道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治對(duì)策研究

梁磊

【摘要】近年來(lái)國(guó)內(nèi)道路橋梁工程規(guī)模持續(xù)增大，施工技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)、越來(lái)越復(fù)雜。項(xiàng)目管理工作是道路橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)工作得以順利、高質(zhì)完成的基本保障。項(xiàng)目施工必須要按照設(shè)計(jì)要求的施工質(zhì)量目標(biāo)組織具體的施工工作。在當(dāng)前道路橋梁行業(yè)飛速發(fā)展的今天，大體積混凝土裂縫防治管控能力是整個(gè)道路橋梁工程項(xiàng)目監(jiān)管水平的直接體現(xiàn)，在項(xiàng)目建設(shè)的時(shí)候，施工企業(yè)將這方面的管控工作做好了，對(duì)于美化企業(yè)市場(chǎng)形象、提高企業(yè)的綜合管理能力而言，都是十分有利的。

【關(guān)鍵詞】道路橋梁施工;大體積混凝土;裂縫成因;防治對(duì)策

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.153

1、引言

最近幾年，我國(guó)的綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力提升顯著，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也非常迅速，在道路橋梁領(lǐng)域，有充裕的資源、資金投入，投入總量非常大且模式也很新穎，建造了一大批功能多樣的道路橋梁工程。它們?cè)跒槲覀兊纳顜?lái)很大便利的同時(shí)，也極大地推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，有不少道路橋梁工程已經(jīng)成為了城市地標(biāo)建筑，彰顯城市形象、傳遞城市文化。我們知道，建設(shè)企業(yè)在具體的建設(shè)實(shí)踐中，做好建設(shè)成本管控、建設(shè)工程質(zhì)量管控、工程工期規(guī)劃等這些工作是整個(gè)建設(shè)過(guò)程的重中之重，這三項(xiàng)工作互相影響，并且共同決定著整個(gè)工程的建設(shè)效果。目前，在上述相關(guān)項(xiàng)目管理的絕大部分工作中，相關(guān)研究比較豐富，有很多可行方法，而且在具體的施工實(shí)踐中，都已經(jīng)證明了這些方法是正確的，可行性是很高的，但與大體積混凝土裂縫成因及其防治對(duì)策的研究還不夠完善，主要的原因是大體積混凝土裂縫防治很難控制，再就是有很多突發(fā)狀況極大地影響著大體積混凝土的施工質(zhì)量。筆者結(jié)合貴陽(yáng)市黔春大道道路工程-（K4+100至K5+250段）橋梁工程中剛構(gòu)橋主墩承臺(tái)大體積混凝土的施工實(shí)踐，淺析了道路橋梁施工大體積混凝土裂縫的類型和成因，然后在這一基礎(chǔ)上，總結(jié)了相關(guān)裂縫防治的可行性方法，希望這些方法可以對(duì)同行們有所幫助。

2、道路橋梁施工大體積混凝土裂縫類型

2.1 結(jié)構(gòu)性裂縫

當(dāng)?shù)缆窐蛄洪L(zhǎng)期處于載荷狀態(tài)下就可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。鋼筋、混凝土是建設(shè)道路橋梁的主要原材料，道路橋梁投入使用之后，必然長(zhǎng)期處于載荷狀態(tài)，甚至出現(xiàn)超載荷的情況，道路橋梁就會(huì)不斷產(chǎn)生抵抗力，一旦抵抗力達(dá)到極限，就會(huì)誘發(fā)結(jié)構(gòu)性裂縫。一般情況下，道路橋梁的極限值與其設(shè)計(jì)強(qiáng)度以及實(shí)際使用中的承載力有關(guān)。當(dāng)外部載荷超過(guò)了道路橋梁自身的抵抗力，承載能力已經(jīng)達(dá)到極限，那么在鋼筋、混凝土的結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生受力失衡現(xiàn)象，最后內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫多為突然發(fā)生，同時(shí)表明道路橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重。

2.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫

如果裂縫產(chǎn)生原因不是由于遭遇內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，那么統(tǒng)一稱作非結(jié)構(gòu)性裂縫。道路橋梁使用中很多原因都可能造成非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生，最先多為很小的裂縫，不斷受力作用下持續(xù)變大，發(fā)生明顯的裂縫并且可能影響整個(gè)道路橋梁的強(qiáng)度。還有一些裂縫比如沉降裂縫，就是在長(zhǎng)期外部作用力之下而產(chǎn)生。一般非結(jié)構(gòu)性裂縫形成的初期還比較小，或者位置隱蔽，不易發(fā)現(xiàn);如果持續(xù)性受到外部作用力影響，裂縫越來(lái)越大，就會(huì)釀成安全隱患。

3、道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因

3.1 設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致裂縫

通過(guò)以上分析結(jié)構(gòu)性裂縫與非結(jié)構(gòu)性裂縫的形成原因可知，這些裂縫除了與使用情況有關(guān)以外，也會(huì)受到前期設(shè)計(jì)或施工工藝的影響。在道路橋梁工程項(xiàng)目施工之前，需要反復(fù)測(cè)量與科學(xué)規(guī)劃圖紙，假如最初圖紙?jiān)O(shè)計(jì)就不合理，那么必然影響整個(gè)施工過(guò)程以及最終施工質(zhì)量。如果因?yàn)樵O(shè)計(jì)問(wèn)題造成道路橋梁使用中出現(xiàn)裂縫，常見(jiàn)原因主要有：第一，橋梁設(shè)計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外部受壓能力不合理，如果橋梁結(jié)構(gòu)的受力不均，內(nèi)部容易被破壞，就會(huì)出現(xiàn)裂縫;第二，在確定設(shè)計(jì)圖紙之前沒(méi)有做好施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，不了解地理位置的特殊性以及周邊環(huán)境，施工中可能反復(fù)涉及變更，無(wú)法完全按照設(shè)計(jì)要求操作，留下后患。

3.2 外界環(huán)境導(dǎo)致裂縫

在實(shí)際的施工中，環(huán)境變化也是導(dǎo)致道路橋梁出現(xiàn)裂縫的重要原因。在環(huán)境方面主要有以下兩個(gè)方面的影響因素：1.外界溫度變化情況，會(huì)導(dǎo)致道路橋梁出現(xiàn)裂縫，如混凝土?xí)捎谕獠繙囟炔粩嘧兓?，在?nèi)部出現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)上的變形，變形后就會(huì)產(chǎn)生約束力，而混凝土內(nèi)部是存在一定應(yīng)力的，如果承受力小于約束力，那么就會(huì)由于擠壓出現(xiàn)裂縫。2.天氣陰晴不定，也會(huì)對(duì)施工造成一定影響，如在遇到特殊天氣時(shí)，會(huì)對(duì)整個(gè)施工過(guò)程產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

3.3 施工材料導(dǎo)致裂縫

道路橋梁施工的主要原材料為混凝土，混凝土中含有大量的石灰與硅化物，兩種物質(zhì)的特性決定其遇水之后將有大量的熱量被釋放出來(lái)，所以道路橋梁的混凝土內(nèi)部不斷積累熱量，有時(shí)表層溫度看似不高，實(shí)際內(nèi)部溫度已經(jīng)高達(dá)70℃左右，如此顯著的內(nèi)外溫差形成強(qiáng)大的拉力效應(yīng)，一旦超過(guò)混凝土本身的抗拉承受力，就會(huì)導(dǎo)致裂縫。

4、道路橋梁施工大體積混凝土裂縫防治對(duì)策

4.1 完善道路橋梁大體積混凝土相關(guān)施工設(shè)計(jì)

合理的施工設(shè)計(jì)也是避免發(fā)生裂縫的重要一環(huán)。認(rèn)真研究施工設(shè)計(jì)，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，找出可能誘發(fā)裂縫的原因，就能規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，保證道路橋梁項(xiàng)目的施工質(zhì)量。加強(qiáng)對(duì)施工設(shè)計(jì)階段的質(zhì)量管控，一般要做好以下工作：首先，工程設(shè)計(jì)階段要做好現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，所有參與設(shè)計(jì)的工作人員都要前往工程現(xiàn)場(chǎng)了解情況，包括工地的周邊環(huán)境、土壤性質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)施工要求等等，確保出具的施工方案符合實(shí)情，各項(xiàng)技術(shù)措施能夠落實(shí)到位;其次，設(shè)計(jì)方案的過(guò)程應(yīng)是不斷調(diào)整、不斷優(yōu)化的，設(shè)計(jì)人員要經(jīng)常反思，從設(shè)計(jì)中尋找問(wèn)題與不足，總結(jié)以往工程項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，汲取教訓(xùn)，完善圖紙的內(nèi)容，并且方案要盡量詳盡，可操作;例如，整合多個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析，從每個(gè)方案中列出優(yōu)勢(shì)與不足，彼此取長(zhǎng)補(bǔ)短，規(guī)避設(shè)計(jì)缺陷，確定最科學(xué)、最易操作的方案，提高工程項(xiàng)目的施工效率與施工質(zhì)量;最后，道路橋梁施工本是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，而且涉及的范圍廣、任務(wù)重，專業(yè)性較強(qiáng)。尤其一些大型施工項(xiàng)目中，道路橋梁的體積大、跨度大，那么設(shè)計(jì)人員必須反復(fù)計(jì)算與核對(duì)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的應(yīng)力大小、荷載量程度以及溫度變化范圍等，根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行合理的構(gòu)件設(shè)計(jì)，確保工程項(xiàng)目的整體性能達(dá)標(biāo)，合理規(guī)避可能誘發(fā)裂縫的隱患。

4.2 強(qiáng)化道路橋梁大體積混凝土施工材料管控

在對(duì)材料進(jìn)行管控的過(guò)程中，主要可以從以下幾個(gè)方面開(kāi)展相關(guān)工作：1.需要建立起科學(xué)合理的材料采購(gòu)相關(guān)程序，保證整個(gè)采購(gòu)過(guò)程的工作質(zhì)量。如為了保證材料質(zhì)量符合工程要求，同時(shí)減少徇私舞弊的情況出現(xiàn)，需要至少選擇三方人員參與到材料采購(gòu)工作中，其中包括工程設(shè)計(jì)人員、工程施工部門(mén)以及工程建設(shè)方。2.需要重視各種材料的質(zhì)量檢驗(yàn)相關(guān)工作，對(duì)于工程中需要使用到的各種粗細(xì)集料、外加劑、水泥等原材料進(jìn)行質(zhì)量方面的檢驗(yàn)，按照相關(guān)要求嚴(yán)格進(jìn)行試驗(yàn)和檢驗(yàn)，保證原材料的質(zhì)量符合工程標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而真正滿足工程建設(shè)的實(shí)際需求。3.需要對(duì)施工人員的相關(guān)職責(zé)進(jìn)行明確和規(guī)范，保證施工人員能夠按照相關(guān)的要求應(yīng)用材料，明確材料質(zhì)量控制的相關(guān)職責(zé)。

4.3 提升道路橋梁大體積混凝土澆筑施工質(zhì)量

在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，也要注意控制每個(gè)施工步驟的質(zhì)量水平。確保原材料符合標(biāo)準(zhǔn)、工序合理、工藝到位，提升澆筑質(zhì)量，這是預(yù)防裂縫的重要保障。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，澆筑施工中的質(zhì)量控制主要做到以下三點(diǎn)：第一，正式澆筑混凝土之前需要考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，明確項(xiàng)目的施工目的與施工要求，合理規(guī)劃施工方案，包括確定澆筑的起點(diǎn)、控制澆筑的厚度等，為后續(xù)工作做好準(zhǔn)備。另外，澆筑之前還需要認(rèn)真確認(rèn)鋼筋保護(hù)層的墊塊位置，核對(duì)保護(hù)墊的數(shù)量，檢查結(jié)構(gòu)是否緊固、可靠等等;第二，混凝土入模之前，為了確保澆筑效果，還要再次做好測(cè)量工作，包括確定合理的溫度、符合要求的坍塌度以及合格的含氣量，確保綜合性能符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn);各項(xiàng)指標(biāo)核對(duì)無(wú)誤之后，方可正式施工操作。對(duì)于澆筑混凝土過(guò)程中實(shí)際的自由落體高度控制，以不超過(guò)2米為宜，否則就需要用到漏斗、串筒、滑槽等輔助性澆筑工具;第三，振搗混凝土環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，要確?；炷琳駬v到位，并且達(dá)到一定的密實(shí)程度，這樣才能避免發(fā)生裂縫。在混凝土振搗過(guò)程中會(huì)使用表面為平板的振搗器、插入式的高頻率振動(dòng)棒等工具，需要由專業(yè)人員按照“快插慢拔”的方法操作，注意把控用力程度，每一次都要振搗到位，避免發(fā)生漏振的情況。另外，還要重視模板工程的施工質(zhì)量，加強(qiáng)檢查力度，確保模板具有穩(wěn)固且可靠的支撐結(jié)構(gòu)，尤其在接縫位置要保證密實(shí)、不漏漿，這樣才能強(qiáng)化振搗的質(zhì)量，保證混凝土澆筑施工的整體質(zhì)量，投入使用之后也能減少裂縫現(xiàn)象。

4.4 做好道路橋梁大體積混凝土后期養(yǎng)護(hù)工作

在剛完成道路橋梁施工之后，此時(shí)最容易發(fā)生裂縫問(wèn)題。所以完工之后也不能放松警惕，而是要重視質(zhì)量防控，做好后續(xù)的道路橋梁養(yǎng)護(hù)工作，提前預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。通過(guò)采取有效措施，做好合理保養(yǎng)，既能避免發(fā)生裂縫，也能提升道路橋梁的整體質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命。在后期養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，應(yīng)主要做好以下工作：首先，做好保溫措施是后期養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵一環(huán)。保溫的目的是避免在大體積混凝土中發(fā)生內(nèi)外溫差過(guò)大的現(xiàn)象，保護(hù)混凝土降低自約束力。因此在開(kāi)展養(yǎng)護(hù)工作時(shí)，要通過(guò)采取有效措施達(dá)到保溫目的，減緩混凝土外部溫度的降低速度，盡量保持與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度均衡，并且借助混凝土自身的抗拉輕度，有效強(qiáng)化混凝土的抗裂性，這樣就能成功避免由于內(nèi)外溫差問(wèn)題而造成的裂縫現(xiàn)象。其次，進(jìn)行道路橋梁的養(yǎng)護(hù)工作時(shí)，除了控制混凝土結(jié)構(gòu)本身的溫度變化以外，還要注意保持養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度，應(yīng)根據(jù)混凝土的保養(yǎng)需求做適當(dāng)升溫處理，這樣做的目的也是控制溫差，避免混凝土表面溫度快速下降而產(chǎn)生應(yīng)力。這一做法既能確保增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，有效抑制應(yīng)力松弛現(xiàn)象;另一方面也能保護(hù)混凝土表面不發(fā)生干裂，就不會(huì)形成塑性收縮。一般情況下，混凝土養(yǎng)護(hù)階段的表面溫度以及中心溫度差均以不超過(guò)25℃為宜。最后，對(duì)現(xiàn)澆板的澆搗工作也要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)操作。在大體積混凝土施工項(xiàng)目的后期，養(yǎng)護(hù)是最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是必不可少的操作。如果不重視養(yǎng)護(hù)工作，整個(gè)過(guò)程敷衍了事，可能導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度達(dá)不到預(yù)期效果，其快速硬化時(shí)產(chǎn)生了大量失水并且沒(méi)有及時(shí)獲得補(bǔ)償，發(fā)生裂縫的可能性非常大。尤其在夏季高溫環(huán)境中施工，養(yǎng)護(hù)時(shí)更要定期澆水降溫，尤其是對(duì)剛構(gòu)橋主墩承臺(tái)設(shè)置冷卻管降溫，這樣做的目的既是為了避免因溫度差過(guò)大而出現(xiàn)裂縫，也是為了控制由混凝土表面收縮而產(chǎn)生的約束應(yīng)力，降低發(fā)生裂縫的幾率。

4.5 健全道路橋梁大體積混凝土施工管理機(jī)制

深入健全管理機(jī)制，能有效保證道路橋梁項(xiàng)目順利、高質(zhì)地完工。健全施工現(xiàn)場(chǎng)管理機(jī)制，即可讓操作規(guī)程明確化，又可切實(shí)提高施工現(xiàn)場(chǎng)的管理實(shí)效性。例如施工企業(yè)在健全施工現(xiàn)場(chǎng)的管理機(jī)制時(shí)，可主要從兩方面進(jìn)行，一是質(zhì)量管理制度，二是責(zé)任制度。質(zhì)量管理方面，施工企業(yè)要合理分化每個(gè)施工環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容，同時(shí)，結(jié)合這些內(nèi)容，明確管理標(biāo)準(zhǔn)，以切實(shí)提高相關(guān)人員的責(zé)任感。開(kāi)始施工前，要對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，明確相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，然后參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理，進(jìn)而讓相關(guān)管理制度得到切實(shí)落實(shí)。責(zé)任制度方面，施工企業(yè)要梳理所有施工班組的關(guān)系，且將具體的責(zé)任劃分給這些施工班組。如果在施工時(shí)有問(wèn)題出現(xiàn)，可參照責(zé)任制度追根溯源，即可明確事故責(zé)任人，還可提高問(wèn)題解決效率。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，最近幾年，國(guó)內(nèi)道路橋梁工程施工水平持續(xù)提升，各種道路橋梁的建設(shè)數(shù)量也在不斷增加。就目前而言，道路橋梁工程規(guī)模持續(xù)增大，施工技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)、越來(lái)越復(fù)雜。項(xiàng)目管理工作是道路橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)工作得以順利、高質(zhì)完成的基本保障。項(xiàng)目施工必須要按照設(shè)計(jì)要求的施工質(zhì)量目標(biāo)組織具體的施工工作。在當(dāng)前道路橋梁行業(yè)飛速發(fā)展的今天，大體積混凝土裂縫防治管控能力是整個(gè)道路橋梁工程項(xiàng)目監(jiān)管水平的直接體現(xiàn)，在項(xiàng)目建設(shè)的時(shí)候，施工企業(yè)將這方面的管控工作做好了，對(duì)于美化企業(yè)市場(chǎng)形象、提高企業(yè)的綜合管理能力而言，都是十分有利的。這就需要施工企業(yè)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，做好合理的項(xiàng)目施工規(guī)劃工作和施工技術(shù)及質(zhì)量管控工作，保證現(xiàn)場(chǎng)的施工可以按照施工計(jì)劃順利落實(shí)到位，圓滿做好道路橋梁工程施工大體積混凝土裂縫的防治工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸軍.道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治對(duì)策[J].磚瓦世界，2020（14）：232.

[2]孫振陽(yáng)，張素峰.道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治對(duì)策 [J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018（16）：2282.

[3]熊興業(yè). 客運(yùn)專線橋梁梁部大體積混凝土溫度裂縫控制[J].交通世界（建養(yǎng).機(jī)械），2010（07）.

[4]混凝土質(zhì)量專業(yè)委員會(huì).高強(qiáng)與高性能混凝土專業(yè)委員會(huì).鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004

[5]潘盛烈.橋梁工程大體積混凝土的溫控與防裂對(duì)策[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2010（06）.

[6]孟磊.遂渝線東陽(yáng)2號(hào)大橋現(xiàn)澆鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁的施工質(zhì)量控制[J].科技信息，2011（03）.

[7]張旭東.公路橋梁混凝土質(zhì)量通病預(yù)防與治理[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2011（10）.

[8]揣大林，解永杰.道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治對(duì)策[J].裝飾裝修天地，2018（22）：219.