公路橋梁裂縫的成因與預(yù)防技術(shù)

伏永貴 北京市政路橋股份有限公司

1 前言

公路橋梁作為基礎(chǔ)交通設(shè)施的關(guān)鍵構(gòu)成部分，對于我國的社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展發(fā)揮著重要作用。公路橋梁工程具有工期長、施工環(huán)節(jié)復(fù)雜的特點(diǎn)，通過對現(xiàn)階段我國公路橋梁工程施工現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)公路橋梁工程出現(xiàn)裂縫的概率較大，而裂縫會對公路橋梁工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量造成嚴(yán)重的不利影響，需要給予重視。

2 公路橋梁裂縫的危害

公路橋梁工程施工具有較強(qiáng)的綜合性，對于技術(shù)方面的要求較高，其結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土材料為主。目前我國的鋼筋混凝土施工技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，切實(shí)保障了公路橋梁工程建設(shè)的穩(wěn)定性和可靠性。但是，就我國當(dāng)前公路橋梁工程施工現(xiàn)狀而言，仍存在諸多問題需要解決。比如常見的施工裂縫問題在公路橋梁工程中十分普遍，這限制了整體項(xiàng)目工程施工質(zhì)量的提升，對于公路橋梁最終建成后的剛度和強(qiáng)度造成了不利影響，給后期公路橋梁的正常使用、人們的交通出行安全埋下了隱患。裂縫可能導(dǎo)致鋼筋發(fā)生外露的情況，使公路橋梁工程的整體強(qiáng)度、安全性受到負(fù)面影響。

另外，裂縫會降低公路橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，且隨著時(shí)間的推移，裂縫可能會逐漸擴(kuò)大，在天氣等因素的影響下，常常出現(xiàn)雨水滲透等情況，降低公路橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。當(dāng)公路橋梁工程出現(xiàn)細(xì)小的裂縫時(shí)，需要及時(shí)處理，否則裂縫會逐漸擴(kuò)大，造成無法修補(bǔ)的后果，甚至可能導(dǎo)致路面塌陷，嚴(yán)重威脅居民的正常通行以及生命安全。

3 公路橋梁裂縫的成因

3.1 地基變形導(dǎo)致的裂縫發(fā)生

對于任何一個工程項(xiàng)目來說，施工人員在開展具體的施工之前，都要先全面檢查施工區(qū)域的地基情況，只有地基質(zhì)量得到了保障，后續(xù)的施工工作才可以更為順利地開展。對于公路橋梁來說也是如此，在公路橋梁的施工過程中，地基質(zhì)量出現(xiàn)了問題，比如地基出現(xiàn)了不牢固現(xiàn)象，整個工程的質(zhì)量會因此受到直接影響，甚至還有可能造成安全事故的發(fā)生。

大部分情況下對于外界的影響，地基本身是有一定程度的抵擋能力的，但導(dǎo)致地基變形的主要原因，就是地基所承受的應(yīng)力強(qiáng)度完全超出了其設(shè)計(jì)承受范圍，所以地基就會有變形現(xiàn)象產(chǎn)生。在地基發(fā)生變形以后，公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力也會因此發(fā)生相應(yīng)的改變，如果其所承受的壓力超過了自身的承受范圍，混凝土內(nèi)部就會出現(xiàn)錯位現(xiàn)象，最終導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

比如在支架現(xiàn)澆箱梁施工過程中，一般都會提前勘察原狀土的承載力，若不能滿足要求，則需要換填灰土壓實(shí)，再澆筑混凝土墊層并設(shè)置排水溝，以防支架沉降，造成現(xiàn)澆箱梁梁體產(chǎn)生裂縫。因此，相關(guān)施工企業(yè)想要降低裂縫出現(xiàn)的概率，首先要保證地基質(zhì)量，增強(qiáng)地基承載能力。

3.2 荷載作用

荷載的形式包括靜荷載、動荷載、次應(yīng)力等，各類荷載的作用特性不同，因此裂縫的發(fā)生部位、發(fā)展程度也有所差異。其中，公路橋梁的受剪區(qū)、受拉區(qū)、振動區(qū)受力較為特殊，這些部位的結(jié)構(gòu)容易在荷載作用下出現(xiàn)裂縫。

荷載裂縫的成因錯綜復(fù)雜，主要包括未有效協(xié)調(diào)施工機(jī)具及材料，使得其大量堆載至混凝土結(jié)構(gòu)上，一旦超出結(jié)構(gòu)可承受的荷載上限就會產(chǎn)生裂縫；未嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙有序開展工作，未經(jīng)許可便調(diào)整施工工序或盲目改變結(jié)構(gòu)的受力模式。在各類荷載裂縫中，以中心受壓產(chǎn)生的裂縫最為常見。此類裂縫在某范圍內(nèi)高密度分布，具有長度較短的形態(tài)特征，且易發(fā)生在墩柱結(jié)構(gòu)處。

3.3 修筑方式不正確所造成的開裂

在進(jìn)行修筑的過程中，若沒有使用正確的修筑方式，也會發(fā)生混凝土開裂的現(xiàn)象。在實(shí)際修筑的過程中，要選擇合理的修筑方式，以避免裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生。

在進(jìn)行修筑的過程中，多數(shù)修筑工藝具有較強(qiáng)的專業(yè)性，若是沒有嚴(yán)格遵循相關(guān)建造標(biāo)準(zhǔn)，或者施工技術(shù)的不成熟或者施工人員的責(zé)任意識不強(qiáng)，都會降低建造作業(yè)的品質(zhì)，導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生混凝土裂縫。在進(jìn)行建造作業(yè)的過程中，混凝土具有一定的收縮性，導(dǎo)致混凝土發(fā)生變形，若要減少變形情況的發(fā)生，要提升施工人員自身工作責(zé)任感?；炷翝仓髸l(fā)生強(qiáng)烈的水化反應(yīng)，此時(shí)混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生一條分水縫，混凝土中水分被蒸發(fā)，會產(chǎn)生下沉的現(xiàn)象。由于混凝土自身的收縮性，并且此時(shí)并沒有完全硬化，所以裂縫產(chǎn)生的概率就會大大增加。

另外，在混凝土產(chǎn)生硬化現(xiàn)象時(shí)，若是沒有采用合理的技術(shù)作業(yè)，就會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。在混凝土硬化之后，因?yàn)楸砻娴乃忠呀?jīng)被全部蒸發(fā)，而內(nèi)部的溫度處于較低的狀態(tài)，其體積就會不斷縮小，裂縫就會產(chǎn)生。相關(guān)建造人員還要注意一點(diǎn)，混凝土內(nèi)部和外部的收縮力并不相同，會發(fā)生收縮不平衡的現(xiàn)象，混凝土表面承受巨大的拉力，導(dǎo)致縫隙的產(chǎn)生。此外，在選擇建造工藝時(shí)，要根據(jù)工程的建造特點(diǎn)選擇適宜的建造工藝，否則建造作業(yè)的實(shí)用性較低，在后期的使用過程中也會出現(xiàn)不同程度的裂縫問題。

4 公路橋梁裂縫的預(yù)防技術(shù)措施

4.1 強(qiáng)化混凝土施工質(zhì)量的控制

第一，在采購原材料的過程中，要把控原材料質(zhì)量。對于混凝土配合比中的原材而言，其中最為關(guān)鍵的材料就是水泥，因此水泥自身的質(zhì)量，也會對混凝土的質(zhì)量造成直接性的影響。首先工作人員在水泥采購的過程中，不能只重視經(jīng)濟(jì)效益，必須選擇質(zhì)量符合施工標(biāo)準(zhǔn)的水泥，以此保證混凝土的質(zhì)量。此外，混凝土容易受到溫度的影響，工作人員可以選擇低熱水泥，可以有效降低溫度對于自身的影響程度。同時(shí)，還可以選擇使用強(qiáng)度較大的水泥，以此提升混凝土施工質(zhì)量，延長公路橋梁的使用壽命。

第二，科學(xué)配比混凝土，保證混凝土達(dá)到公路橋梁施工要求。施工人員在對混凝土配置的過程中，要先了解公路橋梁工程的實(shí)際負(fù)載情況，再結(jié)合其抗拉強(qiáng)度等各方面的規(guī)定，確定混凝土中材料的配置比例，保證在公路橋梁的施工過程中，使用最為優(yōu)質(zhì)的混凝土，以此提升公路橋梁的整體質(zhì)量。

第三，添加劑的選擇和控制要遵照混凝土質(zhì)量要求。施工人員在配置混凝土的過程中，要選擇合適的添加劑。因?yàn)樘砑觿┎粌H可以增強(qiáng)混凝土的塑性，還可以保證混凝土抗拉性能的有效提升，有效降低公路橋梁工程中裂縫的發(fā)生概率，同時(shí)也能夠提升該工程的整體質(zhì)量。

第四，公路橋梁施工中合理增加預(yù)埋件。如果施工人員在開展具體施工工作的時(shí)候，可以合理添加預(yù)埋件，不僅混凝土自身的抗裂性能可以有所提升，同時(shí)裂縫出現(xiàn)的概率也會因此下降。比如，對于整個工程的基礎(chǔ)受力位置，施工人員可以在其中添加鋼筋等構(gòu)件，這樣會使混凝土的抗裂性能有所提升。此外，對于容易發(fā)生裂縫的位置，可以在其中放置傳感器，能夠有效測量該部位的荷載以及拉力，同時(shí)如果發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題，傳感器就會即時(shí)發(fā)出警報(bào)，施工人員可以在第一時(shí)間進(jìn)行處理，以達(dá)到預(yù)防裂縫產(chǎn)生的目的。

最后，施工單位還要嚴(yán)格管控施工工藝。即定期組織施工人員開展技術(shù)培訓(xùn)活動，提升施工人員的技術(shù)水平，以保證施工質(zhì)量。

4.2 對于荷載裂縫的防治對策

在工程建造的過程中，要控制荷載的力度，增加其作用力。并且避免因?yàn)楹奢d過大而產(chǎn)生裂縫。若混凝土在使用的過程中，負(fù)荷重量高于自身的承載力時(shí)，就會引發(fā)裂縫的產(chǎn)生，引起裂縫主要有以下幾個原因。

第一，受力過大產(chǎn)生裂縫。若是橋面或者公路受到較大的作用力，混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫。在發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)，橋梁或者公路受到較大的作用力時(shí)，也會因?yàn)榱Φ淖饔枚a(chǎn)生裂縫。

第二，橋梁或者公路負(fù)荷較大時(shí)，內(nèi)部作用力不均勻也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。因?yàn)闃蛄簝?nèi)部鋼筋的承受力是一定的，所以過往車輛不符合相關(guān)承載標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，橋梁內(nèi)部的鋼筋受力不均勻，會降低作用力的效果，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

在建造作業(yè)的過程中，要對荷載參數(shù)進(jìn)行分析，并且優(yōu)化建造方案，提升工程的荷載強(qiáng)度。另外，減少公路橋梁所承載的載荷，在使用大型設(shè)施工具時(shí)，要將其擺放在正確的位置，避免對公路橋梁產(chǎn)生較大的壓力，避免荷載裂縫的產(chǎn)生。面對已經(jīng)出現(xiàn)的荷載裂縫，相關(guān)工作人員要采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，減少裂縫對工程產(chǎn)生的不利影響。

4.3 梁橋預(yù)拱度、撓度偏差防治措施

施工單位要把好材料關(guān)，強(qiáng)化混凝土質(zhì)量控制力度，增強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)人員職責(zé)，做好各項(xiàng)材料的檢查，堅(jiān)決退回不符合質(zhì)量要求的混凝土材料。在現(xiàn)場攪拌混凝土?xí)r，需要嚴(yán)格按照配合比生產(chǎn)，控制攪拌時(shí)間，專職檢驗(yàn)人員加強(qiáng)檢查。

此外，還應(yīng)從以下方面控制預(yù)拱度、撓度偏差：提高支架基礎(chǔ)、支架及模板施工質(zhì)量，提高掛籃等懸臂澆筑設(shè)施安裝組拼質(zhì)量，并按要求進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)或者是加載試驗(yàn)，消除非彈力的變形現(xiàn)象，并向監(jiān)測人員及施工人員提供非彈性變形的數(shù)值。確保模板的標(biāo)高偏差控制在允許范圍內(nèi)，使上部結(jié)構(gòu)在支架或掛籃拆除后能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的外形。

設(shè)立合適的觀測點(diǎn)以及相對坐標(biāo)系，并以此為標(biāo)準(zhǔn)，建立相對的坐標(biāo)控制立模標(biāo)高值，使檢測人員能夠在現(xiàn)場施工過程中，及時(shí)采集和觀測斷面的標(biāo)高值，并提供給監(jiān)控人員。

加強(qiáng)施工過程控制，嚴(yán)格控制施工過程中不平衡荷載的分布及大小，并且對預(yù)拱度偏差值及時(shí)調(diào)整；控制在張拉時(shí)混凝土的強(qiáng)度，保證混凝土強(qiáng)度能夠與梁段同條件養(yǎng)護(hù)，在制梁時(shí)還需要及時(shí)控制混凝土彈性模量，存梁時(shí)間不宜過長，且不同預(yù)制梁齡期不應(yīng)相差太大。

除此之外，還要控制預(yù)應(yīng)力筋在梁體結(jié)構(gòu)中對應(yīng)的位置，控制張拉時(shí)的應(yīng)力值。大體積混凝土梁段澆筑時(shí)，應(yīng)該在梁體上使用溫度觀測點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的溫度監(jiān)測，這樣能夠及時(shí)把握梁段截面的內(nèi)外溫差，以及梁斷截面的溫度分布狀況，可以獲得更加準(zhǔn)確的溫度變化規(guī)律。

加強(qiáng)檢測，對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行積極反饋調(diào)整。首先，可以在箱梁的底板布置測點(diǎn)，在一天內(nèi)對溫度變化較小的時(shí)段進(jìn)行測量，在測立模、混凝土澆筑前和混凝土澆筑后，以及預(yù)應(yīng)力束張拉前和預(yù)應(yīng)力張拉后進(jìn)行標(biāo)高；在梁體內(nèi)布置測試的斷面和測點(diǎn)，在公路橋梁施工過程中，及時(shí)測試截面的應(yīng)力變化與分布，以便及時(shí)測量各施工階段被測梁段或梁體的應(yīng)力值，是否與計(jì)算數(shù)值及分析相吻合。

4.4 處理已形成的裂縫

在公路橋梁工程項(xiàng)目中，對于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，施工人員必須進(jìn)行及時(shí)處理，以此防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，降低其對公路橋梁使用壽命造成的影響。在公路橋梁裂縫的處理措施中，最為常見的就是表面修補(bǔ)法。該方法一般適用于寬度≤0.15mm左右，同時(shí)深度較淺的裂縫，或者使用于有較大面積漏水的防滲堵漏。如果公路橋梁中所出現(xiàn)的裂縫寬度≥0.15mm，施工人員一般采用灌縫法處理。除此之外，還要注意把瀝青等具有防腐性的物質(zhì)涂抹在表面，以此達(dá)到預(yù)防鋼筋腐蝕的目的。

4.5 優(yōu)化后期養(yǎng)護(hù)模式

公路橋梁工程施工結(jié)束后，應(yīng)建立完善的后期養(yǎng)護(hù)體系，優(yōu)化養(yǎng)護(hù)模式，最大限度地避免公路橋梁工程發(fā)生裂縫問題，提高混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)和管理力度。結(jié)合公路橋梁工程的實(shí)際情況，保證良好有效的后期養(yǎng)護(hù)措施，將其落實(shí)到位，避免發(fā)生公路橋梁混凝土裂縫等問題。

相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合工程的具體施工環(huán)境和情況，注意細(xì)節(jié)養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)對混凝土濕度和溫度的控制，降低裂縫發(fā)生的概率?？茖W(xué)規(guī)劃養(yǎng)護(hù)時(shí)間方案，促進(jìn)公路橋梁工程養(yǎng)護(hù)效果的提升，灌漿施工前，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)牧芽p與空隙封堵、堵漏措施，保證良好的灌漿施工質(zhì)量和效率，預(yù)防裂縫不斷擴(kuò)大，確保公路橋梁工程質(zhì)量符合相關(guān)要求。

5 結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國公路橋梁建設(shè)在取得顯著成績的同時(shí)，尚存在一些問題。針對常見的裂縫問題，需要施工人員不斷探索分析，根據(jù)公路橋梁工程建設(shè)的實(shí)際情況，正確應(yīng)用相關(guān)施工技術(shù)，制定切實(shí)有效的裂縫控制措施，以確保橋梁整體質(zhì)量，提高橋梁工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

總之，相關(guān)施工單位要摒棄只重視經(jīng)濟(jì)效益的思想，要選擇合適的措施保證公路橋梁施工項(xiàng)目的質(zhì)量。要嚴(yán)格控制施工溫度，同時(shí)組織員工開展講座以及培訓(xùn)活動，提升員工專業(yè)能力，增強(qiáng)其綜合素養(yǎng)，以此減少裂縫出現(xiàn)的概率，保證公路橋梁的整體質(zhì)量，給人們的生活水平帶來推動性影響。