公路橋梁設(shè)計與施工中裂縫成因及預(yù)防分析

金建鵬

（甘肅中順工程設(shè)計咨詢有限責任公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

公路橋梁在施工過程中存在混凝土裂縫等質(zhì)量問題，是長久以來最難處理的病害。公路橋梁工程主要為混凝土結(jié)構(gòu)，無論是表面裂縫還是深層裂縫，都會對整體質(zhì)量產(chǎn)生影響，須提前采取預(yù)防措施，降低混凝土裂縫的發(fā)生概率。在施工過程中可以進行全面分析，找到混凝土裂縫的誘發(fā)原因，制定針對性的防治措施，攻克公路橋梁建設(shè)難題。因混凝土裂縫病害復(fù)雜，在防治方面需采用多樣化手段，如原材料控制、技術(shù)管理、養(yǎng)護措施等，每個環(huán)節(jié)都應(yīng)加強質(zhì)量把控，從而對混凝土裂縫進行有效預(yù)防。

1 相關(guān)概述

1.1 公路橋梁裂縫的類型

公路橋梁施工具有一定的復(fù)雜性，主要與不同地區(qū)的自然環(huán)境、土壤條件、晝夜溫差以及工藝流程和施工技術(shù)選擇有很大的關(guān)系，因此，導(dǎo)致公路橋梁在施工過程中所出現(xiàn)的裂縫種類較多。從當前公路橋梁檢測施工現(xiàn)狀來看，裂縫主要包括為橫向、縱向、塊狀以及不規(guī)則裂縫，不同類型裂縫產(chǎn)生的原因多種多樣，需要結(jié)合工藝流程、施工質(zhì)量、運行狀態(tài)、維護保養(yǎng)等各個方面開展系統(tǒng)化管理，才能有效分析裂縫產(chǎn)生的原因，從而采取有針對性的措施，更好地解決裂縫。經(jīng)過長期總結(jié)分析，出現(xiàn)裂縫問題的主要因素包括：第一，公路橋梁在結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在一定的缺陷，不同區(qū)域的自然環(huán)境有所差別，同時公路橋梁的功能規(guī)格也有所不同，需要結(jié)合實際需求，設(shè)計型號、規(guī)格、功能相匹配的工藝流程，由于其缺乏前期的調(diào)研，對各種的數(shù)據(jù)的勘測不夠準確，從而導(dǎo)致對整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計不符合實際應(yīng)用需求。第二，在施工過程中，在施工材料的選擇及工作人員的專業(yè)技能因素方面，公路橋梁對建筑施工材料的質(zhì)量要求較高，若各種建筑材料的性能規(guī)格、質(zhì)量不能更好地滿足實際需求，會嚴重影響公路橋梁的建設(shè)質(zhì)量。同時，不同材料的使用方法也有所差別，只有嚴格按照使用說明規(guī)范操作，才能有效提高工程建設(shè)質(zhì)量。此外，開展公路橋梁建設(shè)所需的工作人員數(shù)量較多，由于缺乏系統(tǒng)管理，從而導(dǎo)致工作人員的安全意識、質(zhì)量意識不夠，專業(yè)技能水平不高，嚴重影響公路橋梁的施工質(zhì)量。第三，公路橋梁的使用狀況和維護保養(yǎng)管理，當前，公路橋梁由于長期處于高負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，缺乏及時的維護保養(yǎng)，從而導(dǎo)致路面損壞嚴重，情況嚴重時還會導(dǎo)致路基開裂及各種裂縫問題的發(fā)生。為了更好地解決公路橋梁裂縫問題，應(yīng)加強管理，通過制定科學(xué)完善的管理機制，為各項工作順利開展提供制度依據(jù)。同時，應(yīng)加強施工材料管理和人才隊伍建設(shè)，從而保障公路橋梁的建設(shè)質(zhì)量，進一步減少裂縫問題的發(fā)生[1]。

1.2 公路橋梁施工裂縫的危害

公路橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量對國家經(jīng)濟發(fā)展、公眾的安全出行有著至關(guān)重要的作用。同時，公路橋梁工程開展具有一定的復(fù)雜性，對管理水平和施工技術(shù)要求較高，任何一方面的問題都有可能嚴重影響施工效率和工程質(zhì)量。因此，在工程項目管理過程中，應(yīng)不斷加強制度建設(shè)、提高管理水平，做好現(xiàn)代化施工技術(shù)的應(yīng)用，強化質(zhì)量監(jiān)督檢查所發(fā)揮的積極作用，進一步保障公路橋梁施工過程的安全、穩(wěn)定、可靠。從當前我國的公路橋梁施工現(xiàn)狀發(fā)展來看，仍然存在很多方面的問題，需不斷優(yōu)化管理機制，提升工程管理水平，特別是在裂縫問題的處理上，更加考驗工程項目的管理水平和施工技能。裂縫問題的出現(xiàn)受多種因素的影響，例如施工過程中材料的選擇，鋼筋、混凝土是工程項目開展過程中用量最多的材料，同時也直接決定了工程建設(shè)質(zhì)量，如果選擇的材料質(zhì)量不合格或達不到實際生產(chǎn)需求，很有可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，鋼筋斷裂、腐蝕等等都會導(dǎo)致裂縫問題的發(fā)生，從而對路面路基的強度和使用性能產(chǎn)生一定的影響。此外，受外界惡劣環(huán)境因素的影響，在很大程度上會影響路面的牢固穩(wěn)定，如積水問題、雨水滲漏問題，嚴重破壞橋梁的主體結(jié)構(gòu)，影響主體結(jié)構(gòu)的安全牢固。若各種裂縫問題得不到及時處理就會導(dǎo)致裂縫的長度越來越長、深度越來越深，很容易引發(fā)各種安全事故的發(fā)生，嚴重威脅廣大公眾的生命財產(chǎn)安全，并帶來消極的社會影響[2]。

2 公路橋梁設(shè)計與施工中裂縫成因分析

2.1 分段施工導(dǎo)致裂縫

公路橋梁建設(shè)具有跨度大、路程長的特點，為了進一步提高施工效率、加快工程進度，在施工過程中常常采用分段施工的方法。由于不同的路段之間難以形成統(tǒng)一的整體結(jié)構(gòu)，再加上不同路段的施工質(zhì)量和工藝流程存在差異，導(dǎo)致路段之間的承載力、預(yù)應(yīng)力也有所不同，在長期的高負荷運轉(zhuǎn)下以及極端的氣候影響下，都會導(dǎo)致連接區(qū)域出現(xiàn)嚴重的形變，產(chǎn)生裂縫[3]。

2.2 自然溫度的變化導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生

自然條件下的氣候變化，也會導(dǎo)致裂縫問題的發(fā)生，主要表現(xiàn)為具有一定的季節(jié)性特點。由于晝夜溫差大、氣候驟變等條件，建筑材料易受到熱脹冷縮的作用而出現(xiàn)裂縫問題，例如夏季的高溫會導(dǎo)致公路橋梁路面溫度驟然升高，而內(nèi)部溫度仍然較低，內(nèi)外之間巨大的溫度差導(dǎo)致熱脹冷縮現(xiàn)象，更容易引發(fā)裂縫問題。這種裂縫問題相對于工程建筑自身質(zhì)量問題影響較小，一般不會造成嚴重的危害，需要在使用過程中定期開展維護保養(yǎng)，從而減少該類裂縫問題的發(fā)生。

2.3 施工技術(shù)落后

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，各種先進的施工工藝、機械設(shè)備的應(yīng)用更新?lián)Q代速度較快。進一步加強現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝的應(yīng)用，不斷提高機械設(shè)備的使用性能，可以更好地推動公路橋梁的建設(shè)質(zhì)量。深度應(yīng)用現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝、機械設(shè)備的更新需要企業(yè)投入大量的資金，給企業(yè)帶來一定的資金壓力。大多數(shù)企業(yè)的各種生產(chǎn)工藝、施工技術(shù)、機械設(shè)備較為落后，不足以支持現(xiàn)代化的公路橋梁施工。從機械設(shè)備管理來說，機械設(shè)備的應(yīng)用能夠大大提高施工效率和工程質(zhì)量，由于機械設(shè)備在運行過程中長期處于高負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，會出現(xiàn)嚴重的損耗或質(zhì)量問題，需不斷地進行維護保養(yǎng)，更新機械設(shè)備，才能更好推動工程的順利進行。從施工技術(shù)來說，工作人員的專業(yè)技術(shù)水平直接影響施工質(zhì)量，當前管理過程中對人才隊伍建設(shè)力度不足，未開展系統(tǒng)的技術(shù)培訓(xùn)，從而導(dǎo)致工作人員技術(shù)較為落后，不能更好應(yīng)對當前施工過程中所面臨的各種問題?；谏鲜鰩讉€方面的原因，使得施工過程中的質(zhì)量問題頻繁發(fā)生，最終導(dǎo)致公路橋梁各種裂縫問題的出現(xiàn)。

2.4 荷載作用

我國當前的公路橋梁長期處于高負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，承載重、工作時間長，隨著使用時間的延長，會導(dǎo)致不同程度裂縫的出現(xiàn)，需在建設(shè)過程中，進一步加強質(zhì)量建設(shè)，增強公路橋梁路面的承載力。同時，在管理過程中應(yīng)限制超重車輛的通行，從而對公路橋梁起到一定的保護作用。

2.5 沒有合理安置施工配套設(shè)施

公路橋梁作為道路交通運輸?shù)闹黧w結(jié)構(gòu)，在使用過程中還需要其他配套設(shè)施輔助公路橋梁更好地運轉(zhuǎn)。從當前的實際施工現(xiàn)場來看，由于各項施工配套設(shè)施安置不到位，從而導(dǎo)致裂縫問題頻繁發(fā)生，例如各種支持結(jié)構(gòu)、受力設(shè)施、錨墊板等，這些配套設(shè)施能夠顯著提高路面的牢固和穩(wěn)定，如果位置安置不合理，就會導(dǎo)致路面在使用過程中出現(xiàn)嚴重的受力不均勻，從而引起裂縫問題的出現(xiàn)。

2.6 鋼筋破壞、銹蝕

鋼筋作為公路橋梁建設(shè)的主要支撐結(jié)構(gòu)，對全面提升公路橋梁主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的作用。由于鋼筋自身的防腐蝕性能較差，一旦某些部位暴露在空氣中，會出現(xiàn)嚴重的腐蝕現(xiàn)象，從而影響公路橋梁主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。公路橋梁在運輸過程中，長期受到雨水侵蝕、風吹日曬，以及自身的密閉性較差的影響，很容易導(dǎo)致鋼筋腐蝕問題的發(fā)生，如果得不到及時處理，腐蝕面積越大、程度越深，會導(dǎo)致各種裂縫問題的出現(xiàn)，甚至會由于鋼筋出現(xiàn)斷裂而降低路面的承重能力，從而對道路橋梁的運行安全帶來一定的影響。

3 公路橋梁設(shè)計與施工中裂縫成因預(yù)防分析

3.1 完善基礎(chǔ)勘察，加強設(shè)計審核

各項工作的開展，首先要以準確的數(shù)據(jù)作為支持，這是確保工程項目順利進行的必要條件。因此，在開展工作時，應(yīng)對施工現(xiàn)場的各種環(huán)境進行準確勘測，確保數(shù)據(jù)的真實、準確、有效，從而保證施工方案設(shè)計的合理性和可操作性。同時，需要對施工方案進行嚴格審核，只有滿足各項施工條件時，才能用于施工生產(chǎn)，有效減少由于設(shè)計不足而引發(fā)的質(zhì)量問題，從而減少各種裂縫問題的發(fā)生[4]。

3.2 嚴格控制混凝土施工材料質(zhì)量

當前，市場上各種型號的混凝土數(shù)量眾多，不同的混凝土使用范圍、性能也有所差別。在選擇混凝土施工時，應(yīng)結(jié)合工程項目的實際需求，嚴格控制水泥、砂石等比例，從而保證混凝土自身的性能能夠達到安全施工要求。在有條件的情況下，可充分開展預(yù)試驗，從而全面評價混凝土的各種性能指標，通過不斷調(diào)整優(yōu)化配比方案，達到最佳的使用效果。

3.3 提升施工管理人員綜合素質(zhì)，完善施工現(xiàn)場監(jiān)管體系

施工現(xiàn)場的管理水平和工作人員的專業(yè)技能直接影響著工程質(zhì)量。從施工現(xiàn)場管理來說，應(yīng)進一步加強監(jiān)督管理體系，采取精細化管理措施，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的質(zhì)量問題，開展有效監(jiān)督，有效制止各種違規(guī)操作現(xiàn)象的發(fā)生，有助于加強施工現(xiàn)場的管理水平。從工作人員的專業(yè)技能來說，公路橋梁建設(shè)對工作人員的專業(yè)技能有較高的要求，需做好工作人員的系統(tǒng)化培訓(xùn)，不斷提高專業(yè)技能和綜合素質(zhì)，從而為更好開展各項工作奠定良好的基礎(chǔ)[5]。

3.4 做好保濕與保溫

由于熱脹冷縮、環(huán)境干燥而引發(fā)的裂縫問題，可以采取及時有效的保溫與保濕措施，減少該類裂縫問題的出現(xiàn)。做好保溫措施，可以有效避免不同區(qū)域出現(xiàn)溫差過大的現(xiàn)象，保持公路橋梁內(nèi)部溫度的穩(wěn)定，在很大程度上減少由于熱脹冷縮而引發(fā)的裂縫。做好保濕措施，冬季氣候干燥，公路橋梁內(nèi)部水分蒸發(fā)，可以通過保濕措施保持公路橋梁內(nèi)部的含水量處于正常狀態(tài)，從而減少裂縫問題的發(fā)生。

3.5 加強荷載控制

當前，我國的公路橋梁在使用過程中長期處于高負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，會引發(fā)裂縫問題的發(fā)生，嚴重時會影響到公路橋梁的主體結(jié)構(gòu)。因此，在荷載設(shè)計時，需結(jié)合公路橋梁的使用功能和交通運輸情況，保證荷載設(shè)計量與實際需求相協(xié)調(diào)；加強公路橋梁使用管理，減少超重型車輛通行，減少由于負載過重而引發(fā)裂縫問題的發(fā)生。

3.6 保證橋面與橋梁達到相同使用年限

公路橋梁不同部位的受力情況存在顯著差異，這也是導(dǎo)致橋面、橋梁使用年限存在巨大差別的重要原因。為了進一步保證橋面橋梁具有相同的使用年限，需要在設(shè)計過程中，結(jié)合不同部位的受力分析，采取有針對性的解決措施，共同提高橋面結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和牢固性。只有各部位的使用年限達到高度的統(tǒng)一，才能有效避免后期維護保養(yǎng)所產(chǎn)生的成本，對提高交通運輸效率也有積極影響。

3.7 公路橋梁模板支架質(zhì)量控制

由于公路橋梁不同的模板支架所發(fā)揮的作用不同，在實際施工過程中，分為安裝與拆除不同的部分，無論哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問題，都會嚴重影響公路橋梁的建設(shè)質(zhì)量。因此，在施工過程中必須提高對模板支架的質(zhì)量控制，結(jié)合施工現(xiàn)場的安全管理需求，不斷提高模板支架安裝的可靠性、穩(wěn)定性和牢固性，從而為確保各項工作的安全實施提供更加可靠的質(zhì)量保證。在拆除過程中，還需結(jié)合外界環(huán)境采取一定的安全防護措施，有效避免由于模板拆除而引發(fā)的表面裂縫問題[6]。

3.8 優(yōu)化公路橋梁施工操作流程

工藝流程的設(shè)計對進一步提高施工效率，加強工程質(zhì)量建設(shè)具有重要的影響。在設(shè)計過程中，充分依照現(xiàn)場各種參數(shù)指標和工程建設(shè)需求，不斷提高各個部門之間的密切合作，施工環(huán)節(jié)之間的緊密連接，既可以縮短工程周期，又可以進一步提高工程質(zhì)量建設(shè)，在減少生產(chǎn)成本的同時，有效減少各種質(zhì)量安全問題的發(fā)生。

4 結(jié)語

分析混凝土裂縫為公路橋梁帶來的危害，從常見因素如溫度、收縮、荷載與新時期結(jié)構(gòu)設(shè)計、新型材料等角度進行了公路橋梁混凝土產(chǎn)生裂縫的原因分析，結(jié)合當前路橋工程從混凝土施工溫度控制、混凝土材料及制備質(zhì)量、養(yǎng)護等幾個層面提出了控制混凝土裂縫發(fā)生概率的措施建議，通過實際應(yīng)用和總結(jié)發(fā)現(xiàn)，效果較為理想。