道路橋梁設(shè)計(jì)問(wèn)題與施工中裂縫成因分析

韋敬俊

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引言

道路橋梁工程的設(shè)計(jì)水平在很大程度上決定了其工程可靠性、抗裂性以及使用壽命等。但是在工程設(shè)計(jì)階段往往從造價(jià)、施工難度等方面來(lái)確定最終的設(shè)計(jì)方案且容易忽視其使用壽命和附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。施工技術(shù)不到位或者材料存在缺陷還可能造成橋梁混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，因?yàn)樾枰訌?qiáng)設(shè)計(jì)和施工控制。

1 設(shè)計(jì)問(wèn)題

橋梁耐久性不夠。道路橋梁工程高昂的造價(jià)要求其在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須借助先進(jìn)的理論體系、材料以及施工技術(shù)來(lái)提高其使用壽命。目前使用最廣泛的道路橋梁施工材料仍然是相對(duì)傳統(tǒng)的鋼筋混凝土，這種橋梁工程在實(shí)踐過(guò)程中有可能會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷、施工方法不當(dāng)或者地質(zhì)因素而出現(xiàn)裂縫或者不均勻沉降等問(wèn)題，而且道路橋梁的路面結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中也容易出現(xiàn)開(kāi)裂、磨損甚至塌陷等問(wèn)題，總體來(lái)看國(guó)內(nèi)在道路橋梁工程的設(shè)計(jì)和施工中沒(méi)有充分重視其使用耐久性問(wèn)題。

附屬工程未得到足夠重視。道路橋梁工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、排水性能以及整體的抗沉降性能等與其地基、樁基、承臺(tái)、涵洞以及給排水工程的設(shè)計(jì)和施工具有密切的聯(lián)系，然而有些道路橋梁工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中僅僅將重點(diǎn)放在主體結(jié)構(gòu)上而忽視了這些附屬功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，由此帶來(lái)的問(wèn)題是橋梁工程的整體使用效果和局部功能受到一定的影響。

對(duì)后期養(yǎng)護(hù)考慮較少。道路橋梁工程的使用壽命以及安全性在很大程度上還受到其投入運(yùn)行之后的養(yǎng)護(hù)水平。因而在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要從后期養(yǎng)護(hù)和運(yùn)維的角度出發(fā)來(lái)優(yōu)化相關(guān)的設(shè)計(jì)方案，借此來(lái)提高橋梁工程的使用壽命[1]。

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。道路橋梁工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要從工程力學(xué)、施工材料、施工方法等多個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，采用先進(jìn)的建造方法和施工材料可以全面提高道路橋梁工程的質(zhì)量和使用壽命。根據(jù)施工區(qū)域的地質(zhì)條件、水紋特點(diǎn)以及環(huán)境特點(diǎn)等因素采取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，對(duì)于存在軟土地基的施工區(qū)域可采取樁基施工方法，來(lái)減少橋梁工程的土方作業(yè)量并減少地質(zhì)影響。

強(qiáng)化質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。道路橋梁在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中難免會(huì)因?yàn)槟p、超載或者地質(zhì)因素而產(chǎn)生一定程度的破壞，進(jìn)而導(dǎo)致其不能達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該采用高標(biāo)準(zhǔn)來(lái)全面提升道路橋梁工程的抗震性能、抗磨損性能以及抗裂性能等，例如，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中應(yīng)該通過(guò)合理地設(shè)置鋼筋的數(shù)量和間距來(lái)提高其抗拉性能和抗裂性能。

第三，重視附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。道路橋梁工程的防排水系統(tǒng)、橋面、伸縮縫以及橋墩等附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平對(duì)其使用效果具有非常重要的影響，有些橋梁工程的主體結(jié)構(gòu)可以達(dá)到較高的水平而橋面系統(tǒng)卻過(guò)早地出現(xiàn)了開(kāi)裂或者破損，或者橋墩在地基不均勻沉降的影響下與主體機(jī)構(gòu)之間出現(xiàn)脫離，由此可見(jiàn)，重視附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以在很大程度上提高道路橋梁工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及使用期限[2]。

3 裂縫成因

第一，施工技術(shù)問(wèn)題。 道路橋梁工程的橋墩、橋身以及其他主體結(jié)構(gòu)常常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行建造且一旦技術(shù)落實(shí)不到位就可能產(chǎn)生裂縫。混凝土配比不合理、集料的含泥量過(guò)高或者混凝土施工溫度控制不到位等因素都可有可能造成結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，混凝土振搗不到位、分層澆、凍裂或者養(yǎng)護(hù)措施不合理等也是造成其形成裂縫的常見(jiàn)因素。 第二，超載。橋梁工程和道路工程都具有一定的設(shè)計(jì)承載能力，一旦車輛載荷超過(guò)其設(shè)計(jì)載荷，就可能導(dǎo)致其路面或者其他主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，而且過(guò)大的載荷還可能造成道路橋梁的薄弱部位出現(xiàn)比較明顯的變形或者較快的磨損。第三，地基下沉。道路橋梁工程的橋墩結(jié)構(gòu)基本上都采用質(zhì)量較重的大體積混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行建造，而橋梁工程的水平部分大多采用分段合攏的方法來(lái)進(jìn)行施工。如果其地基夯實(shí)不到位或者受降水滲透影響而出現(xiàn)不均勻的沉降問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致高程不同的相鄰結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂[3]。

4 裂縫控制

嚴(yán)格控制施工材料。嚴(yán)格控制集料的含水量和含泥量、采用水化后放熱量較低的硅酸鹽水泥以及控制好各種原材料的配比是控制混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵措施。施工企業(yè)應(yīng)該建立完善的原材料質(zhì)量驗(yàn)收體系并在必要時(shí)采取抽樣檢查、配比試驗(yàn)等方法。對(duì)于驗(yàn)收合格的施工材料應(yīng)該采取防雨、防潮、放銹蝕等多種技術(shù)措施來(lái)保障其質(zhì)量不受影響。

強(qiáng)化技術(shù)落實(shí)。在處理地基的過(guò)程中必須確保其沉降夯實(shí)到位且不會(huì)因?yàn)榻邓蛘叻e水等因素而出現(xiàn)不均勻沉降的問(wèn)題。在進(jìn)行大體積混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑作業(yè)時(shí)需要通過(guò)預(yù)先設(shè)置冷水管等措施來(lái)帶走多余的熱量，進(jìn)而防止其因?yàn)樗鸁嶙饔枚霈F(xiàn)顯著的熱脹冷縮效應(yīng)并防止其產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)的振搗施工中，需要控制振搗棒插入混凝土材料的深度、時(shí)間以及間隔，在預(yù)置管材附近要格外重視振搗操作的質(zhì)量并防止因?yàn)檎駬v不到位而出現(xiàn)裂縫。

重視運(yùn)維和養(yǎng)護(hù)。道路橋梁工程投入使用之后還需要根據(jù)其設(shè)計(jì)使用條件以及養(yǎng)護(hù)技術(shù)要求來(lái)進(jìn)行有效的運(yùn)維。嚴(yán)格禁止超載的車輛通過(guò)且對(duì)于長(zhǎng)期使用過(guò)程中產(chǎn)生的磨損部位進(jìn)行及時(shí)有效的修復(fù)，一旦發(fā)現(xiàn)路面或者其他主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，就應(yīng)該及時(shí)采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行加固和密封。

5 結(jié)束語(yǔ)

道路橋梁工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中有可能會(huì)忽視耐久性、附屬結(jié)構(gòu)以及后期養(yǎng)護(hù)等方面的問(wèn)題。而橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工常常因?yàn)樵牧腺|(zhì)量不合格、配比不合理、澆筑技術(shù)不到位等因素而出現(xiàn)裂縫，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案以及嚴(yán)格落實(shí)技術(shù)措施來(lái)提高設(shè)計(jì)水平并控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫具有非常重要的意義。