探析公路橋梁施工中裂縫的成因及防治

彭利煌

蕉嶺縣交通運(yùn)輸局 514100

【摘 要】橋梁裂縫在公路橋梁施工過程中無法避免，如何減少裂縫問題的出現(xiàn)，不僅可以延長橋梁的使用壽命，對人民群眾的安全也提供了一個良好的保障。針對裂縫問題的嚴(yán)重性，我們要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的工程技術(shù)，借鑒成功經(jīng)驗彌補(bǔ)自身的不足，提高橋梁施工的安全保障，減少甚至杜絕裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。本文結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析探討。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁；混凝土裂縫；原因；解決對策

1.公路橋梁裂縫問題的危害

施工裂縫最大的問題就是使公路橋梁發(fā)生滲漏，且一般滲漏的后果表現(xiàn)在兩方面，首先一方面基于壓力水的作用，使得裂縫可能會逐漸地擴(kuò)寬和發(fā)展，與此同時加上混泥土的碳化最終可能導(dǎo)致加劇混泥土收縮開裂的情形進(jìn)而使得混凝土結(jié)構(gòu)物處于崩潰和破壞的狀態(tài)；其次另一方面是當(dāng)公路橋梁混凝土內(nèi)部有水滲透進(jìn)來時，有可能破壞混凝土的水解，進(jìn)而使得混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞。公路橋梁中裂縫的存在，使得空氣中的二氧化碳能夠輕易的進(jìn)入到混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，即裂縫中例如水泥等水化產(chǎn)物與二氧化碳之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而形成碳酸鈣?；炷撂蓟F(xiàn)象是對鋼筋的一種極大損害，不僅會導(dǎo)致混凝土的堿度降低，如果一起滲入進(jìn)來的還有空氣和水，經(jīng)過這一系列的相互作用最終會導(dǎo)致鋼筋產(chǎn)生銹。

2.案例分析

2.1工程概述

地處某省公路上的一座橋梁，該橋全長750m，上部結(jié)構(gòu)采用的是8m～30m的連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩臺，橋梁基礎(chǔ)為混凝土鉆孔灌注樁。該橋自2003年投入運(yùn)營以來，已使用接近10年，通過前期對橋梁進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，橋身多處出現(xiàn)各種不同形式的裂縫。

2.2裂縫位置及現(xiàn)象

（1）箱梁底板。經(jīng)檢測該橋梁的箱梁底板位置處，僅橫向裂縫就有10條左右，全長共計7200mm，其中有9條總計約6800mm的超限裂縫，其最大寬度為1.5mm；縱向裂縫共計115條，約為523152mm，其中有47條約399878mm的超限裂縫，其最大寬度為1.5mm。

（2）箱梁腹板。在該位置處的豎向裂縫共計49條，全長總計50430mm，其中最大裂縫的寬度約為0.8mm，并且有些局部裂縫呈豎向貫通排列；縱向裂縫總計21條約32640mm，其中有7條共計9120mm的超限裂縫，最大裂縫的寬度約為0.3mm左右。

（3）箱梁橫隔板。該部位的橫向裂縫僅有1條，全長總計498mm；豎向裂縫總計89條，全長共計88796mm，其中超限裂縫86條。下面本文根據(jù)該橋梁的檢測數(shù)據(jù)，對其裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行系統(tǒng)分析。

3.公路橋梁裂縫的成因

3.1施工因素

除了原材料配置因素外，施工過程中攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)等工序操作不當(dāng)、落實(shí)不到位也是導(dǎo)致裂縫問題出現(xiàn)的重要因素。比如，混凝土攪拌過程中如果沒有按照規(guī)定順序向攪拌器中投入原材料，加上攪拌時間把握不當(dāng)?shù)?，都會影響混凝土施工質(zhì)量。另外，如果澆筑過程中沒有采用分層澆筑方式、振搗操作不當(dāng)，產(chǎn)生了離析現(xiàn)象的話也會使緩凝土出現(xiàn)裂縫問題，等等。

3.2荷載問題

由荷載而引起的裂縫是比較常見的裂縫之一，究其原因主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是在施工機(jī)具、材料進(jìn)行堆放時，比較隨意，超過了承載的范圍；二是對預(yù)制結(jié)構(gòu)的受力情況了解不夠，在起吊、運(yùn)輸或安裝等過程中具有較大的隨意性；三是沒有嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，沒有嚴(yán)格遵循施工程序，擅自更改順序，有的甚至改變了結(jié)構(gòu)受力模式。

3.3收縮引起的問題

在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標(biāo)號及用量、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護(hù)方法、外界環(huán)境、振搗方式及時間。

3.4溫度因素

混凝土具有熱脹冷縮的特性，當(dāng)其外部環(huán)境或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時就會變形，進(jìn)而產(chǎn)生溫差裂縫。施工過程中及施工后，對混凝土養(yǎng)護(hù)不足，由于混凝土存在水化熱，或者冬季施工時，養(yǎng)護(hù)不足時容易造成混凝土內(nèi)外溫差過大，從而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。太陽暴曬或者驟然降溫也是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫差裂縫的常見原因。

4.對裂縫的質(zhì)量控制措施

4.1優(yōu)選施工方案

采取良好的施工方案，對控制混凝土裂縫有很大的關(guān)系。施工方案主要應(yīng)確定一定的澆筑量，施工縫間距、澆筑時間、位置及構(gòu)造、振搗和運(yùn)輸?shù)?。一次澆筑長度由垂直施工縫分割，最好是設(shè)置在變截面處或承力較小的部位。水平施工縫位置的設(shè)留也應(yīng)加以注意，一般來說，水平施工縫應(yīng)盡量留在變截面處，或遠(yuǎn)離受拉鋼筋部位而設(shè)在混凝土的受拉區(qū)，確定澆筑時間的原則應(yīng)盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的時間。如果必須在夏季施工，則應(yīng)采取材料降溫措施來控制混凝土入模溫度。

4.2施工過程中的荷載控制

1）由于結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生裂縫時常發(fā)生，首先要明確裂縫的類型和造成裂縫的真正原因，采取富有針對性的措施治理裂縫，減少損失。同時，要定期檢查橋梁的安全問題，盡量避免裂縫等問題的出現(xiàn)。2）對癥下藥治理裂縫是十分重要的。在治理過程中要綜合考慮結(jié)構(gòu)承載力、收縮、溫度變化等多方面的因素，避免再次出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。3）為了減少安全隱患，我們要適時檢測橋梁的強(qiáng)度和震動疲勞。制定系統(tǒng)全面的操作規(guī)范和懲處規(guī)定，規(guī)范施工人員的行為，盡量減少由于人為原因造成的橋梁安全問題。

4.3檢測溫度，降低溫度應(yīng)力所帶來的破壞性影響

在施工現(xiàn)場攪拌混凝土?xí)r必須實(shí)時監(jiān)測溫度、觀察溫度變化情況，并采取適當(dāng)?shù)慕禍卮胧┙档突炷羶?nèi)部溫度，夏季施工中降溫更為重要。除了混凝土攪拌過程中要監(jiān)測溫度變化，混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)工作中同樣需要監(jiān)測溫度，同樣要采取有效的降溫處理措施。比如，混凝土澆筑過程中應(yīng)盡量減少澆筑厚度，以免產(chǎn)生較大強(qiáng)度的溫度應(yīng)力效應(yīng)。由于澆筑厚度的減少可能影響到混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，為此，可以選擇減水劑等外加劑作為混凝土原材料，不僅利于增加強(qiáng)度，相對而言也減少了混凝土體積。

3.4由于收縮而導(dǎo)致的裂縫對橋梁的危害也很大

橋梁收縮類型不同，控制收縮的方法也有所不同。1）制定可行性較強(qiáng)的施工方案，考慮混凝土的最佳配合比，通過對比，選擇最終方案。從四個方面加強(qiáng)技術(shù)水平：①明確水灰比，②優(yōu)選水泥材料，③外加劑嚴(yán)格控制，④確保養(yǎng)護(hù)的溫濕度，提高混凝土的配合質(zhì)量。2）采用分層澆筑的方法，勻速攪拌和下料。3）預(yù)防收縮裂縫可以采用覆蓋保濕的辦法，既經(jīng)濟(jì)又有效，達(dá)到增減養(yǎng)護(hù)時間的目的。4）施工過程中態(tài)度要嚴(yán)謹(jǐn)，比如通過控制水灰比防止收縮裂縫。

4.3采用先進(jìn)工藝技術(shù)及時修復(fù)裂縫

1）對于嚴(yán)重裂縫采用灌漿修復(fù)法。該方法的操作主要是將漿液利用真空設(shè)備壓入裂縫，隨時間的推移漿液逐步硬化，并最后與混凝土形成一個穩(wěn)定性強(qiáng)的整體結(jié)構(gòu)，不僅密閉性能好而且還可以達(dá)到修復(fù)裂縫的目的。2）對于表面和深度裂縫進(jìn)行表面修復(fù)法。一般是在混凝土裂縫表面涂抹水泥漿進(jìn)行操作；對于有些工程則是采取涂抹環(huán)氧樹脂膠泥；若裂縫因為應(yīng)力繼續(xù)開裂則應(yīng)將玻璃纖維網(wǎng)格布粘附在裂縫表面來進(jìn)行裂縫修補(bǔ)。3）結(jié)構(gòu)加固法。結(jié)構(gòu)加固法主要是運(yùn)用于公路橋梁中由于存在某些裂縫而改變混凝土的結(jié)構(gòu)性能的裂縫。結(jié)構(gòu)加固措施可以對混凝土補(bǔ)強(qiáng)、增加混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力及加固支點(diǎn)等等。4）嵌縫修復(fù)法。具體操作是在混凝土的裂縫處開槽，并將止水材料填充在開好的槽內(nèi)，這樣不僅可以封堵裂縫，還可以平整裂縫外觀。

4.結(jié)語

總而言之，雖然路橋工程中混凝土結(jié)構(gòu)物很容易產(chǎn)生裂縫，但是大量的科學(xué)研究以及成功的工程實(shí)例都表明，只要我們高度重視公路橋梁過程中裂縫控制問題，盡可能地從源頭上嚴(yán)防裂縫的產(chǎn)生，加強(qiáng)施工管理。

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