橋梁裂縫成因及控制措施分析

馮仲彬，羅德銀

(中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081)

1 裂縫對(duì)橋梁工程的影響

橋梁工程都是使用周期較長(zhǎng)的工程，在完成工程建設(shè)以后，需要對(duì)工程進(jìn)行定期檢修和維護(hù)，從而使工程的使用壽命延長(zhǎng)，滿足使用年限要求。但隨著橋梁工程被使用的時(shí)間逐漸增加，工程本身的結(jié)構(gòu)會(huì)受到外界因素影響發(fā)生變化，裂縫也會(huì)隨之產(chǎn)生。事實(shí)上，大部分橋梁工程所產(chǎn)生的裂縫問(wèn)題都是在工程設(shè)計(jì)階段或施工階段就埋藏下的隱患。因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理或者是施工不到位，導(dǎo)致工程本身無(wú)法達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)受外界環(huán)境干擾后，產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。橋梁工程當(dāng)中的裂縫會(huì)對(duì)工程的使用性能產(chǎn)生影響，尤其是在陰雨天氣，過(guò)量的雨水會(huì)直接滲入到橋梁的主體結(jié)構(gòu)當(dāng)中，從而對(duì)橋梁材料產(chǎn)生腐蝕，擴(kuò)大裂縫范圍。除此之外，橋梁出現(xiàn)裂縫以后，受到季節(jié)變換干擾，溫度發(fā)生強(qiáng)烈反差也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展裂縫長(zhǎng)度或?qū)挾?，?duì)橋梁主體造成更加嚴(yán)重的破壞。長(zhǎng)期處于該種情況，橋梁的穩(wěn)定性受到影響，其使用壽命縮短，能夠承受的載荷重量也會(huì)下降。

2 橋梁施工裂縫類型

根據(jù)收集的已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的橋梁工程資料來(lái)看，目前工程當(dāng)中的裂縫類別眾多，最為常見(jiàn)的包含八字形、X形、垂直型以及水平型。

八字形裂縫的主要形態(tài)是裂縫的延伸狀態(tài)呈現(xiàn)出八字，其會(huì)對(duì)道路橋梁的主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。而之所以會(huì)出現(xiàn)該類別的裂縫，主要是在工程施工期間所選擇的施工材料沒(méi)有達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，道路橋梁的主要施工材料就是鋼筋混凝土，但如果在進(jìn)行混凝土配比過(guò)程中沒(méi)有完全調(diào)配好材料，就會(huì)使混凝土的質(zhì)量無(wú)法滿足工程建設(shè)要求，混凝土很容易受到外界環(huán)境影響而發(fā)生變形，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫情況。

X形裂縫是比較復(fù)雜的一種裂縫，其主要是出現(xiàn)在橋梁個(gè)工程的橋墩位置，因?yàn)樵撐恢门c橋面連接，因此維護(hù)人員在維護(hù)過(guò)程中很難發(fā)現(xiàn)，也很難維護(hù)。該種裂縫的深度并不固定，因此即便是發(fā)現(xiàn)裂縫產(chǎn)生也很難判斷裂縫的深度情況。而該種裂縫之所以會(huì)產(chǎn)生，主要是因?yàn)樵摬糠值慕ㄖ牧蠌?qiáng)度較弱，且受到冷熱交替環(huán)境影響，最終產(chǎn)生裂縫。

垂直型裂縫是比較常見(jiàn)的裂縫類型，其主要出現(xiàn)在橋梁結(jié)構(gòu)之間，因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)在前期間隙比較小，而后期卻受到環(huán)境影響而逐漸擴(kuò)大，從而產(chǎn)生垂直裂縫。該種裂縫在產(chǎn)生期間可以通過(guò)維修的方式進(jìn)行補(bǔ)救，但如果發(fā)現(xiàn)時(shí)間比較晚，裂縫逐漸擴(kuò)大會(huì)引發(fā)其他裂縫的產(chǎn)生。

水平裂縫主要出現(xiàn)在橋面上，其主要是因?yàn)槭┕きh(huán)節(jié)計(jì)算發(fā)生失誤，導(dǎo)致水平面的載荷能力較弱。當(dāng)橋面上的重量相對(duì)集中時(shí)，水平裂縫就會(huì)產(chǎn)生。如果在初期發(fā)現(xiàn)水平裂縫并及時(shí)處理，能夠改善裂縫對(duì)橋梁造成的損傷。

3 橋梁裂縫產(chǎn)生的原因

橋梁裂縫產(chǎn)生的原因主要集中在施工選材、載荷設(shè)計(jì)以及水壓因素三個(gè)方面。下文將就這三個(gè)原因詳細(xì)分析。

從施工選材的角度來(lái)講，橋梁工程的材料選擇對(duì)工程質(zhì)量至關(guān)重要，因?yàn)楣こ瘫旧淼闹黧w結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土，尤其是混凝土材料，因此在施工之前就需要做好混凝土材料選擇。但是，在不同的橋梁工程中其需要選擇的混凝土規(guī)格不同，如果在材料選取期間不加以管理，很容易出現(xiàn)選擇混凝土顆粒過(guò)大或者是過(guò)小的情況，導(dǎo)致其無(wú)法按照施工需求配置出合適粗細(xì)的混凝土?；炷帘旧淼馁|(zhì)量已經(jīng)不符合規(guī)格，將該種材料澆筑到橋梁工程的主體結(jié)構(gòu)當(dāng)中，自然也會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)表面不平整的情況，工程施工裂縫也會(huì)因此產(chǎn)生。

從載荷設(shè)計(jì)的角度來(lái)講，工程施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要依據(jù)工程所在區(qū)域內(nèi)的交通壓力情況來(lái)判定工程需要承載的重量情況，并以此作為工程載荷總量的設(shè)計(jì)依據(jù)。車輛經(jīng)過(guò)公路或者是橋梁表面必然會(huì)產(chǎn)生載荷值，如果初期設(shè)計(jì)階段所考量的載荷總量并不符合實(shí)際載荷需求，那么當(dāng)載荷重量集中，道路或橋梁表面就會(huì)發(fā)生變形的情況。除此之外，如果載荷過(guò)高，工程表面會(huì)發(fā)生不同程度的沉降，因此出現(xiàn)積水的情況，而如果水滲入到工程主體當(dāng)中，必然會(huì)對(duì)基礎(chǔ)材料產(chǎn)生破壞，造成基礎(chǔ)材料流失，此時(shí)工程表面強(qiáng)度因此降低，裂縫產(chǎn)生的速度加快，擴(kuò)大的速度也會(huì)隨之提升。

從水壓因素來(lái)講，水壓產(chǎn)生以后，橋梁表面的瀝青會(huì)因此而遭受破壞，進(jìn)而出現(xiàn)掉落的情況。水壓的出現(xiàn)會(huì)促使瀝青混合料的黏合能力下降，進(jìn)而使更多的水分進(jìn)入到瀝青混合料的空隙當(dāng)中，對(duì)工程表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，促使工程表面出現(xiàn)坑洞狀況，最終不可避免的衍生成為裂縫。

4 橋梁裂縫控制策略

從上述分析中已經(jīng)了解到裂縫會(huì)對(duì)工程產(chǎn)生的破壞情況，也了解到導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的主要原因。為了延緩裂縫延伸，減少裂縫產(chǎn)生頻率，在工程建設(shè)設(shè)計(jì)階段及施工階段需要制定明確的質(zhì)量控制策略，從而規(guī)避裂縫產(chǎn)生。

4.1 轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念，提升工程耐久度

為了控制橋梁工程的設(shè)計(jì)與施工裂縫，在設(shè)計(jì)階段就需要做好控制工作。一方面注重設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)變，汲取其他成功的橋梁工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)理論，選擇科學(xué)的施工流程，在工程開(kāi)始之前就設(shè)計(jì)出完善的工程管理體系，促使橋梁工程施工具備合理的借鑒依據(jù)。另一方面，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要考慮好工程的耐久度問(wèn)題。在工程竣工并投入到使用以后，其需要經(jīng)受往來(lái)車輛的壓力，自然環(huán)境的溫度變化，降雨降雪或者是地震等多種原因影響。而工程原本的耐久度設(shè)計(jì)也會(huì)因?yàn)樯鲜鲆蛩囟l(fā)生變化，最終出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題。可以說(shuō)，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，工程老化問(wèn)題是必須要面對(duì)的問(wèn)題。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要考慮解決該方面的問(wèn)題，既然無(wú)法避免工程老化，那么可以從延緩老化速度入手，選擇較好的施工材料，并且注重對(duì)工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。例如，設(shè)計(jì)人員結(jié)合橋梁工程所在地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、交通情況、人口流動(dòng)情況等因素，計(jì)算出合理的載荷值，并且加強(qiáng)對(duì)該工程的排水設(shè)計(jì)，避免水壓因素對(duì)工程產(chǎn)生影響，減少積水對(duì)工程的侵蝕。

4.2 強(qiáng)化施工管理，注重材料與工藝選擇

不僅設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的改善會(huì)對(duì)裂縫有明顯的控制效果，在施工環(huán)節(jié)做好施工管理工作，也能夠有效控制裂縫的產(chǎn)生。具體來(lái)講，施工單位需要采購(gòu)符合施工要求的施工材料，并且選擇優(yōu)質(zhì)的施工工藝。

材料管理在任何類別的工程項(xiàng)目中都屬于關(guān)鍵管理內(nèi)容，橋梁工程為了強(qiáng)化質(zhì)量更加需要注重該點(diǎn)問(wèn)題。管理人員需要在材料采購(gòu)階段就加強(qiáng)管理與監(jiān)督，考慮到設(shè)計(jì)圖紙當(dāng)中對(duì)于材料的要求，在購(gòu)買材料的時(shí)候就進(jìn)行多方對(duì)比，從中選出質(zhì)量上乘且能夠滿足施工需求的材料，不能因?yàn)橐桃饪刂乒こ坛杀揪瓦x擇標(biāo)準(zhǔn)較差的材料，避免對(duì)工程主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生影響。橋梁工程當(dāng)中最常見(jiàn)的施工材料就是鋼筋、混凝土或者是瀝青，在對(duì)該類別的施工材料進(jìn)行管理過(guò)程中需要做好定期檢驗(yàn)工作，確保購(gòu)買環(huán)節(jié)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并且在材料運(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn)以后進(jìn)行二次檢驗(yàn)，規(guī)避不良商家更換材料的問(wèn)題。而在進(jìn)行混凝土配比方面，也需要選擇有專業(yè)知識(shí)的人員進(jìn)行材料配比，規(guī)避配比結(jié)構(gòu)不合理的問(wèn)題，確保混凝土的顆粒大小符合澆筑需求。工藝選擇是在施工材料選擇完成以后的管理流程，主要是對(duì)施工行為進(jìn)行把控，從而避免因?yàn)槭┕ば袨椴缓侠矶斐傻牧芽p問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，依據(jù)特定的施工材料進(jìn)行工藝選擇，不管是混凝土材料還是路面鋪設(shè)材料都需要經(jīng)過(guò)攪拌工藝流程。而在該工藝流程選擇方面，需要做好嚴(yán)格的管理控制工作。例如，對(duì)瀝青及石料進(jìn)行攪拌過(guò)程中，需要在攪拌開(kāi)始之前就做好投放比例的設(shè)計(jì)，并且在攪拌期間保持對(duì)材料邊加熱邊攪拌的狀態(tài)，做好攪拌溫度的控制，避免溫度過(guò)高對(duì)混合材料的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，橋梁工程中之所以會(huì)出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，主要是因?yàn)槭┕挝徊](méi)有嚴(yán)格把控施工流程，而裂縫出現(xiàn)的位置又非常隱秘，通常會(huì)被工程維護(hù)人員忽視。在該種情況下，裂縫的危害越來(lái)越大，最終對(duì)道路橋梁的整體工程安全產(chǎn)生負(fù)面影響。施工單位需要在工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就著好資料收集，通過(guò)工程施工可行性評(píng)估設(shè)計(jì)出符合施工地點(diǎn)實(shí)際情況的工程，選擇合適的施工工藝，在施工環(huán)節(jié)也制定完善的管理制度，從而控制裂縫產(chǎn)生的頻率，規(guī)避裂縫對(duì)橋梁工程的危害。