分析橋梁施工裂縫的成因與對策

張國標

（安徽省南照淮河公路大橋管理處）

1 引言

在橋梁施工過程中混凝土裂縫問題對橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性構成了嚴重的威脅，以至于減少了橋梁的使用年限。所以橋梁施工中有關裂縫問題的研究非常重要的，要做好橋梁工程，那就需要將橋梁施工中有關裂縫問題的研究放在首位，同時將橋梁施工中裂縫問題的處理作為發(fā)展目標，這樣才能促進橋梁工程的建設。

2 橋梁施工裂縫的成因

由上文橋梁的裂縫檢測可知橋梁的裂縫多分布在以下幾個部位，其成因如下所示：

2.1 橋梁翼板和底板縱向裂縫

混凝土裂縫出現(xiàn)在橋梁的翼板的縱向位置多是由于在施工過程中對翼板施加預應力時角度存在偏差，使得內部鋼筋在橫向盲區(qū)位置出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象。而裂縫出現(xiàn)在橋梁底板位置則是由于混凝土澆筑時內外溫差未控制好，出現(xiàn)應力分布不均勻，應力在橋梁底板處有最大值。此外，如果在地板處布設的預應力鋼筋數(shù)量較少且厚度偏小，以及鋼筋的連接控制不好，則就算混凝土澆筑時能夠把內外溫差保證在一定范圍內，內部拉結筋未能提供有效的拉力，也會使混凝土開裂。

2.2 施工接縫處垂直裂縫

由于橋梁本身就比較長，因此在施工時整體完成澆筑工作不可能，施工只能分階段分節(jié)完成。在分節(jié)拼接澆筑時，使用掛籃工序未能嚴格按照施工規(guī)范，導致位移變形不達標，使得節(jié)點處的混凝土出現(xiàn)裂縫，裂縫多垂直分布。

2.3 鋼筋銹蝕引起的裂縫

大部分橋梁施工過程當中，使用材料幾乎都是混凝土，一旦混凝土保護層厚度不足或質量較差都會導致橋梁臺背會對結構產(chǎn)生負摩擦和推擠作用，而鋼筋一旦受到二氧化碳侵蝕下，就會導致鋼筋出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，而混凝土當中存在較高氯元素，最終導致鋼表面氧化膜破壞，很容易產(chǎn)生銹蝕反應。

2.4 載荷引起的裂縫

橋梁結構設計是非常關鍵，它主要通過當?shù)貭顩r進行設計，但是橋梁載荷一旦沒有足夠大，就會產(chǎn)生結構性裂縫，為了避免產(chǎn)生這些問題，需要在施工過程當中增加預拱形式，一旦出現(xiàn)載荷較大還會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫主要是橋梁設計之初不合理導致，同時也可能橋梁施工出現(xiàn)不合理現(xiàn)象，由于施工人員自身文化素質水平較低，針對設計圖紙不能及時理解，而設計圖紙在橋梁結構當中無法體現(xiàn)，就會產(chǎn)生裂縫，而這種載荷主要分為直接和間接，直接應力主要外部載荷導致，間接應力主要由于材料和溫度導致。

（1）施工階段。不加控制地放置施工的機具及材料；混凝土結構的受力圖式弄不清；在吊裝、翻轉、運輸、安裝沒有操作標準；施工流程私自更改，按照設計圖紙施工出現(xiàn)偏差，結構受力圖式的改變；結構的疲勞檢測沒被考慮等。

（2）運行階段。載重超標車輛同行；車輛、船舶的偶然破壞；風級過大、暴雪、地殼運動、意外爆炸等特殊情況。

外部荷載引起結構產(chǎn)生的次生應力造成的次應力裂縫，裂縫產(chǎn)生的原因如下：鑿槽、開洞、設置牛腿是路橋結構中常見的幾種工序，一般設計計算中很難找到契合的模型進行計算，布置受力鋼筋時通常依據(jù)經(jīng)驗來布置。研究證實，受力構件整體在被挖孔后，應力流將會繞著孔的四周，產(chǎn)生極大的應力集中。在長跨鋼筋混凝土連續(xù)梁中，在跨內考慮到鋼筋的受力情況有時需要截斷鋼束，則在錨固橫截面附近容易產(chǎn)生裂縫。另外結構的轉角處、斷面形狀突變處也是比較容易產(chǎn)生裂縫的部位。次應力在實際的項目工程中是造成荷載裂縫的最常見因素。次應力裂縫大多為張拉、劈裂、剪切特性，常出現(xiàn)在受剪區(qū)、受拉區(qū)或者易發(fā)生疲勞破壞的部位。

2.5 地基沉降引起的裂縫

地基基礎變形主要由于橋梁地基出現(xiàn)不均勻沉降，最終增加橋梁結構當中附加應力，容易對結構產(chǎn)生開裂，這種沉降原因在于橋梁施工之前對地質勘探力度不夠，資料不全；或者是在進行橋梁施工過程當中結構載荷存在較大差異，無法承受不均勻沉降，在同一個橋梁當中使用不同基礎也會導致裂縫產(chǎn)生。

3 橋梁施工裂縫處理措施

在橋梁施工過程中，混凝土的裂縫問題是不可能徹底解決的，因此一旦檢測出裂縫，并通過先進的技術確定裂縫的位置和情況，須及時的制定出科學有效的措施來防治裂縫問題繼續(xù)擴大，以下列舉了幾個施工中常用的處理措施：

3.1 優(yōu)化建設標準

在橋梁單位當中，優(yōu)化建設標準是減少混凝土裂縫的重要舉措，它包括有以下措施：①對材料的澆灌環(huán)境進行控制。要使得被澆灌材料在處理完工之后，形成的混凝土結構溫度保持穩(wěn)定。不過，為了確?；炷两Y構內部用料的均勻，在加工處理過程中，應該使材料相互之間完全的融合攪拌；②選擇合適的振動儀器和振動時間，以確保施工過程中沒有泄漏和振動；③控制澆筑層厚度和速度，以利散熱；④在混凝土振動初凝前，采用二次壓實和混凝土表面盡可能降低混凝土裂縫的發(fā)生率；⑤對混凝土結構的表面隔熱：進行隔熱是為了管控溫度降低的頻率，讓混凝土結構內外部之間的溫度差顯著降低，從而確保結構的穩(wěn)定性。

3.2 控制荷載裂縫

在現(xiàn)階段，由于鋼筋混凝土規(guī)范是基于特定的條件和功能來定的，鋼筋對銹蝕具有高度敏感性，需要充分考慮裂縫控制等級。荷載裂縫控制分為三個不同層次：①嚴禁構件開裂。任何開裂構件的使用都會導致混凝土裂縫的擴大。②保證部件不會有壓力集中。對于組件的選擇要考慮不開裂性能，適用標準拉應力條件的構件強度不得超過標準。③可使用有裂紋的零件，但應在最大壓力范圍內使用。

3.3 控制變性裂縫

溫度變化產(chǎn)生的溫度裂縫現(xiàn)象，應盡量避免溫度差的存在，因為一旦有洞，橋梁的安全就會受到威脅，在一般情況下，有應對這種情況的兩種主要措施，一是設置孔的角度，避免裂縫，然后能增加鋼筋數(shù)量。在鋼筋混凝土裂縫問題，主要以阻力為主要原則，這一原則將結構的最大剛性放大并拉伸，從而避免了裂縫的產(chǎn)生。這一原則則是呈相反的趨勢，降低整個橋梁設計的剛度并適應了地基變形。

3.3.1 降低混凝土成型時的實際溫度

在夏季施工時應禁止沙子和石料被陽光直接照射，必要時噴灑細水霧。同時，保證模具內部的通風，來加快熱量的散發(fā)。通過某些緩凝減水劑的滲透來避免水化熱的集中產(chǎn)生。

3.3.2 加強施工當中的溫度控制

橋梁施工過程當中需要將各項條件、空氣濕度、溫度材料性能對混凝土影響進行分析，采取最佳解決方案，這樣才能避免出現(xiàn)裂縫?；炷翝仓笠M行保溫和長期養(yǎng)護，緩慢降溫可避免混凝土內外溫濕度的突然變化。同時，要加強溫度控制，及時調整保濕養(yǎng)護的措施。

3.3.3 改善具體的約束條件

進行分層澆筑，合理設置一些施工縫和后澆帶，這樣既可以放寬具體的約束條件，又可以減少水化熱的聚集現(xiàn)象。

3.4 完善裂縫修補和處理

橋梁從設計之初到使用的整個過程內都需要將裂縫問題納入重點監(jiān)測項目當中，在對橋梁養(yǎng)護、檢查、維修當中這些都是必要工作步驟，一旦橋梁出現(xiàn)裂縫需要及時修補，避免產(chǎn)生更大裂縫，橋梁裂縫修補法中嵌縫封堵法、灌漿被廣泛使用，而表面修補法在不影響橋梁整體結構當中是成本比較低，所以根據(jù)橋梁裂縫大小及作用選擇最佳修補方法。橋梁裂縫修補如圖1所示。

圖1 橋梁裂縫修補

4 結束語

總之，混凝土裂縫是結構中常見的現(xiàn)象，裂縫可能導致施工質量的下降，為了提高施工質量，使施工質量得到全面提高，需要在施工過程中對裂縫問題進行進一步的研究。我們在以后的研究中，必須積極加強對混凝土施工質量的要求，并進行嚴格把關。這樣才能在很大程度上達到對混凝土施工裂縫的控制。混凝土施工裂縫的預防與控制工作不僅要嚴格保證混凝土結構滿足強度要求，還要保證溫度的穩(wěn)定性，還應加強原材料的準備工作，對絕熱溫度進行嚴格控制，以及實時維護，以確保混凝土高質量、高效率的施工。