道路橋梁設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中裂縫成因分析

徐合健

煙臺(tái)華路晟交通工程咨詢(xún)有限公司 山東 煙臺(tái) 264000

引言

在道路橋梁建設(shè)工程進(jìn)行期間，混凝土作為工程常用的材料，直接關(guān)乎工程整體質(zhì)量，但是受到外界因素與環(huán)境因素的干擾，在工程過(guò)程或是投入使用的一段時(shí)間出現(xiàn)裂縫，對(duì)橋梁行車(chē)與人員造成一定的安全威脅。在路橋工程進(jìn)行期間，必須增加對(duì)裂縫控制工作的重視程度，管理人員應(yīng)該明確自身在此項(xiàng)工作方面承擔(dān)的責(zé)任，掌握裂縫控制方法，在科學(xué)的控制手段下，提高混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

1 裂縫形成的原因

1.1 荷載問(wèn)題

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)混凝土出現(xiàn)裂縫荷載問(wèn)題是一方面原因，道路橋梁工程路基結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到荷載問(wèn)題的干預(yù)，破壞路基結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)大量的裂縫。在混凝土路基建造工作進(jìn)行期間，應(yīng)該靈活的應(yīng)用多類(lèi)設(shè)備輔助橋梁工程施工。由于工程部分路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，讓很多大型設(shè)備無(wú)法良好地進(jìn)行碾壓工作，在施工碾壓階段造成嚴(yán)重的裂縫問(wèn)題，降低路基整體質(zhì)量。在道路橋梁施工期間，因?yàn)橥庠谝蛩氐谋O(jiān)控方式不當(dāng)，致使混凝土出現(xiàn)大量裂縫。在施工結(jié)束后，橋梁正式投入使用，在通行一段時(shí)間后，因?yàn)檐?chē)輛荷載破壞橋梁路面結(jié)構(gòu)。當(dāng)橋梁承受能力小于外界壓力時(shí)，就會(huì)在路面處出現(xiàn)大量裂縫[1]。

1.2 溫度造成的裂縫

溫度變化會(huì)對(duì)混凝土帶來(lái)極為嚴(yán)重的影響，因溫度使混凝土造成裂縫的占比較大。各省區(qū)也會(huì)因地域不同，溫度所有差異，并且溫度的高低會(huì)形成熱脹冷縮的情況，會(huì)在一定程度上造成混凝土形成變形情況，讓混凝土結(jié)構(gòu)與形狀都出現(xiàn)改變。混凝土內(nèi)部有著極大的應(yīng)力，若是此應(yīng)力超過(guò)了混凝土可以承受的范圍，則會(huì)造成混凝土出現(xiàn)裂縫的情況。而且在溫度較高的情況下，還會(huì)使裂縫持續(xù)加大。與此同時(shí)，道路橋梁工程在施工過(guò)程中，混凝土?xí)a(chǎn)生收縮與碰撞，而混凝土其本身因含水量較高，在高溫下表面的水分會(huì)蒸發(fā)較快，內(nèi)部的水分卻未蒸發(fā)，這種情況下，也使混凝土內(nèi)外形成較大溫差。并且外層混凝土在施工中受到較大拉力，當(dāng)拉力強(qiáng)度超過(guò)混凝土承載能力時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致道路橋梁工程表面產(chǎn)生裂縫。這對(duì)混凝土建筑而言，無(wú)疑是一個(gè)十分復(fù)雜且煩瑣的施工工藝。

1.3 由鋼筋腐蝕引發(fā)的裂縫

在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，瀝青保護(hù)層長(zhǎng)時(shí)間遭受二氧化碳的腐蝕作用，使混凝土的堿度不斷降低，加上外部環(huán)境中的氯化物破壞混凝土表層的氧化膜，出現(xiàn)銹蝕反應(yīng)。在氧化物的作用下，混凝土不斷膨脹，出現(xiàn)裂縫。

1.4 混凝土自身的化學(xué)反應(yīng)

混凝土內(nèi)部收縮出現(xiàn)的裂縫無(wú)顯著的規(guī)律可循，但這種類(lèi)型的裂縫寬度普遍較窄?；炷潦艿酵獠孔饔昧r(shí)，自身會(huì)出現(xiàn)拉伸應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。若混凝土并未受到外部作用力時(shí)，自身結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，導(dǎo)致變形現(xiàn)象出現(xiàn)。此外，水泥自身會(huì)產(chǎn)生水化熱反應(yīng)，這種反應(yīng)也是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因之一。在水化熱反應(yīng)的過(guò)程中，水泥會(huì)不斷地釋放熱能，但是熱能釋放分布較為散漫，促使混凝土內(nèi)部的溫度出現(xiàn)差異，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

1.5 地基出現(xiàn)形變

道路橋梁之中的混凝土出現(xiàn)裂縫情況，也有可能是由于地基出現(xiàn)沉降情況，如此也會(huì)產(chǎn)生一種拉力與結(jié)構(gòu)力，若是結(jié)構(gòu)中超過(guò)了混凝土內(nèi)部的抗拉力，則會(huì)使混凝土形成裂縫問(wèn)題。地基沉降若是在塑性的狀態(tài)下，則會(huì)形成一些不均勻性沉降，混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與支架弱勢(shì)不均勻，也會(huì)出現(xiàn)沉降情況，使得混凝土局部出現(xiàn)變形問(wèn)題，從而形成裂縫?；炷劣捎谧陨砭哂幸欢ㄖ亓?，而且重力也各不相同，則會(huì)使混凝土形成重心較不穩(wěn)定的狀態(tài)，混凝土在總體上可能形成不均勻情況，若是混凝土在下降時(shí)到達(dá)了一定位置，在總體模板與鋼筋合力作用之下，則會(huì)出現(xiàn)裂縫情況[2]。

2 混凝土裂縫防控措施

2.1 施工溫度控制

混凝土在道路橋梁施工中可能會(huì)受到溫度的干預(yù)出現(xiàn)裂縫，這也是當(dāng)前工程中裂縫出現(xiàn)的主要原因。在實(shí)際施工中必須定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫，結(jié)合現(xiàn)代工具預(yù)估未來(lái)幾天施工現(xiàn)場(chǎng)溫度變化情況，利用掌握的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的控制。在外界溫度較高時(shí)，需要控制混凝土澆筑的厚度、水化熱反應(yīng)時(shí)間。除此之外，清楚混凝土澆筑的注意事項(xiàng)，控制澆筑速度，在工作場(chǎng)地布置測(cè)溫裝置，顯示現(xiàn)場(chǎng)溫度值，方便工作人員進(jìn)行溫度控制工作。

2.2 嚴(yán)格挑選混凝土攪拌材料

對(duì)于控制混凝土裂縫產(chǎn)生來(lái)說(shuō)，首先最基本的就是混凝土本身不能出現(xiàn)問(wèn)題。在進(jìn)行混凝土配比及攪拌的過(guò)程中，一方面混凝土的配比要科學(xué)、合理；另一方面根據(jù)配比使用的原材料應(yīng)當(dāng)符合使用要求。在混凝土配比這一方面，經(jīng)過(guò)我國(guó)長(zhǎng)期的混凝土應(yīng)用，以及我國(guó)目前設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，如果不是添加特殊外加劑，配比基本不會(huì)偏差太多，對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生不會(huì)造成太大的影響。但是攪拌過(guò)程前，所選用的攪拌骨料以及膠凝材料，對(duì)于混凝土的裂縫產(chǎn)生會(huì)有著較大的影響。首先，針對(duì)選用膠凝材料來(lái)說(shuō)，要保證其品質(zhì)的要求，一般使用最多的就是水泥膠凝材料，而在攪拌區(qū)域的水泥，多用散裝水泥攪拌，散裝攪拌的水泥不能過(guò)多接觸未防護(hù)的地面，造成水泥返潮失效，失效的水泥在一定程度上會(huì)成為混凝土裂縫的誘因。在選擇骨料的階段，對(duì)于骨料的含泥量要預(yù)先測(cè)試，必須保證混凝土粗細(xì)骨料的含泥量都能夠達(dá)到指標(biāo)，含泥量如果過(guò)高，必須進(jìn)行一定的措施減少含泥量，否則會(huì)在混凝土施工后，因?yàn)槠渲械哪嗤翢o(wú)法起到水化熱和結(jié)合骨料的作用，從而出現(xiàn)龜裂。因此，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格挑選混凝土攪拌原材料，唯有如此，才可以有效確保我國(guó)道路橋梁工程施工過(guò)程中的整體質(zhì)量，為人民群眾日常的交通出行，提供良好服務(wù)。

2.3 灌漿修補(bǔ)裂縫

①針對(duì)橋梁的裂縫，第一步先將裂縫內(nèi)部的油漬、砂漿清除出去；第二步為了進(jìn)一步清理裂縫，需使用濃度較高的有機(jī)溶劑，也要注意在清理的過(guò)程中保持干燥。當(dāng)完成表面的處理后，將裂縫處鑿除，將內(nèi)部較深層次的混凝土鑿露出來(lái)。如果有部分鋼筋露出來(lái)，還需要對(duì)鋼筋進(jìn)行除銹清理；當(dāng)有斷裂問(wèn)題時(shí)應(yīng)實(shí)施焊接，且在焊接完畢后清理雜物。最后，為了讓密實(shí)度滿(mǎn)足要求，需在裂縫中填入小石子。②埋置灌漿嘴。處理好裂縫表面之后，再埋設(shè)灌漿嘴，間距控制在35～40cm為宜，并做好裂縫的密封工作。③氣密性檢查。完成裂縫密封后，待封縫材料凝固再檢測(cè)氣密性。針對(duì)漏氣的地方采取密封措施。④灌漿。對(duì)漿液進(jìn)行配置時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，以使?jié){液的固化時(shí)間符合要求，并確保其抗壓、抗拉強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)。在開(kāi)始灌漿前便把所有管道連接好，保證灌漿嘴上閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，利用壓縮空氣把雜質(zhì)清除。灌漿應(yīng)按由上到下、從左到右順序進(jìn)行，通常壓力的范圍應(yīng)保證在0.2～0.4MPa的范圍內(nèi)，壓力應(yīng)漸漸提升，防止高壓情況下導(dǎo)致裂縫的尺寸增大。如果灌漿的出漿率小于0.1L/min，需調(diào)整并維持10min之后便可將閥門(mén)關(guān)閉[3]。

2.4 防腐處理

路橋投入使用一年后，多會(huì)出現(xiàn)不同程度的路面開(kāi)裂。導(dǎo)致此問(wèn)題的原因復(fù)雜且眾多，常見(jiàn)原因有：超載車(chē)輛的碾壓，受惡劣天氣的影響等。最先出現(xiàn)問(wèn)題的是瀝青面，當(dāng)路橋受到長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕、碾壓后，僅表層出現(xiàn)細(xì)小孔洞和裂縫，待雨雪混合了腐蝕性雜物滲入裂縫后，導(dǎo)致路面出現(xiàn)積水現(xiàn)象，使路橋面的防水層結(jié)構(gòu)受到破壞。如果此時(shí)進(jìn)行裂縫處理，可以選用樹(shù)脂類(lèi)材料對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，在路面的小孔和細(xì)小裂縫位置進(jìn)行涂刷，避免老化的瀝青路面深度開(kāi)裂。修復(fù)的小孔和細(xì)小裂縫會(huì)形成有力網(wǎng)面，有效提升了瀝青路面的抗碾壓、抗腐蝕性能，起到修補(bǔ)路橋面的作用。其次，在道路橋梁中存在的一些荷載裂縫，雖然裂縫較為細(xì)小，但是在眾多的裂縫影響下，會(huì)造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性降低，此種裂縫對(duì)道路橋梁的整體結(jié)構(gòu)有著較大的危害性。因此，在進(jìn)行施工管理的過(guò)程中，應(yīng)高度重視此類(lèi)荷載裂縫，靈活應(yīng)用錨固補(bǔ)充加固、預(yù)應(yīng)力加固等方法來(lái)對(duì)裂縫做出修復(fù)，要求修復(fù)完成后不會(huì)對(duì)道路橋梁的外觀以及整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。除此之外，還應(yīng)嚴(yán)格遵守我國(guó)交通部發(fā)布的路橋養(yǎng)護(hù)規(guī)范，在路橋投入使用后，應(yīng)定期實(shí)施路面的維護(hù)與保養(yǎng)，做到定期檢測(cè)與檢修。檢查的最小周期為月，以巡檢路橋面設(shè)施、路橋臺(tái)附屬構(gòu)造為主，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)應(yīng)及時(shí)報(bào)修與處理，避免細(xì)小的裂縫問(wèn)題嚴(yán)重化而增加處理難度并埋下安全隱患。特別是汛期，要加大對(duì)路橋裂縫問(wèn)題的巡查力度，并做好巡查記錄，以便為后續(xù)的路面修復(fù)提供修復(fù)依據(jù)。對(duì)于道路橋梁行駛車(chē)輛的載重進(jìn)行嚴(yán)格管理，嚴(yán)禁超載行駛行為發(fā)生，避免超載碾壓路面造成的損傷，以提升道路橋梁的使用壽命，減少道路橋梁的裂縫問(wèn)題[4]。

2.5 合理的施工組織

對(duì)于混凝土這種動(dòng)態(tài)材料的施工，一定要將其掌握在一定的時(shí)間范圍內(nèi)保證施工完成，才能有效地避免施工質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)有效介紹混凝土裂縫的出現(xiàn)，而在施工混凝土的過(guò)程中，可以說(shuō)是施工組織最為艱難的一個(gè)工藝，因?yàn)橐瑫r(shí)組織人員、材料、機(jī)械在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行操作。首先應(yīng)當(dāng)在正式澆筑之前溝通好廠家，預(yù)定混凝土用量以及時(shí)間，確認(rèn)好之后要對(duì)其澆筑場(chǎng)地進(jìn)行勘察，確定混凝土澆筑設(shè)備可以有效?？抗ぷ?，同時(shí)也要確認(rèn)隱蔽工作是否通過(guò)驗(yàn)收，具備混凝土作業(yè)條件。解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題之后，要對(duì)其混凝土澆筑機(jī)械進(jìn)行安排進(jìn)場(chǎng)，時(shí)間上要提前混凝土材料到場(chǎng)的時(shí)間，組織好機(jī)械和材料之后，要進(jìn)行人員安排，對(duì)于放料人員、澆筑人員、收面人員、振搗人員都要系數(shù)安排，確保混凝土能夠順暢的施工完成，一旦影響混凝土的澆筑節(jié)奏，就容易讓混凝土長(zhǎng)時(shí)間等待，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)讓混凝土逐漸凝固，對(duì)于混凝土的振搗難度加大，而振搗不密實(shí)的混凝土，極易出現(xiàn)裂縫，同時(shí)收面也較為困難，因?yàn)槠渌诌^(guò)度流失，收面摩擦力加大，工人施工效率也會(huì)明顯下降，加大混凝土裂縫出現(xiàn)的概率。因此時(shí)間的控制，對(duì)于混凝土澆筑組織是非常關(guān)鍵的，只有控制好澆筑時(shí)間，才能夠有效避免混凝土由于施工不合理、不科學(xué)而導(dǎo)致的裂縫問(wèn)題出現(xiàn)。

2.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化控制

清楚施工過(guò)程要點(diǎn)并結(jié)合建設(shè)工作內(nèi)容優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案，在工程優(yōu)化的方式下，可以使各工序工作良好地進(jìn)行，對(duì)工程過(guò)程可能出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行防護(hù)。施工人員在工程進(jìn)行階段，在混凝土表面覆蓋保護(hù)材料，從而可以規(guī)避混凝土腐蝕問(wèn)題。工作人員還應(yīng)該研究混凝土結(jié)構(gòu)，清楚混凝土特性，發(fā)現(xiàn)鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中的重要性，使用小直徑鋼筋或是控制間距等方式，提高混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性。在道路橋梁施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要清楚施工模板工作內(nèi)容，檢測(cè)模板的穩(wěn)固性，保證其達(dá)到施工要求。在施工各環(huán)節(jié)進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)工作，在針對(duì)性管控方式下，對(duì)外界干預(yù)因素進(jìn)行合理的控制，提高橋梁的耐久性[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于道路橋梁能夠有效緩解如今日益加大的交通壓力，因此受到了人們的高度重視。當(dāng)?shù)缆窐蛄夯炷脸霈F(xiàn)裂縫問(wèn)題后，則會(huì)直接影響到混凝土總體結(jié)構(gòu)的耐久度與強(qiáng)度，從而為道路橋梁工程的安全性與穩(wěn)定性帶來(lái)嚴(yán)重的不良影響。希望通過(guò)本篇文章的分析，能夠?yàn)橛嘘P(guān)人員提供些許意見(jiàn)與幫助，進(jìn)一步提升道路橋梁工程施工的整體質(zhì)量與效率，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，打造良好基礎(chǔ)。