橋梁施工過程中裂縫產(chǎn)生原因及應(yīng)對策略

竇 磊

中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司（313000）

0 引言

近年來，我國橋梁工程數(shù)量不斷增加，使橋梁的施工質(zhì)量問題逐漸得到改善和提高。在橋梁建設(shè)中，混凝土是通常使用的建造方式。因其具有良好的耐火性，并且材料范圍廣、抗壓強(qiáng)度高，已成為最常見的工程原料之一。在工程建設(shè)中，由于混凝土工藝技術(shù)在施工中的廣泛使用，其出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，也已成為最普遍的問題。運(yùn)營過程中過載引起的結(jié)構(gòu)變形裂縫和混凝土在施工中應(yīng)力不足引起的裂縫是其裂縫出現(xiàn)的主要原因。在橋梁使用中如果出現(xiàn)裂縫會(huì)影響鋼筋的松緊度，引起橋梁工程中潛在的安全隱患，危害人們的出行安全。

1 橋梁裂縫的主要原因

1.1 基礎(chǔ)變形裂縫

對于工程項(xiàng)目，施工人員在進(jìn)行施工之前，要對現(xiàn)場的條件進(jìn)行全面檢查。并在確保了基礎(chǔ)施工的質(zhì)量后，才可以進(jìn)行后續(xù)施工環(huán)節(jié)。在施工過程中，如果地基的施工質(zhì)量存在問題，如地基不牢固，不僅會(huì)影響到工程的質(zhì)量，甚至導(dǎo)致出現(xiàn)安全事故。多數(shù)情況下，基礎(chǔ)具有抵抗外部影響的能力，但如果基礎(chǔ)變形，其受到的應(yīng)力作用超過了設(shè)計(jì)范圍地基發(fā)生變形后，橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)因?yàn)樽冃?，其?nèi)部應(yīng)力也會(huì)產(chǎn)生變化。如果橋梁所承受的力量超過其載荷范圍，將出現(xiàn)位錯(cuò)現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。在現(xiàn)場澆筑橋梁的過程中，通常會(huì)檢查土壤的承載能力。因此，減少工程裂縫的可能性，就要確保地基的質(zhì)量，并達(dá)到有足夠的承載力。

1.2 施工工藝不合理造成的裂縫

如果施工人員在進(jìn)行施工時(shí)，沒有選擇合適的施工技術(shù)，不僅會(huì)影響項(xiàng)目施工的效率，而且在橋梁工程的施工中，容易造成質(zhì)量不合格而產(chǎn)生裂縫。對于不同的施工工藝，引起的裂縫也不同。根據(jù)工程的施工情況，同時(shí)結(jié)合發(fā)生裂縫的位置和深度，在橋梁施工中產(chǎn)生裂縫的原因有以下方面:①由于混凝土的保護(hù)層相對較厚，使結(jié)構(gòu)隨著強(qiáng)度的降低而減小。導(dǎo)致在拉伸的鋼筋垂直方向上形成裂紋；②混凝土的振動(dòng)過程不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在混凝土振動(dòng)不充分的情況下，混凝土的光滑度和密封性不夠。在結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)空隙和蜂窩的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致橋梁工程質(zhì)量不合格，形成裂縫；③在工人澆筑混凝土期間，速度相對較快，混凝土的流速降低，最后因?yàn)榛炷翛]有沉淀而導(dǎo)致橋梁的開裂。

1.3 溫度變化引起的裂縫

在建筑項(xiàng)目施工中，溫度因素會(huì)在一定程度上影響混凝土澆筑質(zhì)量，橋梁建筑項(xiàng)目也是一樣。當(dāng)混凝土施工時(shí)其內(nèi)部和外部之間的溫差太大時(shí)，會(huì)發(fā)生溫度裂縫。特別是大體積混凝土的澆筑工程，由于澆筑的體積大，不易消散其內(nèi)部的水化熱，使混凝土的內(nèi)部溫度升高，與混凝土表面產(chǎn)生較大的溫差。內(nèi)部應(yīng)力和外部應(yīng)力的作用下，使結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的變形，最終導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。而且溫度的變化也會(huì)影響混凝土的壓縮性能，使整個(gè)橋梁的承受力降低，所以也減少了橋梁實(shí)際的使用壽命。

1.4 建筑材料因素引起的裂縫

在橋梁施工中，主要使用的建筑材料是混凝土，因此工程師在設(shè)計(jì)混凝土比例時(shí)，要嚴(yán)格按照施工規(guī)范的要求進(jìn)行。在實(shí)際操作中，施工人員使用的材料質(zhì)量和比例，將直接影響橋梁的工程質(zhì)量。不僅如此，有的建筑單位過于重視其經(jīng)濟(jì)利益，在工程建設(shè)過程使用質(zhì)量和成本比較低的混凝土材料，以增加建筑單位的經(jīng)濟(jì)收益。但是這給工程質(zhì)量埋下嚴(yán)重的安全隱患，導(dǎo)致工程無法達(dá)到建造標(biāo)準(zhǔn)。橋梁在實(shí)際使用過程中容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，縮短了橋梁正常的使用壽命。此外施工單位在施工中，使用不合格的工程材料會(huì)影響其在工程行業(yè)內(nèi)的良好信譽(yù)和口碑。

1.5 施工人員技術(shù)能力不足和質(zhì)量意識薄弱

如今，施工單位的許多人員的業(yè)務(wù)能力都不是很專業(yè)，很多建筑工人都是臨時(shí)找來的農(nóng)民工，在這樣的施工環(huán)境背景下，難以保證工程項(xiàng)目施工質(zhì)量和效率。還有一些施工人員缺乏責(zé)任感，質(zhì)量意識較低，導(dǎo)致橋梁容易出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量事故[1]。

2 橋梁工程施工中裂縫產(chǎn)生的解決策略

2.1 強(qiáng)化混凝土澆筑工程的質(zhì)量控制

2.1.1 采購過程中，必須注意材料的質(zhì)量

在橋梁工程施工時(shí)，混凝土拌合料中最關(guān)鍵的原材料是水泥，因此水泥質(zhì)量直接影響混凝土施工的質(zhì)量。因此首先在水泥的采購過程中，采購員工不僅要注意水泥價(jià)格，更要注意選擇符合項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)水泥，以保證施工中混凝土的質(zhì)量合格。另外，由于混凝土容易受溫度的影響，因此技術(shù)人員可以選擇低水化熱反應(yīng)的水泥品種。因?yàn)榈蜏厮嗟男阅埽梢杂行Х婪恫⒔档退療岙a(chǎn)生的溫度對混凝土強(qiáng)度的影響。同時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員還可以使用強(qiáng)度等級更高的水泥，用來改善和提升混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，同時(shí)有效延長橋梁的正常使用壽命[2]。

2.1.2 科學(xué)合理的確定混凝土比例，確保滿足橋梁施工強(qiáng)度要求

在混凝土凝結(jié)固化的過程中，操作人員要根據(jù)工程設(shè)計(jì)，首先了解橋梁的實(shí)際荷載能力，然后根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度等要求，科學(xué)合理的確定混凝土中各種材料比例，保證混凝土的正常施工。比如水、骨科的使用量，會(huì)影響混凝土的塌落度，給混凝土的澆筑過程造成困難，并直接影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。因此，橋梁施工過程中，必須通過合理控制混合材料的比例，提高橋梁的整體工程質(zhì)量。

2.1.3 外加劑的選擇和控制應(yīng)符合相關(guān)混凝土施工要求

在混凝土工程中，施工人員要根據(jù)工程情況，注意選擇合適的外加劑以改善混凝土的性能。因?yàn)樘砑觿┎粌H增加混凝土的可塑性，還可以地提高其的抗拉性能，減少橋梁項(xiàng)目使用過程中出現(xiàn)質(zhì)量裂縫的可能性，改善工程的整體質(zhì)量[3]。

2.1.4 合理增加橋梁施工中的埋件

在施工中合理地添加預(yù)埋件，不僅可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性和強(qiáng)度，同時(shí)還可以減少其出現(xiàn)開裂的可能性。如對于項(xiàng)目基礎(chǔ)的受力比較大的位置，添加鋼筋和其他結(jié)構(gòu)組件，以增加這些特殊受力位置的混凝土的抗裂性能。此外，對于一些容易產(chǎn)生裂縫的施工位置，施工單位也可以在其中安裝傳感器。其不僅可以準(zhǔn)確的測量該位置承受負(fù)載和應(yīng)力情況，而且當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)，傳感器同時(shí)也會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒施工人員對發(fā)生質(zhì)量問題的部分進(jìn)行處理，以達(dá)到防止工程出現(xiàn)破裂的目的。施工單位須注意定期組織施工人員進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)，以提高現(xiàn)場施工人員的實(shí)際操作技術(shù)水平[4]。

2.2 施工過程中的溫度控制

1）混凝土攪拌時(shí)使用冷水可以有效降低混凝土澆筑過程中，內(nèi)部溫度升高對混凝土質(zhì)量的影響程度，從而達(dá)到防止工程裂縫的目的，嚴(yán)格控制施工溫差可以有效防止因溫度原因產(chǎn)生工程裂縫。

2）如果在混凝土澆筑過程中，施工環(huán)境的溫度相對較高，施工人員應(yīng)減少混凝土澆筑的厚度，增加其澆筑次數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的有效散熱。

3）施工人員可以預(yù)先配置冷水管，并確?；炷猎诶渌h(huán)境中連續(xù)運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)降低混凝土內(nèi)部的溫度的效果。因此混凝土內(nèi)部和外部溫度之間的差異將減小。

4）在開始進(jìn)行混凝土施工作業(yè)之前，施工人員要盡量選擇合適溫度或季節(jié)來完成混凝土的澆筑工作。如混凝土施工最好的季節(jié)是春季和秋季。如果橋梁工程要在夏季進(jìn)行施工，施工人員必須根據(jù)現(xiàn)場情況，采取相應(yīng)的冷卻保護(hù)措施，確保整個(gè)項(xiàng)目的施工順利進(jìn)行。

5）當(dāng)混凝土工程澆筑完成后，現(xiàn)場施工作業(yè)人員，應(yīng)及時(shí)對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的涂覆和養(yǎng)護(hù)，加快混凝土強(qiáng)度的進(jìn)展，避免由于惡劣天氣的影響，引起的混凝土結(jié)構(gòu)的異常收縮或產(chǎn)生裂縫[5]。

2.3 選擇合格的原材料

2.3.1 加強(qiáng)施工單位相關(guān)人員的施工質(zhì)量意識和綜合素質(zhì)

在原材料采購中，采購人員的業(yè)務(wù)能力將直接影響工程材料的質(zhì)量。因此，要確保在工程中使用優(yōu)質(zhì)的原材料，首先要做的工作就是提高相關(guān)人員的質(zhì)量意識和綜合素質(zhì)。①公司可以定期舉辦，以提高施工質(zhì)量意識為主題的講座，使全體施工人員了解工程材料，在建筑項(xiàng)目中的重要性；②對于質(zhì)量管理人員來說，也要提高其業(yè)務(wù)知識水平，以確保管理人員的任務(wù)都能得到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)施，確保其管理工作的有效性；③定期要選拔部分優(yōu)秀的工人，并給予適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，對于有些工作表現(xiàn)不佳甚至違規(guī)作業(yè)的施工人員，可以給以適當(dāng)?shù)奶幜P。這樣，不僅能提高員工的工作技能，而且還能提升施工人員的工作積極性[6]。

2.3.2 對建筑材料進(jìn)行質(zhì)量測試

購買建筑材料之后，技術(shù)管理人員應(yīng)對相關(guān)材料進(jìn)行檢查。其內(nèi)容包括材料的質(zhì)量和實(shí)際性能指標(biāo)。當(dāng)建筑材料滿足建筑標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行工程中的使用。此外，在施工過程中，還應(yīng)注意對一些工程重點(diǎn)部件的施工質(zhì)量進(jìn)行專項(xiàng)檢查，以確保其施工質(zhì)量和強(qiáng)度符合施工要求，確保橋梁的工程質(zhì)量。由于橋梁工程的施工量很大，其建筑材料使用的范圍也比較廣，因此各種材料的管理難度也會(huì)更大?；诖?，管理人員要根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場條件和材料特性，建立科學(xué)的材料管理體系。以減少工程材料在采購、使用、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)的管理難度，為工程項(xiàng)目管理提供明確的標(biāo)準(zhǔn)[7]。

2.4 裂縫預(yù)防控制措施

在平坦地段，進(jìn)行連續(xù)箱梁施工，立柱之間應(yīng)設(shè)置剪刀撐。頂部應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)器，用以預(yù)防壓后的沉降值，并需滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高的要求。為了避免支架的不均勻，如支架處為承載力較差的軟基，需先清除淤泥，并分層回填至承臺(tái)頂標(biāo)高；采用跨越式支架時(shí)，利用橋梁墩臺(tái)的承臺(tái)作為支架的基礎(chǔ)。采用臨時(shí)擴(kuò)大基礎(chǔ)或混凝土護(hù)筒基礎(chǔ)。為了消除施工荷載后基礎(chǔ)產(chǎn)生的彈性和塑性變形，支架需用與箱梁相應(yīng)的重量來進(jìn)行預(yù)壓。對于地基條件變化大的地段，必須進(jìn)行全程預(yù)壓。對于施工支架的拆架要予以高度重視，工期如果不太緊張，可適時(shí)安排拆除時(shí)間。應(yīng)該在規(guī)定的混凝土容許溫差范圍內(nèi)拆除模板，及時(shí)進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。為了避免造成混凝土溫差過大，外模拆除后需要留出一定的保溫時(shí)間，不得立即噴水養(yǎng)護(hù)。

3 結(jié)語

在橋梁工程施工過程中，管理人員應(yīng)特別注意工程裂縫的問題，以提高工程項(xiàng)目整體施工質(zhì)量。要加強(qiáng)對橋梁施工過程的管理，嚴(yán)格控制現(xiàn)場環(huán)境的溫度變化，不斷提高施工人員的專業(yè)技能水平，以最大限度地預(yù)防和減少橋梁工程開裂的可能性，提高混凝土工程施工過程中的穩(wěn)定性和安全性，促進(jìn)我國橋梁建筑工程的健康長期發(fā)展。