淺談市政橋梁施工混凝土裂縫成因及其防治措施

黃基敏

廣東德封建設(shè)工程有限公司 廣東 廣州 510507

在我國(guó)社會(huì)的發(fā)展過(guò)程中，公路交通系統(tǒng)在其中發(fā)揮出的作用和優(yōu)勢(shì)非常明顯，直接關(guān)系到整個(gè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度和一個(gè)國(guó)家的發(fā)展層次。在市政橋梁工程施工過(guò)程中，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)是比較常見(jiàn)的形式，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)不但前期的建設(shè)工作成本投入較低，同時(shí)還可以有效滿足城市化建設(shè)發(fā)展過(guò)程中各方面需求，因此混凝土橋梁工程建設(shè)規(guī)模也在快速擴(kuò)張。但是在市政橋梁工程施工當(dāng)中，由于受到各種外部環(huán)境因素、施工條件以及人為性等多方面因素的影響，造成市政橋梁工程施工混凝土?xí)a(chǎn)生比較嚴(yán)重的裂縫情況，對(duì)整個(gè)市政橋梁的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性造成了比較嚴(yán)重的負(fù)面影響。

1 現(xiàn)澆混凝土橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的表現(xiàn)形式

1.1 斜向裂縫問(wèn)題

斜向裂縫問(wèn)題的形成，主要原因是因?yàn)闃蛄汗こ探Y(jié)構(gòu)的荷載量較大，造成地基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沉降問(wèn)題，橋梁整體結(jié)構(gòu)受力不均勻，在地基沉降幅度較大的位置，很容易產(chǎn)生明顯的斜向裂縫現(xiàn)象。除此之外，斜向裂縫問(wèn)題和橋梁工程結(jié)構(gòu)之間也存在明顯的關(guān)聯(lián)性，比如部分連續(xù)性橋梁通過(guò)使用雙支座支撐的方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是在制作的高度、直徑等相關(guān)參數(shù)存在不一致或者誤差相對(duì)較大，很有可能會(huì)造成橋梁兩側(cè)區(qū)域產(chǎn)生斜向裂縫問(wèn)題。與此同時(shí)，外部環(huán)境溫度變化也有可能會(huì)造成斜向裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生，在一些陽(yáng)光直射區(qū)域范圍內(nèi)，現(xiàn)澆混凝土材料表面的水分蒸發(fā)速率過(guò)快，而沒(méi)有受到陽(yáng)光照射的區(qū)域混凝土材料的干縮速率較慢，進(jìn)而在二者的交匯位置也容易產(chǎn)生斜向裂縫問(wèn)題[1]。

1.2 橫向裂縫問(wèn)題

在現(xiàn)澆混凝土橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中，橫向裂縫問(wèn)題是其中比較常見(jiàn)的裂縫形式，橫向裂縫具有裂口較小并且比較細(xì)長(zhǎng)的特性，通常情況下是因?yàn)楝F(xiàn)澆混凝土橋梁的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，造成橋梁結(jié)構(gòu)的受力不均勻或者外部荷載量較大，造成混凝土構(gòu)件內(nèi)部鋼筋產(chǎn)生嚴(yán)重變形情況，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)混凝土表層出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

1.3 交叉裂縫問(wèn)題

交叉裂縫問(wèn)題主要集中在柱子的端頭，或者其他多個(gè)結(jié)構(gòu)相互之間銜接的部位，地質(zhì)條件擾動(dòng)問(wèn)題是造成橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生交叉裂縫問(wèn)題的重要影響因素，同時(shí)在受到外力嚴(yán)重撞擊的條件下，很有可能也會(huì)出現(xiàn)橋梁混凝土表面產(chǎn)生 “X”形狀的裂縫問(wèn)題。通常情況下橋梁結(jié)構(gòu)表面也有可能會(huì)出現(xiàn)交叉裂縫現(xiàn)象，主要原因是因?yàn)楸砻娴臋M向裂縫和縱向裂縫在發(fā)育到某種程度之后，二者之間會(huì)形成交叉連接形成一種貫通性裂縫問(wèn)題。

2 市政橋梁工程施工中混凝土裂縫問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因

2.1 荷載量過(guò)大出現(xiàn)混凝土表面裂縫情況

隨著我國(guó)城市化建設(shè)發(fā)展速度不斷加快，市政橋梁工程施工受到了人們廣泛關(guān)注和重視，由于城市內(nèi)部的交通通行量不斷加大，因此對(duì)于市政橋梁的承載能力提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。如果市政橋梁的承載能力超過(guò)了自身所能承受的極限范圍，很有可能會(huì)出現(xiàn)混凝土產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫情況。當(dāng)前在我國(guó)各大市政橋梁工程建設(shè)施工當(dāng)中，混凝土材料的使用非常普遍，屬于一種比較常見(jiàn)的橋梁工程施工材料。通過(guò)混凝土材料的應(yīng)用可以保證橋梁工程成型之后具有更高的承載能力和耐久度，但是因?yàn)榛炷敛牧献陨硭艹惺艿臉O限壓力有限，同時(shí)還會(huì)受到一些外力作用所產(chǎn)生的影響造成，橋梁工程混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生比較明顯的裂縫情況?；炷恋氖芰Y(jié)構(gòu)可以將其分為直接應(yīng)力和次應(yīng)力兩種形式，在兩種橋梁受力作用條件下，混凝土材料很容易產(chǎn)生變形問(wèn)題，如果混凝土可以承受的作用力小于其所能承受的最大荷載，會(huì)造成混凝土材料產(chǎn)生裂縫，如果沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行處理裂縫問(wèn)題會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)張，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生更大的安全隱患[2]。

2.2 施工溫度控制不當(dāng)產(chǎn)生混凝土裂縫

在市政橋梁混凝土施工過(guò)程中，對(duì)于混凝土材料的溫度控制非常關(guān)鍵，因?yàn)闊崦浝淇s屬于物質(zhì)的最基處現(xiàn)象，因此從這一角度進(jìn)行分析，在市政橋梁混凝土施工過(guò)程中存在熱脹冷縮這一情況非常常見(jiàn)，同時(shí)也是造成市政橋梁混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫問(wèn)題的重要原因。在外部溫度環(huán)境影響條件下，混凝土材料自身的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生比較明顯的變形情況，同時(shí)這一變形問(wèn)題的產(chǎn)生會(huì)超過(guò)其所能承受的極限范圍，很容易造成混凝土產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。這一問(wèn)題的產(chǎn)生主要是因?yàn)榛炷脸尚椭笞陨淼目箟耗芰Σ蛔?，受到溫度變化所產(chǎn)生的應(yīng)力作用會(huì)出現(xiàn)比較明顯的裂縫情況?；炷潦軠囟扔绊懏a(chǎn)生的裂縫問(wèn)題，主要包含以下兩種形式：第一，在進(jìn)行混凝土澆筑施工過(guò)程中，如果混凝土材料當(dāng)中的水泥原材料使用量過(guò)大，會(huì)造成水泥材料遇水之后產(chǎn)生大量的水化放熱現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)混凝土材料的內(nèi)部溫度快速提升，和外部環(huán)境之間會(huì)形成較大的溫度差，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生溫度膨脹裂縫情況。第二，工程施工單位在針對(duì)市政橋梁工程施工過(guò)程中通過(guò)采取蒸汽養(yǎng)護(hù)工作方法，有可能會(huì)造成混凝土裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生，因?yàn)檎羝B(yǎng)護(hù)工作過(guò)程中，主要是在冬季環(huán)境條件下進(jìn)行，在針對(duì)市政橋梁工程進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)處理過(guò)程中，蒸汽的溫度會(huì)隨著混凝土材料內(nèi)外溫度的變化而產(chǎn)生變化，最終會(huì)產(chǎn)生溫度差形成溫度應(yīng)力裂縫情況，這種溫度應(yīng)力裂縫問(wèn)題的表現(xiàn)形式，主要包含混凝土表面裂縫、混凝土結(jié)構(gòu)深層裂縫以及貫穿裂縫等幾種形式[3]。

2.3 混凝土材料質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的混凝土裂縫

在市政橋梁工程施工過(guò)程中，混凝土材料的質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)市場(chǎng)橋梁工程的施工效果，施工原材料質(zhì)量和整個(gè)建筑工程施工質(zhì)量之間有著密切的關(guān)聯(lián)，如果工程施工原材料產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)成型之后的穩(wěn)定性下降，進(jìn)而會(huì)引發(fā)比較嚴(yán)重的混凝土裂縫情況。對(duì)于混凝土材料而言，自身主要是通過(guò)水泥砂石、水外加劑等各種材料經(jīng)過(guò)一定的配比混合之后形成，其中砂石材料是構(gòu)成混凝土的主要原材料，因此砂石原材料的質(zhì)量直接影響到混凝土成型之后的效果，同時(shí)也會(huì)對(duì)混凝土材料的質(zhì)量產(chǎn)生直接性影響。由于高質(zhì)量的砂石材料可以有效提高混凝土自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，如果砂石材料的自身制表不足，會(huì)造成混凝土材料成型之后空隙率加大，同時(shí)對(duì)于水泥和水的需求量也會(huì)增多，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)混凝土材料在成型之后的強(qiáng)度和穩(wěn)定性下降。不但如此，如果原材料的質(zhì)量不符合要求，會(huì)對(duì)混凝土材料內(nèi)部的鋼筋質(zhì)量造成比較嚴(yán)重的影響，會(huì)出現(xiàn)鋼筋材料受到比較嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，如果鋼筋材料產(chǎn)生比較嚴(yán)重的腐蝕情況，其自身的體積會(huì)進(jìn)一步加大，也會(huì)對(duì)混凝土材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力作用，如果混凝土材料的膨脹程度達(dá)到了極限范圍會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的裂縫問(wèn)題[4]。

2.4 地基變形裂縫問(wèn)題

在道路橋梁工程施工過(guò)程中，由于受到不同區(qū)域地質(zhì)條件因素所產(chǎn)生的影響，造成路面產(chǎn)生橫向裂縫問(wèn)題。路橋工程項(xiàng)目在混凝土基礎(chǔ)變形施工當(dāng)中，如果地基基礎(chǔ)沉降產(chǎn)生問(wèn)題時(shí)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載能力超過(guò)混凝土材料的承載能力。通常情況下，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫問(wèn)題主要原因包含以下幾個(gè)方面：第一，在材料處于塑性狀態(tài)下，混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分和支護(hù)施工過(guò)程中，由于橋梁結(jié)構(gòu)和局部變形問(wèn)題產(chǎn)生干擾，很容易造成橋梁混凝土結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生比較嚴(yán)重的裂縫與基礎(chǔ)沉降問(wèn)題。另一方面，由于在外部工程自身重力作用條件下，一些體積較大的混凝土構(gòu)件受到強(qiáng)大重力作用的影響也會(huì)出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降問(wèn)題。不但如此，在混凝土材料下沉到一定程度的情況下，裂縫問(wèn)題會(huì)直接影響到鋼材與模板材料的質(zhì)量，同時(shí)在道路橋梁項(xiàng)目工程建設(shè)工作當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫問(wèn)題，影響到整個(gè)橋梁工程結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，因此需要對(duì)裂縫的預(yù)防工作策略進(jìn)行深入分析。

3 市政橋梁施工混凝土裂縫問(wèn)題的有效控制策略

3.1 嚴(yán)格控制混凝土材料的參數(shù)配比

要想從根本上控制現(xiàn)澆混凝土橋梁結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，必須要對(duì)混凝土原材料的參數(shù)配比進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計(jì)，通過(guò)提高混凝土材料的質(zhì)量是有效預(yù)防混凝土裂縫問(wèn)題的重要策略，需要根據(jù)橋梁建設(shè)工作標(biāo)準(zhǔn)存在的差異性。相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員必須要對(duì)混凝土原材料的標(biāo)號(hào)規(guī)格以及參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化配比設(shè)計(jì)，必要的條件下需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)各種混凝土材料的指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，必須要保證每一種施工原材料質(zhì)量符合橋梁工程建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)，如果沒(méi)有達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，則需要對(duì)其進(jìn)行重新配比直到符合混凝土材料的標(biāo)準(zhǔn)施工要求。除此之外，防水設(shè)計(jì)工作也是橋梁現(xiàn)澆混凝土設(shè)計(jì)工作中非常重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，其中主要包含了防雨水設(shè)計(jì)和防積水設(shè)計(jì)兩個(gè)組成部分，通過(guò)設(shè)計(jì)出更加有效的混凝土構(gòu)件排水系統(tǒng)，可以保證橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的雨水可以順利排出，有效避免在橋面表面形成大量積水問(wèn)題。

3.2 嚴(yán)格控制混凝土材料澆筑施工過(guò)程

在進(jìn)行混凝土材料施工作業(yè)過(guò)程中，需要有效依照相關(guān)工程施工規(guī)范指導(dǎo)加以進(jìn)行，同時(shí)對(duì)混凝土材料施工過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格把控。第一，需要制定出科學(xué)有效的工程施工管控工作計(jì)劃，同時(shí)對(duì)混凝土工程施工當(dāng)中的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行有效處理，保證混凝土工程施工質(zhì)量更高同時(shí)更加穩(wěn)定，要進(jìn)一步提高混凝土材料在公路工程施工中的應(yīng)用水平和效果，防止出現(xiàn)較大的工程施工風(fēng)險(xiǎn)性問(wèn)題。第二，在針對(duì)混凝土材料施工當(dāng)中，需要建立起更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ淌┕す芾頇C(jī)制，需要對(duì)一些更加精細(xì)的混凝土施工精細(xì)化管理理念加以落實(shí)，同時(shí)還需要有效處理好混凝土工程施工當(dāng)中存在的各種干擾性因素，進(jìn)一步提高高速公路橋梁工程施工質(zhì)量和穩(wěn)定性，有效解決混凝土材料的裂縫問(wèn)題[5]。

3.3 提高混凝土裂縫修復(fù)處理工作效果

為了有效提高混凝土施工質(zhì)量，需要進(jìn)一步提高混凝土裂縫問(wèn)題的處理工作效果，同時(shí)還需要充分保證高速公路工程施工質(zhì)量和穩(wěn)定性，需要采取必要的裂縫修復(fù)處理方案來(lái)加以解決。首先，可以通過(guò)加強(qiáng)表面封閉施工方法的應(yīng)用，在道路封閉工作之前將混凝土裂縫表面的灰塵以及浮渣等材料進(jìn)行徹底清理，同時(shí)還需要涂抹一定量的環(huán)氧樹(shù)脂以及各種膠泥材料。在完成混凝土裂縫修復(fù)處理工作之后，需要對(duì)混凝土構(gòu)件的裂縫修復(fù)處理效果進(jìn)行全面檢查，進(jìn)一步提高混凝土施工質(zhì)量和穩(wěn)定性。其次，基于混凝土材料裂縫處理和修復(fù)工作，需要從可行性方面進(jìn)行深入考慮，有效確認(rèn)工程項(xiàng)目建設(shè)施工的具體施工方案，保證混凝土材料在高速公路橋梁施工項(xiàng)目當(dāng)中發(fā)揮出應(yīng)有的作用和效果，以此來(lái)全面實(shí)現(xiàn)混凝土裂縫問(wèn)題的全面治理，提高工程項(xiàng)目施工質(zhì)量。

3.4 有效控制人為性因素的影響

在橋梁工程所在區(qū)域范圍內(nèi)，地質(zhì)條件構(gòu)成相對(duì)比較復(fù)雜，工程施工單位需要做好工程施工之前的相關(guān)地質(zhì)勘察工作，并且在此基礎(chǔ)之上需要展開(kāi)橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員，必須要充分了解現(xiàn)澆混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)工作要點(diǎn)，要嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計(jì)工作流程來(lái)加以開(kāi)展。比如，初次完成之后的橋梁工程設(shè)計(jì)工作方案，需要通過(guò)專家組進(jìn)行全面審核與評(píng)定，要保證每一個(gè)設(shè)計(jì)工作環(huán)節(jié)符合橋梁工程的實(shí)際要求，然后再上報(bào)到項(xiàng)目負(fù)責(zé)人員手中進(jìn)行簽字批，有效保證現(xiàn)澆混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，有效防止由于人為性設(shè)計(jì)誤差問(wèn)題，造成后續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)受力不均勻而產(chǎn)生混凝土裂縫現(xiàn)象。在后續(xù)工程施工過(guò)程中，如果工程施工單位對(duì)工程設(shè)計(jì)方案存在意義或者是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，需要及時(shí)和設(shè)計(jì)工作人員之間進(jìn)行溝通與交流，如果存在問(wèn)題必須要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，有效保證現(xiàn)澆混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，保證整個(gè)橋梁受力的均勻性和科學(xué)性，避免對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響[5]。

3.5 充分重視現(xiàn)澆混凝土施工與養(yǎng)護(hù)工作

在混凝土澆筑施工過(guò)程中需要提前鋪設(shè)好施工模板，每一個(gè)模板需要盡可能保證一次性澆筑施工完成，有效防止橋梁模塊結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫現(xiàn)象，同時(shí)需要充分重視混凝土材料的后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作，需要根據(jù)現(xiàn)澆混凝土橋梁工程建設(shè)所在區(qū)域的技術(shù)條件，設(shè)置出相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工作方案。比如，在一些北方地區(qū)冬季條件下進(jìn)行橋梁工程施工，需要充分考慮到低溫條件環(huán)境下混凝土內(nèi)部自由水結(jié)冰所形成的問(wèn)題，同時(shí)在養(yǎng)護(hù)工作中需要采取有效的保溫處理措施，防止混凝土材料出現(xiàn)凍裂等現(xiàn)象。在一些南方地區(qū)夏季條件下進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土，橋梁工程施工就需要有效做好周期性的灑水保濕養(yǎng)護(hù)處理工作，防止混凝土材料表面的水分蒸發(fā)速率過(guò)快，造成混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重的干縮裂縫現(xiàn)象，或者由于水泥材料水化熱問(wèn)題，造成混凝土材料內(nèi)外溫度差異過(guò)大形成溫度裂縫問(wèn)題等[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，針市政橋梁混凝土產(chǎn)生的裂縫問(wèn)題，工程施工單位必須要給予高度重視，需要結(jié)合以往的工程施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)市政橋梁工程施工中混凝土裂縫問(wèn)題產(chǎn)生的相關(guān)原因進(jìn)行深入分析，找到裂縫問(wèn)題產(chǎn)生的根源，同時(shí)制定出相應(yīng)的防治工作方案，避免混凝土在施工過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫情況，提高市政橋梁工程的整體施工穩(wěn)定性。