道路橋梁施工裂縫問題成因分析及對策研究

王菁

（中土集團福州勘察設(shè)計研究院有限公司，福州350013）

1 引言

道路橋梁如果出現(xiàn)裂縫，橋梁的承重能力、使用壽命、抗震能力都會受到影響，控制好施工過程當中的裂縫問題，可以顯著提升橋梁施工質(zhì)量，延長橋梁使用壽命【1】。施工過程中，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫，就要進行及時的處理，避免裂縫由淺層擴展到深層。

2 道路橋梁施工裂縫問題的成因

2.1 選料不嚴問題

混凝土材料主要由水泥砂漿、骨料材料、礦渣材料等構(gòu)成，如果在施工準備的過程當中，使用的骨料顆粒過大，或者水泥砂漿的水灰比調(diào)整不當，就容易造成水泥砂漿的收縮比過大。當?shù)缆窐蛄旱谋砻娉霈F(xiàn)比較明顯的裂縫時，首先檢查組成材料，通過紅外探測、組分分析等方式，檢驗混凝土水泥砂漿的材料強度是否滿足工程施工計劃的相關(guān)要求。除此之外，還要對混凝土的外加劑進行檢驗。

2.2 設(shè)計結(jié)構(gòu)問題

道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計問題也是造成裂縫的重要原因之一，如果混凝土構(gòu)件的承載能力無法滿足建筑的整體承重要求，就會導(dǎo)致在施工的后期，由于混凝土構(gòu)件與地基結(jié)構(gòu)之間截面尺寸存在偏差，造成結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)裂縫。如果在模型架設(shè)的過程中，計算出現(xiàn)失誤，或者對材料使用的整體效果沒有進行一體化的衡量，也有可能會造成這種問題。

2.3 溫度差異問題

混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑施工的過程中，如果內(nèi)部溫度與外部溫度之間存在比較大的差值，也會造成混凝土構(gòu)件本身發(fā)生熱反應(yīng)，形成比較高的熱膨脹系數(shù)，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部結(jié)構(gòu)之間的收縮程度不一致，就會導(dǎo)致內(nèi)部的溫度升高，從而造成混凝土構(gòu)件表面的開裂問題。如果澆筑施工的時間過長，或者澆筑時間段內(nèi)氣溫過高等都有可能會造成這種問題。

2.4 水化熱反應(yīng)

道路橋梁的混凝土構(gòu)件中含有多種水和材料，這些材料在充分攪拌之后進行震蕩、澆筑。正是由于大量的水分存在，構(gòu)件內(nèi)部的化學(xué)成分會發(fā)生比較嚴重的催化反應(yīng)，甚至會出現(xiàn)局部過熱的現(xiàn)象，導(dǎo)致構(gòu)件的局部膨脹。尤其是在一些體積比較大的混凝土構(gòu)建當中，積累的熱量很難在短時間內(nèi)散失，這就導(dǎo)致內(nèi)外的溫度差值長時間得不到平衡。這種現(xiàn)象在水泥成分含量比較高的混凝土構(gòu)件當中比較常見。

2.5 結(jié)冰冷縮現(xiàn)象

凍脹問題是造成道路橋梁混凝土構(gòu)件表面發(fā)生裂縫的重要現(xiàn)象之一，尤其是在一些北方地區(qū)，施工溫度如果低于零度，混凝土構(gòu)件的表面就會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，而冰層的出現(xiàn)導(dǎo)致整個混凝土構(gòu)件的溫度出現(xiàn)分層，內(nèi)部的水分會快速地蒸發(fā)【2】。不同溫度層次的混凝土構(gòu)件水分含量不一致，這就導(dǎo)致整個構(gòu)件發(fā)生扭曲變形，從而出現(xiàn)比較嚴重的裂縫問題。

3 道路橋梁施工裂縫問題的處理對策

本文以錦宅村特大橋上跨鷹廈鐵路海滄支線聯(lián)立交工程為例，進行裂縫處理策略的相關(guān)分析。本工程橋梁長45m+78m+45m=168m，橋面總寬26m，橋墩高5～10m，投資額4 293萬元。合同段在主線K2+109附近上跨鐵路，范圍為錦宅村特大橋上跨鷹廈鐵路海滄支線連續(xù)梁上下部（含6號和9號過渡墩）及其附屬工程，以及鐵路附屬設(shè)備遷改防護等。上跨處鐵路與路線夾角42°，相交處鐵路里程約為K3+770，新建公路樁號為K2+109.265，交叉角度42°；交叉處另有一既有公路橋上跨鐵路，幾乎與鐵路正交，新建橋梁分別上跨鐵路和既有公路橋。

3.1 優(yōu)化道路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計

道路橋梁設(shè)計時綜合考慮經(jīng)濟與質(zhì)量因素，始終從提高橋梁的施工質(zhì)量入手，降低裂縫在構(gòu)件當中出現(xiàn)的頻率。要充分了解整個道路橋梁的各個參考因素，到實際的施工地點去進行考察，充分了解當?shù)氐奶鞖庖蛩?、環(huán)境因素、橋梁基礎(chǔ)因素等，根據(jù)實際的施工情況來進行橋梁的優(yōu)化設(shè)計。例如，本次工程中，主橋上部結(jié)構(gòu)采用45m+78m+45m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土懸澆連續(xù)箱梁，主橋箱梁采用雙箱單室截面，單箱頂寬12.75m，兩箱間后澆帶寬度0.5m，橋面總寬26m。

混凝土表面出現(xiàn)裂縫，則要進行綜合的原因分析，結(jié)合好橋梁的鋼筋布局參數(shù)，把握好整個施工總體要求的穩(wěn)定性參數(shù)，對橋梁混凝土構(gòu)件的寬度、承載能力做出優(yōu)化設(shè)計。在整體方案確定之后，可以在局部地區(qū)進行試驗，分析當前的設(shè)計結(jié)構(gòu)，是否可以滿足整體道路橋梁的承載力要求。

3.2 提高混凝土結(jié)構(gòu)與地基的適應(yīng)性

施工時要對混凝土構(gòu)件內(nèi)部的水化反應(yīng)進行相應(yīng)的控制。按照橋梁工程的整體結(jié)構(gòu)需要，對混凝土內(nèi)部的水化反應(yīng)進行觀測。綜合分析各種混凝土配比的相關(guān)方案，找出最適應(yīng)目前施工計劃的配比方式。既要避免混凝土等級過高、材料的強度過大，與施工的整體環(huán)境不相適應(yīng)，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。也要避免混凝土的強度過低，承載力達不到施工的整體要求，也不滿足整體施工的設(shè)計條件【3】。

3.3 科學(xué)調(diào)整施工材料

優(yōu)選施工材料是保障整個道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。在進行施工之前，要選擇供應(yīng)商提供的多種水泥材料和骨料材料，對各種添加材料的粒徑、硬度、具體密度進行細致的調(diào)整。根據(jù)整體施工方案中的要求，對混凝土材料的規(guī)格、數(shù)量、成本進行把控，優(yōu)中選優(yōu)，盡量根據(jù)歷史的施工經(jīng)驗，選擇最優(yōu)質(zhì)的施工材料。要做好施工材料的保管與存放工作，加強對倉庫的管理，避免材料由于被水打濕，被混入其他物質(zhì)，而造成材料的質(zhì)量下降。同時，還要控制好各種材料的拌和方式，控制好施工過程的溫度變化，例如，在骨料攪拌時加入冰水，避免水化反應(yīng)的產(chǎn)生。在冬季運輸時，適當提高混凝土的整體溫度，在夏季施工時做好保濕、降溫、遮陽工作等。

3.4 全面加強裂縫管控

施工團隊要加強與當?shù)貧庀蟛块T的聯(lián)系，了解施工過程當中的天氣變化，尤其是溫度變化、濕度變化、風力變化等，建立有效的應(yīng)急預(yù)案制度，避免裂縫的出現(xiàn)。施工團隊尤其要做好技術(shù)交底工作，提高對整體的裂縫風險意識，提高施工人員進行裂縫預(yù)防與裂縫處理的意識。在具體施工之前，要詳細審查施工設(shè)計圖紙，了解施工過程當中的各個混凝土構(gòu)件參數(shù)，嚴格按照施工設(shè)計圖紙當中的相關(guān)技術(shù)信息進行施工。

除此之外，還要嚴格進行后期養(yǎng)護。在施工結(jié)束之后，對混凝土構(gòu)件進行充分的保養(yǎng)。例如，灑水處理、控溫處理等，有效預(yù)防裂縫的出現(xiàn)。根據(jù)混凝土構(gòu)件的體積、密度等相關(guān)參數(shù)來制定具體的養(yǎng)護周期，并科學(xué)衡量養(yǎng)護的具體效果。

3.5 道路橋梁施工裂縫問題的加固對策

在找到原因之后，要對橋梁表面的裂縫進行加固處理，選擇與裂縫的長度、寬度、延續(xù)方向和深度相適應(yīng)的修補材料，進行填補施工。必要的時候，要采用外加劑分層填筑的方式，對已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫進行修補。修補之后，技術(shù)人員要再次對混凝土結(jié)構(gòu)進行保養(yǎng)，避免新的裂縫產(chǎn)生。

4 結(jié)語

綜上所述，做好道路橋梁出現(xiàn)裂縫問題的預(yù)防工作才是治本之策。從本文的分析可知，研究道路橋梁施工的裂縫成因及應(yīng)對措施，要加深對裂縫成因的理論分析，在施工實踐當中提升裂縫處理的效果。