道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防對策

焦淑波1 蔡金龍2

1.日照公路建設(shè)有限公司 山東 日照 276800

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在道路橋梁施工中，裂縫的出現(xiàn)是一個常見但令人擔(dān)憂的問題。裂縫的成因多種多樣，包括施工過程中的設(shè)計和執(zhí)行問題，材料質(zhì)量不佳，環(huán)境影響以及結(jié)構(gòu)受力等因素。這些裂縫不僅影響道路橋梁的美觀度，還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的損壞和安全隱患。為了預(yù)防道路橋梁施工中的裂縫問題，需要采取一系列的對策。施工過程中的設(shè)計和執(zhí)行應(yīng)該符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保施工質(zhì)量和工藝的合理性。選擇高質(zhì)量的材料是非常重要的，這樣可以降低裂縫發(fā)生的概率。此外，施工環(huán)境也需要得到充分的考慮，如避免在溫度變化較大或濕度較高的條件下進(jìn)行施工。在施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制和監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和處理施工中的問題，避免裂縫擴(kuò)大和發(fā)展成為嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)缺陷。

1 裂縫類型

1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫

在道路橋梁施工中裂縫是一個常見的問題，其中結(jié)構(gòu)性裂縫指的是由于橋梁結(jié)構(gòu)本身的力學(xué)特性或設(shè)計缺陷而引起的裂縫。橋梁在受力作用下會發(fā)生應(yīng)力的積累和分布。如果橋梁的設(shè)計不合理或者荷載超過了設(shè)計強(qiáng)度，就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生。例如，橋梁跨度過大、支撐不穩(wěn)或者荷載超載等都可能引起橋梁結(jié)構(gòu)的過度變形，導(dǎo)致裂縫的形成。如果使用的材料質(zhì)量不符合要求，或者混凝土強(qiáng)度不足，就容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。此外，材料的收縮和膨脹特性也會對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，溫度變化和濕度變化會引起材料的體積變化，從而導(dǎo)致裂縫的形成。另外，施工過程中存在嚴(yán)重的澆筑不均勻、振搗不當(dāng)或養(yǎng)護(hù)不足等問題，都會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的不均勻應(yīng)力分布，從而引發(fā)裂縫。此外，地基沉降和地震等自然因素也可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性裂縫的形成。地基沉降會導(dǎo)致橋梁支座移位或沉降不均勻，從而使橋梁結(jié)構(gòu)受力不均，產(chǎn)生裂縫。而地震的地面振動會給橋梁結(jié)構(gòu)帶來巨大的動力荷載，超過其承載能力引起結(jié)構(gòu)性裂縫。

1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫

混凝土在養(yǎng)護(hù)過程中會發(fā)生收縮，這是由于水分的蒸發(fā)以及混凝土中水泥水化反應(yīng)引起的。收縮裂縫通常呈現(xiàn)為短而細(xì)小的裂縫，沿著混凝土表面的方向延伸，尤其是在長條狀結(jié)構(gòu)（如橋梁）中更為常見。這種裂縫通常在混凝土初期強(qiáng)度較低時形成，但并不一定會對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯的影響。道路橋梁常常受到溫度變化的影響，特別是在極端溫度條件下。當(dāng)混凝土受熱膨脹或受冷收縮時，可能會產(chǎn)生溫度裂縫[1]。這種裂縫通常呈線狀或網(wǎng)狀，沿著結(jié)構(gòu)的長度方向延伸。溫度裂縫通常在橋梁上的大面積混凝土結(jié)構(gòu)中較為常見，如果溫度變化較大或溫度變化速度較快，裂縫的形成風(fēng)險將增加。另一種非結(jié)構(gòu)性裂縫是干縫。干縫是由于混凝土的干燥過程中引起的收縮而形成的。當(dāng)混凝土的含水量減少時，會產(chǎn)生干縮，從而導(dǎo)致干縫的出現(xiàn)。這種裂縫通常在長時間干燥條件下形成，呈現(xiàn)為較寬且較深的裂縫，常見于干燥氣候或缺乏濕度控制的施工環(huán)境中。沉降裂縫是由于橋梁基礎(chǔ)或土層的沉降引起的。當(dāng)土層不均勻沉降或基礎(chǔ)設(shè)計不合理時，會在橋梁結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生沉降裂縫。這種裂縫通常呈現(xiàn)為較寬的裂縫，沿著結(jié)構(gòu)的長度方向延伸，并且會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形和不穩(wěn)定性。

2 道路橋梁施工裂縫成因

2.1 過載問題

道路橋梁是現(xiàn)代交通運輸系統(tǒng)的重要組成部分，經(jīng)常承受車輛和行人的過載荷載。由于長期的使用和重復(fù)的負(fù)荷作用，道路橋梁往往會出現(xiàn)裂縫問題。下面從過載問題的角度，對道路橋梁施工裂縫成因進(jìn)行分析。過載是指超過橋梁設(shè)計荷載的負(fù)荷作用。道路橋梁通常設(shè)計為承受特定重量和交通流量的負(fù)荷。然而，由于交通流量的增加、車輛重量的增加以及超載車輛的存在，橋梁經(jīng)常面臨超過設(shè)計負(fù)荷的情況[2]。這種過載荷載會導(dǎo)致橋梁構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力集中，從而引發(fā)裂縫的形成。過載荷載會引起橋梁材料的疲勞破壞。橋梁在長期使用過程中，重復(fù)的負(fù)荷作用會導(dǎo)致材料的疲勞。當(dāng)負(fù)荷作用超過材料的疲勞極限時，就會出現(xiàn)裂縫。特別是在道路橋梁的關(guān)鍵部位，如橋墩、橋面板等地方，由于負(fù)荷集中，疲勞裂縫的形成更為常見。

2.2 混凝土材料問題

道路橋梁的施工裂縫是指在施工過程中或施工完成后出現(xiàn)的混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫現(xiàn)象。這些裂縫可能會影響橋梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命[3]。混凝土的收縮是導(dǎo)致施工裂縫的主要因素。在混凝土硬化過程中，水分逐漸蒸發(fā)，混凝土體積縮小。這種收縮引起的內(nèi)部應(yīng)力可以導(dǎo)致裂縫的形成。此外，混凝土的水化反應(yīng)也會引起體積變化，進(jìn)一步增加內(nèi)部應(yīng)力。溫度變化也是施工裂縫的重要原因。混凝土具有熱脹冷縮的特性，當(dāng)溫度變化較大時，混凝土?xí)驘崦浝淇s而發(fā)生體積變化，導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力積累，進(jìn)而引起裂縫的形成。特別是在大范圍混凝土澆筑或混凝土結(jié)構(gòu)受到溫度差異較大的情況下，這種裂縫更容易出現(xiàn)。此外，混凝土材料本身的質(zhì)量問題也可能導(dǎo)致施工裂縫的發(fā)生。如果混凝土的配合比不合理，或者材料中存在過多的骨料或空隙，這些缺陷可能導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度不均勻，增加了裂縫形成的風(fēng)險。另外，混凝土的質(zhì)量控制不嚴(yán)格、施工工藝不當(dāng)?shù)葐栴}也可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量下降，從而引發(fā)裂縫。施工過程中的外部力作用也可能導(dǎo)致道路橋梁的施工裂縫。在澆筑混凝土?xí)r，如果振搗不均勻或振動力度過大，可能導(dǎo)致混凝土的不均勻沉實，從而引起裂縫。此外，施工期間的車輛振動、機(jī)械碰撞等外力也可能對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性影響，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫的形成。

2.3 澆鑄工藝問題

道路橋梁施工過程中出現(xiàn)裂縫的成因可以從澆鑄工藝的角度進(jìn)行分析。澆鑄工藝是橋梁施工中的重要環(huán)節(jié)，涉及到混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)等過程，其中存在一些問題可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生?；炷恋臐仓^程中存在澆筑不均勻的情況[4]。這可能是由于澆筑過程中振搗不均勻、澆筑速度過快或過慢等原因引起的。當(dāng)混凝土在澆筑過程中沒有得到均勻的密實，局部區(qū)域的密度較低，容易形成裂縫。在養(yǎng)護(hù)過程中，如果沒有及時進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)時間不足，混凝土中的水分會過早蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的應(yīng)力積累，從而產(chǎn)生裂縫。另外，如果在養(yǎng)護(hù)期間溫度變化較大，也會引起混凝土的收縮和膨脹，增加了裂縫的形成風(fēng)險。此外，施工過程中的溫度控制也是一個重要的問題?；炷恋臏囟茸兓瘜ζ湫阅苡泻艽蟮挠绊?，過高或過低的溫度都可能引起混凝土的裂縫。在澆鑄過程中，如果沒有有效控制混凝土的溫度，例如在高溫環(huán)境下進(jìn)行澆筑，混凝土表面可能會過快干燥，而內(nèi)部仍保持較高的濕度，這種溫度梯度也會導(dǎo)致裂縫的形成。施工過程中的設(shè)計問題也可能導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)[5]。如果橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，未能充分考慮到混凝土的收縮和膨脹特性，就容易造成橋梁的應(yīng)力集中和裂縫的產(chǎn)生。

3 道路橋梁施工中裂縫成因預(yù)防對策

3.1 控制荷載問題

在道路橋梁的施工中，裂縫的出現(xiàn)是一個常見且嚴(yán)重的問題，尤其是在面對各種荷載的情況下。裂縫的成因可以歸結(jié)為荷載引起的應(yīng)力集中、變形不均勻和材料疲勞等因素。為了預(yù)防裂縫的發(fā)生，工作人員需要從控制荷載的角度出發(fā)，采取一系列對策措施。理設(shè)計橋梁的結(jié)構(gòu)，考慮不同荷載情況下的應(yīng)力分布。通過進(jìn)行荷載分析和結(jié)構(gòu)計算，確保橋梁結(jié)構(gòu)能夠承受正常運行和臨時荷載的作用，避免過度負(fù)荷導(dǎo)致應(yīng)力集中和裂縫的產(chǎn)生。在施工期間，特別是進(jìn)行大型設(shè)備或材料運輸時，需要嚴(yán)格控制荷載的大小和分布。合理安排施工工序，避免在橋梁結(jié)構(gòu)尚未完全成型或負(fù)荷傳遞不完善的情況下施加過大的荷載，以免引發(fā)裂縫。此外，對于長期存在的荷載，如交通荷載和溫度荷載，需要采取相應(yīng)的預(yù)防措施。例如，在設(shè)計過程中考慮到交通流量和車輛類型的變化，采用合適的橋梁橫截面和材料，以提高橋梁的承載能力。同時，合理設(shè)置伸縮縫、防護(hù)層和補(bǔ)償裝置，以應(yīng)對溫度引起的橋梁伸縮和變形，減輕結(jié)構(gòu)應(yīng)力，避免裂縫的形成。定期進(jìn)行橋梁的巡查和維護(hù)工作，及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)潛在的裂縫。通過定期的檢測和養(yǎng)護(hù)，可以確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，減少由荷載引起的裂縫發(fā)展[6]。

3.2 控制原料進(jìn)場

裂縫的成因多種多樣，其中控制原料進(jìn)場是預(yù)防裂縫的重要環(huán)節(jié)。首先，嚴(yán)格把控原材料的質(zhì)量。在選擇供應(yīng)商時，應(yīng)對其進(jìn)行充分的考察和評估，確保供應(yīng)商具有良好的信譽(yù)和質(zhì)量管理體系。同時，建立嚴(yán)格的原料采購合同，明確要求供應(yīng)商提供符合國家標(biāo)準(zhǔn)的原材料，并對原材料進(jìn)行抽樣檢測和質(zhì)量監(jiān)控，確保其質(zhì)量穩(wěn)定可靠。并且要加強(qiáng)原材料的檢驗工作。對于每一批進(jìn)場的原材料，應(yīng)進(jìn)行全面的檢驗和測試，包括外觀、尺寸、化學(xué)成分、物理性能等方面的指標(biāo)。特別是對于關(guān)鍵性材料，如鋼筋、水泥等，應(yīng)進(jìn)行更加嚴(yán)格的檢測，確保其符合設(shè)計要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在施工現(xiàn)場，應(yīng)建立專門的原材料存儲區(qū)域，確保原材料的干燥、通風(fēng)和防潮[7]。同時，要注意原材料的分類存放，避免不同種類的材料相互混雜。針對易受潮的材料，如水泥等，要加強(qiáng)防潮措施，采取覆蓋防雨、防濕等方法，保持其質(zhì)量穩(wěn)定。此外，建議施工單位加強(qiáng)對原材料供應(yīng)商的合作與溝通，建立良好的合作關(guān)系，確保及時獲取關(guān)于原材料質(zhì)量和供貨情況的信息，以便及時調(diào)整施工計劃和采購計劃。

3.3 控制施工溫度

由于溫度變化引起的熱脹冷縮效應(yīng)也是裂縫的成因。當(dāng)施工材料受到溫度的影響時，其體積會發(fā)生變化，從而造成內(nèi)部應(yīng)力的積聚，最終導(dǎo)致裂縫的形成。為了預(yù)防這種情況發(fā)生，需要采取一系列的對策措施。控制施工材料的溫度是非常重要的。在熱天或冷天施工時，需要對材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟日{(diào)節(jié)，確保其處于適宜的施工溫度范圍內(nèi)。例如，在高溫環(huán)境下施工，可以采取噴水降溫或使用遮陽措施來減少材料受熱的程度。而在低溫環(huán)境下施工，可以使用加熱設(shè)備或采取保溫措施來提高材料的溫度，防止過度收縮。合理安排施工進(jìn)度也是防止溫度引起的裂縫的關(guān)鍵。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)氣溫變化和材料特性合理安排施工時間。避免在極端溫度條件下進(jìn)行施工，尤其是在溫度快速變化的時段，這樣可以減少材料的熱脹冷縮程度，降低裂縫的風(fēng)險。此外，采用一些控制溫度的技術(shù)也是有效的預(yù)防措施。例如，可以在混凝土澆筑過程中使用降溫劑來降低混凝土溫度，減少熱脹冷縮的影響。另外，可以考慮使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)來對橋梁進(jìn)行加固，預(yù)應(yīng)力可以在一定程度上抵消溫度引起的應(yīng)力，減少裂縫的形成[8]。

3.4 改善后期養(yǎng)護(hù)

裂縫的成因可以是多種多樣的，包括材料質(zhì)量不佳、設(shè)計缺陷、施工不當(dāng)以及自然因素等。然而，即使在施工過程中采取了各種預(yù)防措施，裂縫的出現(xiàn)也是難以完全避免的。因此，在施工完成后，工作人員需要從改善后期養(yǎng)護(hù)的角度出發(fā)，采取一系列措施來延緩裂縫的擴(kuò)展，并保持道路橋梁的安全和可靠。及時進(jìn)行巡查和維護(hù)是防止裂縫擴(kuò)展的關(guān)鍵。定期巡視道路橋梁，特別是裂縫易發(fā)區(qū)域，及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)細(xì)小的裂縫，避免其進(jìn)一步擴(kuò)展。對于已經(jīng)形成的裂縫，應(yīng)根據(jù)其類型和嚴(yán)重程度，采取相應(yīng)的修補(bǔ)措施，以防止水分和雜質(zhì)滲入，進(jìn)一步損害橋梁結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理是確保道路橋梁壽命的重要因素。制定科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)計劃，包括定期的清洗、涂覆防水涂料、防腐處理等。定期檢測橋梁的結(jié)構(gòu)和荷載承載能力，及時采取加固和修復(fù)措施，提高其抗裂性能和耐久性。此外，加強(qiáng)橋梁周邊環(huán)境的管理，避免土壤侵蝕和水源滲漏，對裂縫的發(fā)展起到積極的防護(hù)作用。另外，應(yīng)注重技術(shù)創(chuàng)新和新材料的應(yīng)用。通過采用具有更高強(qiáng)度和耐久性的材料，例如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、自修復(fù)材料等，可以減少裂縫的形成和擴(kuò)展。同時，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)手段，如無損檢測、數(shù)字化監(jiān)測等，及時獲取橋梁的健康狀態(tài)信息，預(yù)測裂縫的發(fā)展趨勢，以便采取及時的修復(fù)措施。道路橋梁的施工中裂縫問題是不可忽視的，但通過加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)管理，可以有效延緩裂縫的擴(kuò)展，確保道路橋梁的安全和可靠性。這需要定期巡查和維護(hù)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理，推動技術(shù)創(chuàng)新和新材料的應(yīng)用。只有通過持續(xù)不斷的努力，工作人員才能建設(shè)出更加耐久、安全的道路橋梁，為人們提供更好的出行環(huán)境。

4 結(jié)束語

綜上所述，在道路橋梁施工中，裂縫的出現(xiàn)是一個常見的問題。裂縫的成因可以有多種，為了預(yù)防裂縫的發(fā)生，需要采取一系列的對策措施，確保施工所使用的材料符合標(biāo)準(zhǔn)要求，避免設(shè)計缺陷的出現(xiàn)，確保施工工藝的規(guī)范執(zhí)行，防止施工不當(dāng)導(dǎo)致的裂縫。此外，要考慮自然因素，采取相應(yīng)的防護(hù)措施。裂縫的成因多種多樣，但通過嚴(yán)格的質(zhì)量控制和科學(xué)的施工管理，可以有效預(yù)防裂縫的發(fā)生，提高道路橋梁的安全性和耐久性。應(yīng)該始終將質(zhì)量放在首位，以確保道路橋梁的長期可靠運行，為人們的出行提供更加安全。