道路橋梁裂縫成因及施工防治技術

梁小俊

（江蘇金堰交通工程有限公司,江蘇 泰州 225500）

道路橋梁施工是地方交通運輸?shù)闹匾~帶,也是促進社會經濟發(fā)展的有力支撐,其施工質量的好壞也受到大眾越來越多的關注。道路橋梁施工作為交通運輸?shù)幕A設施,是保障國民經濟健康發(fā)展的要素之一,而低質量的施工,不僅會降低道路橋梁建設的綜合效益,還會對人們的出行和生命財產安全帶來威脅。因此,政府有關部門和施工單位需要積極針對道路橋梁裂縫產生的原因,采取有效應對措施,使其控制好道路橋梁裂縫的產生,不斷提高道路橋梁施工的綜合質量。

1 道路橋梁產生裂縫的危害

1.1 腐蝕橋梁內部構件

如果道路橋梁出現(xiàn)裂縫,空氣中的水分和其他介質便會順著裂縫侵蝕到橋梁的內部,長此以往,與道路橋梁的內部構件發(fā)生化學反應,造成用于支撐作用的鋼筋出現(xiàn)銹蝕問題,嚴重威脅道路橋梁的穩(wěn)定性與安全性,還會導致人們在交通出行時存在極大安全隱患。

1.2 道路橋梁的滲水現(xiàn)象

由于空氣中含有水分,特別是每年的雨季,道路橋梁有裂縫的位置會出現(xiàn)嚴重的滲水現(xiàn)象,當路面積水無法及時排出時,大量的水會存儲在裂縫中,致使道路橋梁內部的混凝土發(fā)生水解現(xiàn)象。一定程度上降低了混凝土的承載能力,同時增加了道路橋梁的安全隱患風險。

1.3 混凝土結構的碳化

道路橋梁中出現(xiàn)裂縫問題,會提升混凝土結構的碳化幾率,造成鋼筋腐蝕生銹,降低混凝土對鋼筋的保護作用,還會在很大程度上造成橋梁中混凝土結構的碳化。不僅如此,混凝土結構的承重能力也將被削弱,嚴重影響道路橋梁的安全性。

2 道路橋梁施工中裂縫產生的原因

2.1 施工工藝原因

道路橋梁施工前期的管理工作不僅是建筑工程項目的重要環(huán)節(jié),也影響著工程質量。施工單位要特別注意這一點的重要性,如果施工方在實際施工中忽視了這項工作,就會發(fā)生一些不必要的麻煩。其中,容易出現(xiàn)的問題有：由于混凝土需要較長的運輸時間,加之不規(guī)范的澆筑施工流程,亦或是平時養(yǎng)護管理沒做到位,使得模板在拆除時,會與混凝土結構發(fā)生粘連,以及施工人員并未嚴格遵守操作守則,導致安裝順序錯誤等等,上述情況中一旦某一個施工環(huán)節(jié)存在問題,或是施工工藝選擇不當,都會產生裂縫問題。

2.2 路基破壞引起的裂縫

道路橋梁鋪設的好壞是衡量道路質量的標準,高質量的路面往往擁有一個堅固的基礎。在工程完工投入使用后,道路橋梁就開始承受著各種考驗,受到各種由外界帶來的壓強力,而這部分壓強力主要是由地基來承受的。因此,對道路橋梁地基材料質量的要求十分嚴格,如果材料質量一般,加之施工工藝不規(guī)范,都會導致其強度下降,產生裂縫,嚴重時則會致使路面坍塌,出現(xiàn)安全隱患。

2.3 鋼筋腐蝕

在道路橋梁施工中,或多或少會受到一些酸性氣體的侵蝕,這是因為工程使用的混凝土不合格,土質較差,也可能是鋼筋混凝土的厚度偏薄,空氣與之接觸,并與其中的酸性氣體產生反應,致使發(fā)生銹蝕的情況。因此,要避免出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象就應及時對其進行處理,以免道路橋梁的銹蝕程度不斷擴大,加劇鋼筋被銹蝕物侵蝕,并出現(xiàn)膨脹,致使道路橋梁出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。要控制裂縫的擴大,需要注意這些事項：盡管不能直接避免空氣與鋼筋接觸而產生的腐蝕現(xiàn)象,但可以換個角度,從其他方面入手,比如可以在施工過程中,選擇優(yōu)質的鋼筋進行施工,從而加強鋼筋表面氧化膜的保護作用,還可以延長鋼筋的使用壽命。除此之外,還需從鋼筋混凝土的保護層入手,加大灌注的厚度,增強其對鋼筋的保護性,延緩裂縫的產生,最大程度地延長道路橋梁的使用壽命。

2.4 溫度因素產生的裂縫

溫度因素是道路橋梁產生裂縫的因素之一。眾所周知,混凝土有一種特性——熱脹冷縮。如果外界環(huán)境和結構內部溫度發(fā)生明顯變化,混凝土在很大程度上會發(fā)生變形。當變形受到約束干擾時,混凝土結構內則會產生相應的應力,隨著應力的不斷加強,并超過混凝土的抗拉強度,道路橋梁就會出現(xiàn)溫度裂縫。多數(shù)大跨徑的鋼筋混凝土道路橋梁,其溫度應力遠遠超過活荷載的應力。溫度裂縫與其他裂縫最大的區(qū)別在于,溫度裂縫會隨著內外環(huán)境溫度的變化而擴大或者縮小。下面幾點就是引起溫度變化的主要原因：

（1）年溫差。我國大部分地區(qū)四季分明,溫度會隨氣候不斷變化,而變化過程相對緩慢,對道路橋梁的影響大多是使橋梁縱向產生位移,對于這種情況的發(fā)生,可以利用橋面伸縮縫、支座或是設置柔性墩等措施來進行緩沖,然而,溫度裂縫是在結構位移受到限制時才會產生的。

（2）日光照射。由于沒有遮擋,橋梁的橋面板、主梁和橋墩側面長期暴露在外,受到太陽直射,這些部位溫度常常高于其他部位,致使道路橋梁的溫度梯度呈現(xiàn)出明顯的非線性分布,同時還會受到自身約束力的影響,出現(xiàn)局部的拉應力加大,并產生裂縫。

（3）氣溫驟降。由于氣候原因,偶爾會出現(xiàn)突降暴雨、冷空氣入侵和日落等氣溫驟降的情況,這些都會增加道路橋梁外層混凝土和內層混凝土的溫度梯度,產生溫差和溫度應力,從而造成裂縫的出現(xiàn)。

2.5 荷載引起的裂縫

由于荷載問題引起的道路橋梁裂縫問題,也是不容忽視的。施工過程中,施工人員因為多種原因不規(guī)范地堆放施工材料與設備,忽略了預制結構的施工流程,并且忽視施工工藝的重要性,在運輸、吊裝和安裝的過程中沒有嚴格參照施工工藝的要求,導致工程的實際荷載超出了預計的荷載范圍,加大了橋梁額外的重力壓力,加速了橋梁裂縫的產生。除此之外,一些施工單位并不按照設計好的施工圖紙進行施工,甚至連計算和實驗都不做,就擅自做主將結構設計更改,致使結構的疲勞強度加大,進而使橋梁的直接荷載力也隨之增大,這也是橋梁裂縫產生的原因之一。

2.6 收縮變形

混凝土中80%的水分會蒸發(fā),只有約20%的水分是水泥硬化所需要的。因此,收縮和凍脹是常見的導致混凝土裂縫的因素,收縮引起的裂縫主要是橋梁表面混凝土的水分快速蒸發(fā),使大面積的混凝土發(fā)生了變形。隨著混凝土的陸續(xù)干燥而使20%的吸附水溢出,混凝土內部水分吸收的卻很少,就會出現(xiàn)干燥收縮,當混凝土外部變形和內部變形不一致時,就會出現(xiàn)混凝土裂縫。

3 道路橋梁施工中裂縫的防治措施

道路橋梁的裂縫對工程施工的整體質量有著很大的影響,如果情況嚴重,會隨時危及到人民群眾的生命安全,以及給社會經濟帶來嚴重影響。因此,相關施工單位要在做好裂縫防治的前提下,要不斷提高道路橋梁的施工質量,避免裂縫產生的幾率。以下是道路橋梁施工中裂縫的防治措施：

3.1 科學合理規(guī)劃荷載設計

為了避免由于施工期間導致的裂縫問題,相關施工技術人員必須在工程施工前,結合工程項目的實際情況,科學合理地進行規(guī)劃,預估出整個施工過程中所需的鋼筋等材料。與此同時,還應注意荷載的設計,準確估算出施工時的機械荷載,保證設計荷載要高于實際施工荷載,確保實際荷載控制在混凝土強度范圍內,進而避免出現(xiàn)混凝土裂縫。

3.2 做好溫度控制

控制好溫度是預防溫度裂縫的重要措施。溫度的高低影響著橋梁裂縫的出現(xiàn),例如,基礎施工過程中最容易出現(xiàn)溫度裂縫的是大體積橋墩,溫度裂縫是因溫度變化而產生的。為此,在控制溫度的時候,也要做好混凝土膨脹預防工作。例如,在混凝土施工過程中,為了充分散熱,要盡量避免使用水骨料。此外,在做好溫度控制時,選擇性能優(yōu)質的混凝土,也可避免其出現(xiàn)收縮程度過大的現(xiàn)象,從而提高混凝土的抗裂水平和強度。同時,還需要結合塑性沉降裂縫等特點,在控制溫度時,采取科學合理的預防措施,進而降低水分的蒸發(fā),確保能夠穩(wěn)定地控制好溫度。

3.3 保證鋼筋質量

鋼筋質量的優(yōu)劣直接影響道路橋梁施工的建設質量。對橋梁鋼筋做好防腐工作十分必要。因此,要保證采取的施工方案必須科學合理,并確保該方案在各個施工環(huán)節(jié)都符合質量標準,只有這樣才能從根本上解決橋梁鋼筋的腐蝕問題。例如,挑選防腐材料時,可以依據(jù)材料的級別進行嚴格篩選,讓其更好地發(fā)揮出應有的性能,也可以最大程度地節(jié)約施工成本。此外,還可以引進先進的處理技術,降低材料被腐蝕破壞的情況出現(xiàn)。最后,也可以將化學防護法應用到施工環(huán)節(jié),這樣鋼筋自身便會攜帶足夠的電子,減輕銹蝕現(xiàn)象。

3.4 重視地基施工

地基施工作為施工工程中重要的基礎工程,如果施工人員沒有按照要求嚴格進行施工,那么工程質量就難以保證,還會造成嚴重的后續(xù)問題。道路橋梁中出現(xiàn)的裂縫問題,就是不合理的基礎施工所造成的。因此,施工單位與施工人員必須嚴格落實地基基礎工程的施工,具體可以參照以下的步驟：（1）實地考察。施工前的摸底工作是相關技術人員掌握施工場地地基情況、分析地基的承載力等工作開展的前提,以此來劃分出不同工程地點的對應承載力。（2）要根據(jù)具體的施工方案,科學準確地計算出道路橋梁的荷載能力,確保荷載力在地基可承受的安全范圍內。（3）要根據(jù)工程最終的建設目的,結合施工現(xiàn)場的實際情況,不斷改進和合理優(yōu)化施工方案,避免出現(xiàn)因為地基過大而造成的路橋表面產生裂縫。不僅如此,施工單位還應在道路橋梁地基施工前,充分了解并做好相應的準備工作,以確保施工中的各項建設工作均在地基安全承受范圍內展開,從而確保工程建設質量,防止在路橋建設中產生裂縫,影響整體的施工進度。

3.5 嚴格監(jiān)測,做好裂縫綜合養(yǎng)護工作

在混凝土的制作過程中,施工人員要嚴格監(jiān)測混凝土的制作標準、制作過程和制作質量,與此同時,要對混凝土相關變形數(shù)據(jù)與收縮數(shù)據(jù)進行監(jiān)測,并對數(shù)據(jù)進行分析,以便及時發(fā)現(xiàn)問題,迅速作出預案,采取相應的措施。此外,如果道路橋梁已經出現(xiàn)裂縫,施工單位應及時上報問題,采取有效手段盡快做好裂縫修復工作,避免事故的發(fā)生,將安全隱患的可能性降到最低,確保人們的安全出行。

3.6 采取科學的施工技術和方法

科學的施工技術和方法是保障工程質量的基礎。施工人員在對道路橋梁進行大體積澆筑作業(yè)時,應避免一次性澆筑大量的混凝土,要采取多次少量的澆筑方式。要根據(jù)工程需要的使用量對混凝土進行攪拌,攪拌時不能過多或過少,掌握好分量?；炷猎谘b罐車內的存留時間不宜過長,不然混凝土會出現(xiàn)凝固現(xiàn)象,影響之后的使用。此外,在橋梁保護層混凝土的施工中,施工人員要控制平板振動器滑行的速度,盡量保持兩端平行滑動。另外,還要注意保護混凝土路面,防止橋梁保護層混凝土被車輛碾壓破壞。

3.7 澆筑與振搗措施

采取分層澆筑混凝土,利用澆筑面散熱,以減少施工中出現(xiàn)裂縫的可能性。選擇澆筑方案時,除了應該滿足每一處混凝土在初凝前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外,還要考慮結構大小、鋼筋疏密、預埋管和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響。具體方法：（1）全面分層：在第一層澆筑完畢后,再繼續(xù)澆筑第二層,反復上述工序,直至完工為止,分層厚度宜為1.5-2.0m。（2）分段分層：混凝土澆筑時,先從底層開始,澆筑至一定距離后澆筑第二層,如此依次向前澆筑其他各層。當截面面積在200m2以內時,分段不宜大于2段,在300m2以內時不宜大于3段,每段面積不得小于50m2。（3）斜面分層：要求斜面的坡度不大于1/3,適用于結長度大大超過厚度3倍的情況。

4 結束語

道路橋梁的施工質量水平的優(yōu)劣,關系著經濟社會的發(fā)展和群眾的生命財產安全,基于橋梁裂縫的巨大危害性,必須采取有效預防措施,對道路橋梁施工中的橋梁裂縫進行有效控制,有關負責部門以及施工單位應高度重視。綜上所述,相關道路橋梁的施工設計單位、施工部門、監(jiān)理部門等,應具備高度的道路橋梁裂縫控制意識,掌握有效的路橋裂縫控制手段,并按照國家道路橋梁施工的相關標準,結合道路橋梁施工現(xiàn)場的實際情況,實現(xiàn)對道路橋梁施工中出現(xiàn)裂縫的控制,全面提升道路橋梁施工的綜合工程質量和工程效益。