橋梁施工裂縫成因分析

鄧敬源

【摘 要】文章結(jié)合某橋梁工程實(shí)例，通過對橋梁施工中常見裂縫進(jìn)行分類及針對地基形變、荷載、溫度變化、鋼筋銹蝕等裂縫成因分析，采用樁基礎(chǔ)施工技術(shù)、墩柱、臺身施工技術(shù)及鋼筋焊接施工技術(shù)加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，處理及防范施工裂縫，延長橋梁使用壽命。

【關(guān)鍵詞】橋梁施工；裂縫；成因；措施

【中圖分類號】U445.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）09-0129-03

隨著交通需求量不斷增長，政府加大了對道路橋梁工程的建設(shè)力度。長期以來，諸多道路橋梁施工采用的技術(shù)不成熟，質(zhì)量控制不到位，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)裂縫與質(zhì)量病害，不僅影響了人們正常出行，也縮短了橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。對此，控制施工裂縫與防范施工質(zhì)量病害是橋梁道路工程施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 工程概述

本工程為全長達(dá)226.57 m的某大型立交橋，橋跨自東向西布置，主要由預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁、一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土“T”構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁幾部分組成，規(guī)格分別為1×20 m+（40 m+60 m+40 m）+3×20 m。按照工程設(shè)計要求，本橋梁兩側(cè)人行道與行車道分別寬1.0 m與15 m，橋面總寬度為18 m。另外，本橋梁上部結(jié)構(gòu)主跨、掛梁分別采用預(yù)應(yīng)力混凝土“T”構(gòu)（60 m）和裝配式鋼筋混凝土“T”形簡支梁（20 m）布設(shè)，主跨橫截面形式為分離雙箱單室式。該橋建成通車后，通過承載力、裂縫及外力損傷檢測，發(fā)現(xiàn)大橋存在結(jié)構(gòu)性裂縫，需大修或加固施工處理。

2 橋梁施工裂縫類型

該橋梁工程裂縫按縫寬分為微觀與宏觀兩種。宏觀裂縫通過肉眼可觀察，一般當(dāng)其寬度<0.3 m或0.2 m時，宏觀裂縫不會對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大危害，但需對該類裂縫事先加以控制，以防病害繼續(xù)蔓延與惡化。微觀裂縫在橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常存在，由于此類裂縫寬度一般<0.05 mm，故其無法用肉眼觀察。對于此類微觀裂縫而言，只要其結(jié)構(gòu)荷載保持在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值以下，則認(rèn)定其不會對整個橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害。表1數(shù)據(jù)所示為橋梁中容易產(chǎn)生裂縫的區(qū)域及各個結(jié)構(gòu)裂縫最大允許值[1]。

3 橋梁施工裂縫表現(xiàn)及成因

本案例橋梁工程施工裂縫具體表現(xiàn)及成因見表2。

3.1 因橋梁結(jié)構(gòu)地基形變產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫

本橋梁地基垂直方向不均勻沉降或基礎(chǔ)水平方向位移，致使整個橋梁結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)力不斷增大。當(dāng)其超過橋梁混凝土結(jié)構(gòu)抗拉力時，就會在橋梁中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫。

3.2 受運(yùn)動、靜止荷載及次應(yīng)力多重作用產(chǎn)生直接荷載裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁工程在次應(yīng)力和運(yùn)動及靜止作用下，會產(chǎn)生次應(yīng)力裂縫及直接荷載裂縫。另外，在橋梁工程施工中，不了解橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)測受力特點(diǎn)及不加限制將材料、施工工具等堆放于構(gòu)筑物中，或施工時忽視施工設(shè)計，隨意更改施工流程，也會改變橋梁整個結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)[2]。

3.3 因混凝土溫度徐變產(chǎn)生水化熱裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的特點(diǎn)，因此在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工中，內(nèi)部會產(chǎn)生很大的水化熱。當(dāng)外部與混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫差較大時，就會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)徐變。若施工處理技術(shù)工藝不科學(xué)，則會形成溫度應(yīng)力，一旦其超過混凝土自身的抗拉強(qiáng)度，則會導(dǎo)致橋梁混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

3.4 因鋼筋銹蝕產(chǎn)生保護(hù)層剝離裂縫

若橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層不足或混凝土質(zhì)量不高，二氧化碳等酸性氣體就會對橋梁鋼筋產(chǎn)生侵蝕作用，從而會降低分布于鋼筋周圍混凝土的堿度。與此同時，還會破壞鋼筋表面包裹的氧化膜，最終使鋼筋生銹。通常鋼筋銹蝕后其體積會變?yōu)樵瓉淼?～4倍，由此會形成很大的膨脹應(yīng)力，致使鋼筋混凝土保護(hù)層剝離或開裂。此外，橋梁混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕也會減小鋼筋的有效承載面積，降低整個橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的總體承載力，從而產(chǎn)生裂縫[3]。

4 橋梁施工裂縫防治施工

通過分析該工程橋梁常見4種施工裂縫及成因后，綜合采用如下施工對策進(jìn)行裂縫防治，有效控制了裂縫，從源頭上防止了不同種類的施工裂縫產(chǎn)生，減少了施工病害，取得了明顯的施工效益。

4.1 橋梁樁基礎(chǔ)施工

（1）護(hù)筒埋設(shè)。施工時采用4～8 mm的鋼板制作護(hù)筒，并在護(hù)筒上側(cè)開1～2個溢漿孔。護(hù)筒內(nèi)徑要大于鉆頭直徑100 mm；埋設(shè)護(hù)筒時，應(yīng)保證樁位與護(hù)筒中心偏差≤50 mm，并保證其高度滿足鉆孔內(nèi)泥漿面高度；在砂土中深度應(yīng)>1.5 m，在黏性土中深度應(yīng)>1 m。

（2）沖擊成孔。沖擊成孔作業(yè)前，要將足夠的水與黏土加入護(hù)筒內(nèi)，邊沖擊成孔邊加黏土造漿進(jìn)行護(hù)壁。在沖擊成孔作業(yè)時，為了防止斜孔與樁位偏移，應(yīng)使護(hù)筒中心與沖擊鉆相對應(yīng)，偏差≤20 mm為宜。隨后進(jìn)行小程度密集沖擊成孔，錘高度通常保持在0.4 ～0.6 m范圍內(nèi)即可。在此基礎(chǔ)上，添加泥漿護(hù)壁，密實(shí)擠壓孔壁。

4.2 橋梁墩柱、臺身施工

（1）橋梁墩柱與臺身施工前，應(yīng)編制專項模板支架結(jié)構(gòu)驗算書與施工技術(shù)方案，上報施工監(jiān)理審批。

（2）采用整體模板加強(qiáng)橋梁墩身線性控制，盡可能避免接縫。接縫施工時要墊橡膠條或海綿條緊固密封，安裝每節(jié)模板后，應(yīng)對模板平面尺寸、中心和頂面標(biāo)高進(jìn)行檢測。

（3）砼澆筑施工時，要隨時觀測與記錄位移情況，對橋梁墩身斜度或豎直度嚴(yán)格控制，一旦出現(xiàn)技術(shù)或質(zhì)量偏差，應(yīng)及時糾偏以防脹模。分層澆筑與砼振搗施工時，要每30 cm一層，連續(xù)振搗過程中，應(yīng)使振搗棒深入下層5 cm。

（4）采用剛模進(jìn)行橋梁支座墊石作業(yè)時，應(yīng)事先測量放樣。澆筑成型后，還要逐個復(fù)測，對支座墊層頂部標(biāo)高平整度進(jìn)行合理控制與檢查，不合格時應(yīng)返工處理。

4.3 橋梁鋼筋焊接施工

（1）焊接每批鋼筋前，應(yīng)結(jié)合實(shí)際焊接施工條件確定焊接參數(shù)并選擇合適的焊接技術(shù)工藝進(jìn)行試焊。與此同時，要對焊接接頭力學(xué)性能、外觀質(zhì)量進(jìn)行測驗與觀察。試焊質(zhì)量達(dá)標(biāo)后正式進(jìn)行焊接作業(yè)，正式焊接作業(yè)過程中，要防范嚴(yán)寒及雨水、大風(fēng)等。

（2）采用閃光對焊、電渣壓力焊、氣壓焊或電弧焊等方式焊接鋼筋接頭。

（3）電弧焊宜采用雙面焊縫，當(dāng)雙面焊無法施焊時，應(yīng)使用單面焊縫。雙面焊縫和單面焊縫中的電弧焊接接頭的焊縫長度分別應(yīng)>5 d和10 d。與此同時，鋼筋彎曲處與電弧焊接處的距離應(yīng)>10 d[4]。

5 結(jié)語

綜上所言，若橋梁工程施工時采用的技術(shù)方法不科學(xué)或施工質(zhì)量控制不到位、施工后期養(yǎng)護(hù)管理不當(dāng)，會導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫，縮短使用壽命，加速結(jié)構(gòu)劣化與病害問題惡化。本文通過對某橋梁各個構(gòu)件裂縫寬度允許值進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)的橫向與縱向裂縫，針對地基形變、荷載、溫度變化、鋼筋銹蝕引起的橋梁裂縫，最終通過埋設(shè)護(hù)筒、沖擊成孔等樁基礎(chǔ)施工技術(shù)和墩身線形控制、砼澆筑、支座墊石施工等墩柱、臺身施工技術(shù)及鋼筋焊接施工技術(shù)進(jìn)行裂縫處置，使該大橋的橫向與縱向裂縫得到有效控制，提高了施工效益，減少了裂縫等施工病害，延長了橋梁使用壽命。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]寇筆鋒.橋梁施工技術(shù)及裂縫成因研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2017，33（5）：149-150.

[2]陳思源.淺談橋梁施工裂縫問題成因及應(yīng)對措施[J].綠色環(huán)保建材，2017，10（5）：87.

[3]洪建云，秦平.橋梁施工技術(shù)及裂縫成因[J].交通世界，2017，36（18）：116-117.

[4]劉軍，蔣姍.橋梁施工技術(shù)、裂縫成因問題分析和解決對策[J].交通世界，2017，37（24）：102-103.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]