公路橋梁工程施工中伸縮縫施工技術(shù)剖析

常林源

【摘 要】21世紀(jì)以來，中國正在以不容抗拒的姿態(tài)崛起，尤其是近幾年，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，且在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中投入的資源也越來越多。我國的基建速度讓世界各國望塵莫及，甚至有“9小時內(nèi)建成火車站”的壯舉，特斯拉CEO埃隆·馬斯克曾感嘆中國基建速度比美國快了100多倍?；?xiàng)目中，最重要的當(dāng)數(shù)公路和橋梁的建設(shè)，它們是建筑事業(yè)的基礎(chǔ)，肩負(fù)著連接各區(qū)域的重任，關(guān)系到國計(jì)民生問題。文章結(jié)合實(shí)際，剖析公路橋梁工程施工中的伸縮縫施工技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】伸縮縫施工技術(shù);公路橋梁工程;施工應(yīng)用;探析

【中圖分類號】U445.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-0132-03

近年來，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)取得了顯著成效，大量農(nóng)村人口涌入城市，造成城市人口劇增，這雖然帶動了我國經(jīng)濟(jì)的增長，但也帶來了新的挑戰(zhàn)，例如，對公路橋梁的規(guī)模和質(zhì)量要求不斷提升。此外，基建事業(yè)的飛速發(fā)展使得建筑行業(yè)供不應(yīng)求，因此建筑公司門檻降低，施工質(zhì)量問題頻出，尤其是公路橋梁開裂問題。為了提高公路橋梁施工質(zhì)量，減少開裂問題帶來的不便，可應(yīng)用伸縮縫施工技術(shù)。

1 保障公路橋梁工程施工質(zhì)量的重要意義

首先，公路橋梁是居民出行必不可少的基礎(chǔ)工程建設(shè)，同時承擔(dān)著對外交通的重任，唯有健全的公路橋梁體系才能夠保證進(jìn)出口貿(mào)易的平穩(wěn)發(fā)展，從而促進(jìn)城市的經(jīng)濟(jì)交流和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。其次，第三產(chǎn)業(yè)中占重要地位的旅游業(yè)的發(fā)展也依靠公路橋梁的輔助。眾所周知，旅游業(yè)是目前國家大力倡導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)，它的成本較低，對環(huán)境污染小，還能提供大量工作崗位，帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長，以最小的代價獲取最大的效益。然而很多偏遠(yuǎn)地區(qū)自然景觀秀美，但交通不便，無法吸引游客，也無法發(fā)展旅游業(yè)。最后，城市結(jié)構(gòu)布局和園林設(shè)計(jì)等也與公路橋梁建設(shè)密不可分。所以說公路橋梁是城市交通的基礎(chǔ)，能夠?yàn)槠渌ㄊ聵I(yè)提供基礎(chǔ)保障，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 公路橋梁裂縫問題的成因

2.1 橫向裂縫形成的原因

橫向裂縫主要是受到當(dāng)?shù)貧夂蜃兓绊懚纬傻模涫艿綔囟扔绊戄^大。目前我國公路橋梁大多采用較高的路基填土高度，而絕大多數(shù)公路基層都會采用半剛性結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖然有著諸如強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但其對于溫度變化的抵抗力很低，再出現(xiàn)較大溫差或是較低溫度時就會發(fā)生收縮，促使裂縫的產(chǎn)生[1]。

2.2 縱向裂縫形成的原因

縱向裂縫的成因有以下2種：第1種是施工過程中采用了不恰當(dāng)?shù)氖┕し绞剑瑢?dǎo)致公路留有縱向裂縫;第2種則是受到當(dāng)?shù)刈匀粭l件影響而產(chǎn)生。例如，在拓寬公路時，由于操作不當(dāng)，新舊路基無法完美契合，因而發(fā)生沉降，產(chǎn)生裂縫;又如，路基土較為濕潤，在公路建成通車后，靠近邊緣的部分由于車輛通過次數(shù)較少，因此能夠保留一部分水分，而公路中央水分迅速蒸發(fā)，之后不同位置路面的水平高度會發(fā)生改變，導(dǎo)致路面被拉裂。

3 公路裂縫的危害

3.1 破壞公路

首先，公路裂縫對于公路的破壞是毋庸置疑的，濕潤天氣必定會有水進(jìn)入裂縫，在低溫天氣，水結(jié)冰時體積膨脹，因此裂縫長度和寬度都會隨之增加，導(dǎo)致公路整體發(fā)脹，出現(xiàn)面層材料拱起、路面凹凸不平，長期得不到修復(fù)和治理的公路甚至?xí)霈F(xiàn)較大的坑凹，最后難以繼續(xù)使用。

3.2 埋下安全隱患，影響汽車通行

在汽車高速行駛時，一條裂縫可能改變汽車的運(yùn)動軌跡，若是路面上出現(xiàn)凸起和凹坑，對于司機(jī)而言可能造成滅頂之災(zāi)，尤其在光線較差的情況下。另外，不平整路面的動摩擦因數(shù)會增加，即變得更為粗糙，對車輪的摩擦力增大，進(jìn)而加重其磨損程度，減損使用壽命，人們長期通過有裂縫的路面，會蒙受一定的經(jīng)濟(jì)損失[2]。

4 伸縮縫施工技術(shù)在公路橋梁工程施工中使用的影響因素

由于鋪設(shè)公路橋梁時需用到混凝土技術(shù)，因此影響其伸縮縫的主要因素為溫度變化，而濕度也會影響其中鋼材的使用，另外空氣中雜質(zhì)過多也會加快橡膠材料老化;此外還有大量汽車通過，增加公路負(fù)載所導(dǎo)致的伸縮縫裝置角變位等問題。目前主要采用的無縫伸縮裝置適用于-25～60 ℃的范圍，我國大多數(shù)地區(qū)伸縮量小于50 mm的各種建筑結(jié)構(gòu)都能使用。

4.1 溫度影響

伸縮縫施工技術(shù)中所使用的材料主要分為3種，其中起到主要固定作用、保證結(jié)構(gòu)完整性的是混凝土與鋼材，二者對于外界溫度和濕度變化都較為敏感，容易因?yàn)橥饨鐥l件的改變而造成質(zhì)量下降。施工地出現(xiàn)較大溫差時，由于熱脹冷縮，金屬構(gòu)件長度、體積等會發(fā)生微小的變化，這種肉眼不可見的變化在施工過程中也會影響金屬構(gòu)件的性能，造成裂縫增大;另外，過于干燥的環(huán)境容易造成混凝土開裂，影響路面和橋面的美觀性與安全性，濕度過大又會使得金屬表面生銹，甚至造成脫落。

4.2 材料影響

4.2.1 混凝土特性

混凝土的化學(xué)本質(zhì)是一種凝膠，以水泥為主要凝膠材料，與砂石按照一定比例混合后加水?dāng)嚢铦仓?。水泥的主要化學(xué)成分是氧化鈣，這種物質(zhì)遇到水會發(fā)生化合反應(yīng)形成氫氧化鈣，反應(yīng)過程釋放大量熱，這就是混凝土澆筑過程中會產(chǎn)生大量熱的原因。在施工過程中，混凝土導(dǎo)熱性差和澆筑時產(chǎn)生熱量的特性會使其內(nèi)外產(chǎn)生較大溫差，造成開裂，影響正常使用[3]。這些裂縫無論是從數(shù)量上還是危害程度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于使用過程混凝土表面產(chǎn)生的裂縫，施工過程中稍有不慎，很可能導(dǎo)致路面和橋面二次開裂，造成不必要的麻煩。

4.2.2 混凝土中裂縫形成的原因

4.2.2.1 水泥水化過程釋放熱量

混凝土澆筑過程本身會產(chǎn)生大量熱，由于其透氣性差且內(nèi)部分子間距小，顆粒間幾乎沒有可容空氣通過的微小縫隙，不具備透氣性，而且這種由砂子、水泥等物質(zhì)混合形成的固體導(dǎo)熱性差，很難散熱，這部分熱量就會使得混凝土內(nèi)部溫度升高，而外部溫度與當(dāng)?shù)丨h(huán)境一致，內(nèi)外溫度不一致會導(dǎo)致混凝土表面開裂。

4.2.2.2 水分喪失引發(fā)的收縮

混凝土中必須保持一定的水分以供水泥硬化所需，在澆筑時往往會提供過量水分，隨著溫度升高，水分會自行蒸發(fā)。但若是有過多的水分蒸發(fā)，就會引起混凝土收縮，若是收縮完成后再吸收水分，又會導(dǎo)致體積迅速膨脹，產(chǎn)生大量裂縫。

4.2.2.3 外界氣溫驟變的影響

混凝土表面溫度會隨著當(dāng)?shù)赝饨鐨鉁氐淖兓兓?，即混凝土表面溫度與氣溫等同?；炷翝仓瓿珊蟊仨氝M(jìn)行養(yǎng)護(hù)，整個過程的時長視情況而定，一般為5～7 d，在這個過程中，若是外界氣溫驟變，則必定會引起混凝土內(nèi)外溫差劇增，表面產(chǎn)生大量裂縫。因此，在一些晝夜溫差較大的地區(qū)容易一夜之間引發(fā)混凝土開裂。

4.3 混凝土配置材料的選擇

用于伸縮縫施工中的混凝土有著區(qū)別于普通混凝土的本質(zhì)，并非只是在體積和長度、厚度上存在差異。最重要的區(qū)別在于此處使用的混凝土的厚度和表面積導(dǎo)致內(nèi)部散熱困難，因而極易產(chǎn)生裂縫。所以在選擇水泥種類時，要充分考慮澆筑后混凝土的抗拉強(qiáng)度等因素，選擇合適的材料，例如采用水化熱度較低的材料，減少水泥水化釋放的熱量，進(jìn)而為溫度控制工作提供便利，減少產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。還有應(yīng)當(dāng)在保證工程能夠保質(zhì)保量完成的前提下盡量用較少的水泥，并選擇適宜的外加劑，如減水劑，防止泌水現(xiàn)象對施工的影響，保證不發(fā)生二次開裂。

4.4 混凝土澆筑過程的溫度控制

4.4.1 材料的選擇與配置

應(yīng)當(dāng)在水泥強(qiáng)度足夠的前提下選擇水化熱較小的品牌，另外摻入外加劑，防止溫差過大。需要注意的是，在外摻膨脹劑時，要注意適當(dāng)減少減水劑的用量，保證均勻合適的配比。

4.4.2 分層進(jìn)行澆筑工作

混凝土在攪拌時，應(yīng)當(dāng)注意盡量保證勻速，向同一方向攪拌，在進(jìn)行澆筑工作時，為防止溫差過大，應(yīng)當(dāng)采用合理分層的方法，使得混凝土高度緩慢均勻上升。

4.5 混凝土的內(nèi)部溫度測量

在測量混凝土內(nèi)部溫度時，可選取無縫不漏水鋼管，密封后插入材料低端，澆筑工作完成后向鋼管內(nèi)部注入水或其他沸點(diǎn)較高的液體，再定期測量液體溫度，從而得知混凝土內(nèi)部溫度[4]。

4.6 鋼材的選擇

在選擇伸縮縫裝置使用的鋼材時，應(yīng)當(dāng)綜合考慮當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r、斷面部位尺寸、鋼材強(qiáng)度等因素，選擇最合適的材料，所購進(jìn)鋼材的性能必須符合我國發(fā)布的《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》等文件中的規(guī)定，不同情況下適用的鋼材如圖1所示。

伸縮裝置中使用的所有鋼材都必須滿足表面平整、光潔的條件，通體不得有較大凹坑、裂紋、氣泡等痕跡，更不能有機(jī)械損傷，斷面不可有大于0.5 mm的毛刺，必須保證平整光滑。

4.7 橡膠帶的選擇

伸縮裝置中的橡膠帶乃是伸縮性能的主要來源，承擔(dān)著十分重要的任務(wù)，其物理性能如硬度、拉伸強(qiáng)度等必須符合我國施工標(biāo)準(zhǔn)要求，另外根據(jù)施工當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，還需選擇具有強(qiáng)抗腐蝕性、耐鹽水性、耐油污性和抗老化性等特殊材料，防止橡膠帶老化斷裂，危及公路和橋梁安全。伸縮裝置中的橡膠帶尺寸應(yīng)當(dāng)滿足表1中的條件。

5 施工過程注意事項(xiàng)與施工要點(diǎn)

5.1 施工前的準(zhǔn)備階段

在施工工作進(jìn)行之前，首先應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，因地制宜，結(jié)合溫度和氣候變化并考慮到不同季節(jié)的溫度差，據(jù)此調(diào)整路基材料與定位高度。在確定環(huán)境因素后，應(yīng)當(dāng)按照我國相應(yīng)的規(guī)章制度嚴(yán)格繪制圖紙，圖紙上交并通過審核后，應(yīng)當(dāng)將其印發(fā)給所有施工人員，要求他們牢記圖紙內(nèi)容與要求，據(jù)此確定施工計(jì)劃，明確工程中每個環(huán)節(jié)的步驟和責(zé)任人，防止事后出現(xiàn)互相推諉的現(xiàn)象。另外，在施工前還應(yīng)當(dāng)認(rèn)真檢查需要用到的材料設(shè)備，嚴(yán)禁使用假冒偽劣產(chǎn)品，埋下安全隱患。

預(yù)埋鏈接鋼筋時，要按照預(yù)先設(shè)計(jì)的文件圖紙中標(biāo)明的高度與尺寸進(jìn)行，預(yù)埋件保持合理間距，并調(diào)整夾角方向，使之與路面、橋面的方向一致，并對鋼筋高度進(jìn)行調(diào)整，不能超過混凝土頂面。此外，梁板預(yù)埋伸縮縫鋼筋的方向也必須與梁板方向一致，且順應(yīng)橋梁夾角。

5.2 施工階段

伸縮縫技術(shù)施工過程分為許多步驟，首先，切縫前要考慮實(shí)際情況，根據(jù)路面平整度調(diào)整施工方案;若擴(kuò)大切割面仍不能起到作用，就需要先修整路面。另外，在地面進(jìn)行切割工作時必然會出現(xiàn)大量粉塵，因此應(yīng)當(dāng)用鋼板覆蓋被切割路面。其次，伸縮縫在安裝前應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢驗(yàn)是否為所需尺寸，是否為擬定好的圖紙中的寬度，在運(yùn)輸時，若是伸縮縫體積過大，則可采用分段運(yùn)輸法。另外，伸縮縫不可露天放置，否則會受到風(fēng)雨侵蝕降低質(zhì)量;安裝過程必須使用夾具，并且根據(jù)施工地的情況調(diào)整各項(xiàng)安裝參數(shù)，并盡量減小誤差。

5.3 施工完成后公路橋梁的保養(yǎng)維護(hù)

伸縮縫安裝工作完成后，還應(yīng)當(dāng)注重公路的保養(yǎng)維護(hù)工作，例如清理路面上施工留下的障礙物，并且仔細(xì)檢查完成施工后的路面，檢查有無遺留問題和破損裂縫現(xiàn)象，要保證規(guī)定時間內(nèi)不出現(xiàn)質(zhì)量問題，防止二次返工。此外，還要做好保溫與保濕工作，既要防止混凝土開裂，又要防止金屬構(gòu)件銹蝕。

6 結(jié)語

在新的經(jīng)濟(jì)形勢下，各個國家之間的競爭十分激烈，我國想要快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)，就必須注重以公路橋梁建設(shè)為首的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，而想要保證公路橋梁的質(zhì)量，為其他基建工作提供可靠的基礎(chǔ)保障，就應(yīng)當(dāng)將伸縮縫技術(shù)應(yīng)用到公路橋梁建設(shè)當(dāng)中，減少甚至杜絕表面開裂現(xiàn)象。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]羅永，陸佳佳，董偉.淺談橋梁伸縮縫施工工藝及病害原因分析[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2011（12）：234-237.

[2]李俊，周敏.橋梁大位移伸縮縫破壞原因分析及更換施工技術(shù)[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2012（4）：4-6.

[3]田文國.伸縮縫安裝的施工處理[J].公路工程，2009（3）：115-116.

[4]張學(xué)志，張炳濤，于志東，等.柔性伸縮縫在橋梁維修工程中的應(yīng)用[J].公路，2017（8）：136-138.