就首先開(kāi)裂。與半剛性橋面開(kāi)裂不同，瀝青面層所受到的拉應(yīng)力是上下大、中間小，在厚的瀝青面層下的半剛性基層不容易產(chǎn)生裂解，且半剛性路面的裂縫不容易反射使厚的瀝青面層貫通開(kāi)裂。

2.2 施工不當(dāng)引起的橋面裂縫

2.2.1 鋪裝層施工不當(dāng)在橋面鋪裝前未將梁表面的松散砂石粒、泥污等物清洗干凈，沒(méi)有在梁表面鑿毛，這些都大大降低了鋪裝層與梁面之間的粘聚力，破壞了混凝土的整體性，通車后車輪的劇烈沖擊和荷載的作用容易使橋面出現(xiàn)裂縫；在橋面鋪裝層施工中，因不當(dāng)操作造成梁表面高出設(shè)計(jì)標(biāo)高，或由于調(diào)整橋面縱橫坡等原因，造成了橋面鋪裝層厚度局部過(guò)薄，削弱了其剛度和承載能力，或由于綁扎和澆注混凝土?xí)r，受到施工人員、運(yùn)輸機(jī)械等的不當(dāng)壓力，導(dǎo)致緊貼梁面的鋼筋網(wǎng)走位，削弱其分布筋作用承受荷載的能力，尤其對(duì)于出現(xiàn)負(fù)彎矩的橋面鋪裝層，容易因此導(dǎo)致橋面裂縫的生成。

2.2.2 施工縫處理不當(dāng)

橋梁橋面施工時(shí)，應(yīng)盡量減少施工縫，每次作業(yè)的澆注長(zhǎng)度應(yīng)以施工縫設(shè)在墩臺(tái)頂位置來(lái)確定，當(dāng)橋面不寬時(shí)，以橋面整體一次性澆注為宜，橋面寬度較大的，可以劃分分割帶，但施工時(shí)施工縫的處理不當(dāng)如不按規(guī)范鑿毛等，將會(huì)使施工縫直接成為影響橋面平整的裂縫，同時(shí)在澆注混凝土過(guò)程中，出現(xiàn)間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或未按規(guī)定設(shè)置施工縫，這些都將嚴(yán)重影響混凝土的連續(xù)性和整體性。

2.3 荷載引起的橋面裂縫及處治措施

橋梁作為公路的一部分，往往肩負(fù)著關(guān)鍵地段的通達(dá)、流暢功能，必然承受著不亞于非橋梁路段的外部荷載壓力，由于橋梁本身在承受這些荷載之前已預(yù)加應(yīng)力，因此荷載對(duì)橋梁的影響是非常顯著的因素,這也是橋面裂縫產(chǎn)生的一個(gè)主要原因。

3 預(yù)防處置措施

3.1 設(shè)計(jì)上的措施

由于橋面越來(lái)越寬．而且橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)復(fù)雜，所以在設(shè)計(jì)上要對(duì)箱體進(jìn)行整體受力分析和剛度變化分析，對(duì)靠近支座一定范圍內(nèi)的箱體進(jìn)行抗彎、抗扭疊加分析與驗(yàn)算，適當(dāng)增加構(gòu)造鋼筋。還需要進(jìn)行橋面橫向不對(duì)稱荷載對(duì)箱體產(chǎn)生不利影響的受力分析。當(dāng)然盡可能從不同角度對(duì)應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行研究后復(fù)核，通過(guò)進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)證實(shí)設(shè)計(jì)是正確的后方可進(jìn)行施工。

另外，箱筋的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量做到制作和安裝方便，這樣才能保證施工質(zhì)量。使橋梁實(shí)際受力與設(shè)計(jì)相符合，通過(guò)對(duì)多座橋梁成功經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)的總結(jié)，認(rèn)為形成比較切合實(shí)際受力狀態(tài)的假設(shè)理論，是保證橋梁使用壽命的先決條件。

3.2 施工時(shí)需要注意的

橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量好壞，最終要看其施工質(zhì)量。所以現(xiàn)場(chǎng)施工管理水平鋪裝層裂縫的重要手段及鋪裝層裂縫的重要手段。

首先在施工過(guò)程中，要把好材料質(zhì)量這一關(guān)。除按操作規(guī)程施工外，要認(rèn)真做好鋼船骨架的制作與安裝，保證骨架就位的幾何尺寸符合設(shè)計(jì)要求，根據(jù)構(gòu)件的不同要求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的配合比。不同的配合比采取不同的施工程序，從而保證混凝土質(zhì)量及強(qiáng)度的均勻性和耐久性。

橋面鋪裝層施工質(zhì)量要好，橋面鋪裝層施工的關(guān)鍵是控制水灰比與含砂率。在安裝鋼船網(wǎng)時(shí)?？衫枚啼摻铑^支撐鋼船網(wǎng)，以防鋼筋網(wǎng)被踩壓到底層。另外，使用泵送混凝土澆注鋪裝層可減少施工車輛和施工人員的現(xiàn)場(chǎng)干擾，保證鋼筋網(wǎng)的有效位置。

要認(rèn)真驗(yàn)算支架的穩(wěn)定性，并采取相應(yīng)的措施防止支架下沉和變形。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的拆架程序，認(rèn)真做好整個(gè)拆架過(guò)程中的每一步工作，防止拆架產(chǎn)生過(guò)大的瞬時(shí)荷載，引起不應(yīng)有的施工裂縫。

為減少控制橋面裂縫的發(fā)生，要認(rèn)真抓好每一工序的施工質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際情況，確定合理的工期。在已定工期的前提下安排好施工程序，從而保證結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用安全。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁橋面裂縫不僅影響梁的受力性能，同時(shí)也會(huì)影響鋼筋的銹蝕，進(jìn)而影響箱梁的物理力學(xué)性能，從而影響橋梁的工作性能。所以必須從設(shè)計(jì)上采用科學(xué)的施工方法以及先進(jìn)適用的建材料。也希望通過(guò)橋梁設(shè)計(jì)、施工能對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范、施工規(guī)范以及驗(yàn)收規(guī)范方面作一些合理的修訂，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。

[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTJ041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.北京：人民交通出版社.2000

[2]交通部公路工程總公司.公路施工手冊(cè),橋涵：下冊(cè)北京：人民交通出版社.2003