橋梁混凝土施工技術(shù)與裂縫防治對(duì)策研究

青鈺駒

（四川省交通建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

0 引言

當(dāng)前，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)蓬勃發(fā)展，橋梁工程作為交通建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其品質(zhì)和安全問題日益凸顯?；炷磷鳛闃蛄簶?gòu)造的主力材質(zhì)，其施工工藝的好壞直接關(guān)系著橋梁的使用壽命和安全。因此，文章將深入探討橋梁混凝土施工技術(shù)與裂縫防治對(duì)策，以期減少混凝土橋梁裂縫的出現(xiàn)概率，保障橋梁工程的品質(zhì)與安全。

1 橋梁混凝土施工技術(shù)與裂縫防治的現(xiàn)存問題

1.1 施工技術(shù)方面的問題

1.1.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理

橋梁混凝土施工中，混凝土配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)可能導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足、抗裂性能差，其直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量和耐久性。

首先，材料的選擇和配合比關(guān)注不足，可能導(dǎo)致混凝土基體變?nèi)?，如骨料、水泥和水?/p>

其次，抗壓強(qiáng)度不足容易使混凝土在外部荷載或環(huán)境條件下產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

最后，在混凝土澆筑過程中，養(yǎng)護(hù)程序及施工參數(shù)控制不當(dāng)將導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)性能受損[1]。

1.1.2 混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)不當(dāng)

橋梁混凝土施工中，混凝土澆筑不當(dāng)和養(yǎng)護(hù)不當(dāng)將加劇混凝土的收縮裂縫。

首先，不適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)方法和時(shí)間將導(dǎo)致水分迅速流失，從而導(dǎo)致收縮增加和隨后的開裂。

其次，養(yǎng)護(hù)期間環(huán)境溫度和濕度水平控制不當(dāng)將導(dǎo)致干燥不均勻和收縮差異，進(jìn)一步促進(jìn)裂縫的形成和擴(kuò)展。

最后，不當(dāng)?shù)墓探Y(jié)技術(shù)或混凝土澆筑過程中的振動(dòng)不足將導(dǎo)致壓實(shí)不良和空洞的存在，從而削弱混凝土并使其產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

1.1.3 施工縫處理不當(dāng)

橋梁混凝土施工中，施工接縫處理不當(dāng)將導(dǎo)致界面部位強(qiáng)度降低，促進(jìn)裂縫的形成。在施工過程中，對(duì)相鄰混凝土部分的準(zhǔn)備和放置注意不足，可能導(dǎo)致兩部分之間的黏合不良，從而產(chǎn)生薄弱區(qū)域，使其在載荷或環(huán)境條件下產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

此外，不充分的表面制備或不充分的養(yǎng)護(hù)可能導(dǎo)致接頭界面表面完整性受損，進(jìn)一步導(dǎo)致裂縫的形成。

1.2 裂縫防治方面的問題

1.2.1 裂縫產(chǎn)生的原因分析不充分、防治措施不到位

橋梁混凝土施工中，裂縫成因分析不充分、預(yù)防措施實(shí)施不到位可能導(dǎo)致橋梁混凝土裂縫治理不力。若不全面了解裂紋產(chǎn)生的根本原因，如結(jié)構(gòu)載荷、材料特性和環(huán)境因素，難以制定有針對(duì)性的預(yù)防策略，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、施工實(shí)踐和材料選擇等因素的重視不足將加劇這一問題。

此外，缺乏主動(dòng)措施解決潛在的裂縫形成條件可能導(dǎo)致裂縫不受控制的擴(kuò)展，從而損害橋梁結(jié)構(gòu)的完整性和長期性能[2]。

1.2.2 裂縫處理不及時(shí)、裂縫擴(kuò)大、蔓延

橋梁混凝土施工中，既有裂縫的延遲處理可能導(dǎo)致裂縫的擴(kuò)大和擴(kuò)展。若未對(duì)裂縫進(jìn)行及時(shí)處理，可能導(dǎo)致水分、化學(xué)物質(zhì)和侵蝕劑進(jìn)入混凝土，進(jìn)一步惡化混凝土的性能，加速鋼筋的腐蝕。

此外，裂縫不受控制的擴(kuò)展將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形和荷載分布不均勻，從而帶來安全隱患。

1.2.3 缺乏系統(tǒng)的裂縫監(jiān)測(cè)與預(yù)警機(jī)制

橋梁混凝土施工中，缺乏系統(tǒng)的裂縫監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制是橋梁混凝土裂縫有效防治的關(guān)鍵問題。若未根據(jù)全面的系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測(cè)和分析裂縫的發(fā)展，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決新出現(xiàn)的問題。同時(shí)，缺乏裂縫擴(kuò)展的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及其與環(huán)境和荷載條件的相關(guān)性，將阻礙治理人員主動(dòng)干預(yù)。

此外，若未設(shè)定早期預(yù)警機(jī)制，忽視潛在的結(jié)構(gòu)性漏洞，導(dǎo)致無法預(yù)見和潛在的災(zāi)難性故障。

2 橋梁混凝土施工技術(shù)與裂縫防治的優(yōu)化對(duì)策

2.1 橋梁混凝土施工技術(shù)優(yōu)化

2.1.1 合理設(shè)計(jì)混凝土配合比，提高抗裂性能

橋梁混凝土施工中，優(yōu)化混凝土配合比在提升橋梁抗裂性方面發(fā)揮著重要作用。

首先，恰當(dāng)?shù)牟牧线x擇與比例調(diào)整可增強(qiáng)混凝土的抗壓、抗拉、抗彎強(qiáng)度，從而降低應(yīng)力與環(huán)境誘發(fā)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)，例如高性能混凝土（HPC）水灰比較低，其能夠提高混凝土的密實(shí)性與耐久性，增強(qiáng)抗收縮與開裂能力。

其次，纖維材料如鋼筋、聚丙烯或玻璃纖維的加入，可進(jìn)一步提高混凝土韌性與延展性，減少裂縫產(chǎn)生與擴(kuò)展的可能。

最后，外加劑如引氣劑或增塑劑的選用，有助于優(yōu)化混凝土流動(dòng)性與凝結(jié)性，最大限度消除空洞和表面缺陷。

因此，為實(shí)現(xiàn)混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，施工單位應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目規(guī)范、環(huán)境因素和材料特性，例如沿海地區(qū)因鹽霧腐蝕，橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與內(nèi)陸地區(qū)有所差異。同時(shí)，施工單位應(yīng)詳盡評(píng)估當(dāng)?shù)夭牧咸匦?，確保材料相容并滿足性能需求。

此外，施工過程與養(yǎng)護(hù)實(shí)踐應(yīng)與混凝土配合比設(shè)計(jì)相匹配，以提升施工效率[3]。

2.1.2 加強(qiáng)混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)過程的管理，確保施工質(zhì)量

橋梁混凝土施工中，優(yōu)化混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)管理是保障橋梁施工品質(zhì)的重要內(nèi)容。

首先，高效的技術(shù)和方法能夠大幅度降低潛在裂縫的產(chǎn)生，進(jìn)而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固與耐用，例如澆筑過程應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)操控、應(yīng)用適宜振動(dòng)技術(shù)與設(shè)備，以達(dá)到適度壓實(shí)，減少空隙及偏析概率，從而提升混凝土的均一性，增強(qiáng)混凝土的總體強(qiáng)度與抗裂性能。

其次，在固化階段，環(huán)境條件監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，控制溫濕度可避免過早干燥，確?；炷恋靡宰罴阉?，濕固化方法，如遮蓋或噴水，有助于保持有利固化環(huán)境，防止水分迅速流失，降低早期裂縫風(fēng)險(xiǎn)。

再次，嚴(yán)格控制整個(gè)施工質(zhì)量是保障橋梁品質(zhì)的關(guān)鍵，施工單位應(yīng)定期檢測(cè)新舊混凝土樣品性能，如坍落度、抗壓強(qiáng)度及彈性模量，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)與規(guī)定要求不符之處，并采取修正措施。

最后，培訓(xùn)和教育施工人員掌握混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)最佳實(shí)踐至關(guān)重要，通過賦予施工人員所需知識(shí)和技能，有助于有效實(shí)施質(zhì)量控制措施，從而解決施工過程中的潛在問題[4]。

2.1.3 正確處理施工縫，降低接縫處的應(yīng)力集中現(xiàn)象

施工縫的妥善處理在緩解接縫處應(yīng)力集中、增強(qiáng)橋梁抗裂性能方面發(fā)揮著重要作用。在橋梁施工中，需要關(guān)注四大技術(shù)要點(diǎn)。

一是混凝土的配合比設(shè)計(jì)，通過精確選擇水膠比、水泥用量及骨料配比等參數(shù)，保障混凝土達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度與耐久性。

二是澆筑方式，采用恰當(dāng)?shù)臐仓夹g(shù)與設(shè)備，如噴射混凝土、自流平混凝土或振動(dòng)澆筑等，確?；炷辆鶆蛑旅?，降低氣孔及缺陷產(chǎn)生。同時(shí)，施工過程中的振搗操作不容忽視，利用振動(dòng)器對(duì)混凝土適度振動(dòng)，以消除空隙，增進(jìn)密實(shí)度。

三是混凝土的養(yǎng)護(hù)管理，養(yǎng)護(hù)人員在養(yǎng)護(hù)期間需要控制環(huán)境溫濕度，防止過早干燥或水分過快蒸發(fā)。同時(shí)，覆蓋保濕、噴水養(yǎng)護(hù)及使用養(yǎng)護(hù)劑等手段有助于保持良好的養(yǎng)護(hù)環(huán)境，促進(jìn)混凝土水化反應(yīng)，提升強(qiáng)度與耐久性。

四是質(zhì)量控制與檢測(cè)，施工人員應(yīng)定期采集混凝土樣品進(jìn)行試驗(yàn)，檢測(cè)抗壓強(qiáng)度、坍落度及密度等指標(biāo)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整改質(zhì)量問題。同時(shí)，施工人員對(duì)施工接縫、缺陷或損傷等進(jìn)行精細(xì)檢查，并適時(shí)采取修復(fù)措施，確保橋梁結(jié)構(gòu)的完整性與安全性。

綜上，混凝土配合比設(shè)計(jì)、澆筑方式、養(yǎng)護(hù)管理及質(zhì)量控制和檢測(cè)是確保橋梁混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵，通過采取有效技術(shù)措施與合理施工操作，提升橋梁抗裂性能與耐久性，確保長期穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，定期維護(hù)與檢查能夠保持橋梁的良好狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。

2.2 裂縫防治的有效對(duì)策

2.2.1 分析裂縫產(chǎn)生原因，制定針對(duì)性防治措施

加強(qiáng)對(duì)混凝土橋梁裂縫成因分析是制定針對(duì)性預(yù)防措施的關(guān)鍵，通過了解導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的潛在因素，工程師和建筑專業(yè)人員可以實(shí)施有效的策略應(yīng)對(duì)，提高結(jié)構(gòu)的整體耐久性。

首先，混凝土收縮是橋梁混凝土開裂的常見原因，當(dāng)混凝土固化并失去水分時(shí)，其會(huì)產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，為解決此問題，工程師可以在混凝土混合物中加入減少收縮的外加劑，通過最小化混凝土的整體收縮特性減輕開裂的可能性。

其次，熱梯度是導(dǎo)致裂縫形成的重要因素，橋梁不同部分的溫度變化可能導(dǎo)致不同的膨脹和收縮，從而導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力和潛在的開裂，為解決此問題，工程師可以采取相應(yīng)措施調(diào)節(jié)溫度，如策略性的接縫布置、絕緣材料以及嵌入式加熱或冷卻系統(tǒng)，以最大限度減少結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫差。

再次，配筋細(xì)節(jié)不當(dāng)或?qū)Y(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)考慮不足可能導(dǎo)致裂縫的發(fā)展，通過進(jìn)行徹底的結(jié)構(gòu)分析和實(shí)施適當(dāng)?shù)募庸淘O(shè)計(jì)，可以有效減少裂縫的產(chǎn)生，從而提高橋梁整體結(jié)構(gòu)的完整性。

最后，定期監(jiān)測(cè)和維護(hù)在裂縫預(yù)防中發(fā)揮著重要作用，通過實(shí)施強(qiáng)大的檢查程序檢測(cè)早期的危險(xiǎn)跡象，以及時(shí)干預(yù)和修復(fù)，防止裂縫的擴(kuò)展，并在裂縫升級(jí)為更嚴(yán)重的問題之前解決潛在的漏洞。

2.2.2 及時(shí)進(jìn)行裂縫處理，防止裂縫擴(kuò)大

及時(shí)處理橋梁混凝土現(xiàn)有裂縫在防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展及減輕潛在結(jié)構(gòu)問題方面至關(guān)重要。通過及時(shí)處理裂縫，工程師和維護(hù)團(tuán)隊(duì)可以采取適當(dāng)措施修復(fù)和穩(wěn)定受影響區(qū)域，確保橋梁的持續(xù)安全和功能。注入裂縫是混凝土橋梁最常見的裂縫處理方法，該技術(shù)包括向裂縫中注入環(huán)氧樹脂或聚氨酯樹脂，以填補(bǔ)空隙，恢復(fù)結(jié)構(gòu)完整性，并防止水分或有害物質(zhì)的進(jìn)入。同時(shí)，注入的材料與周圍的混凝土黏結(jié)能夠有效密封裂縫，防止裂縫擴(kuò)大。

此外，對(duì)于較大裂縫或結(jié)構(gòu)損壞，需要進(jìn)行額外加固，其涉及安裝鋼或碳纖維增強(qiáng)元件，以穩(wěn)定和加強(qiáng)受影響區(qū)域，防止裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展，從而提高橋梁的整體結(jié)構(gòu)性能。在某種情況下，若裂縫與過度移動(dòng)或沉降有關(guān)，則需要對(duì)接縫進(jìn)行改造，例如修改或更換現(xiàn)有關(guān)節(jié)，包括使用彈性軸承、伸縮節(jié)以及引入滑動(dòng)板，允許控制運(yùn)動(dòng)并將裂縫形成的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，以適應(yīng)預(yù)期運(yùn)動(dòng)和減少應(yīng)力集中[5]。

2.2.3 建立系統(tǒng)的裂縫監(jiān)測(cè)與預(yù)警機(jī)制，確保橋梁結(jié)構(gòu)安全

建立系統(tǒng)的裂縫監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制是保證混凝土橋梁結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵。通過實(shí)施先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和預(yù)測(cè)分析，工程師和維護(hù)團(tuán)隊(duì)可以主動(dòng)識(shí)別潛在問題，并及時(shí)采取糾正措施，保障橋梁結(jié)構(gòu)的完整性和可靠性。

首先，使用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種有效的裂縫監(jiān)測(cè)方法，該系統(tǒng)采用應(yīng)變計(jì)、加速度計(jì)及位移傳感器等連續(xù)收集結(jié)構(gòu)行為數(shù)據(jù)，包括裂縫發(fā)展、變形和載荷分布，通過分析這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，工程師能夠檢測(cè)結(jié)構(gòu)變化情況，并在問題升級(jí)之前識(shí)別需要關(guān)注的區(qū)域，例如嵌入混凝土構(gòu)件中的光纖傳感器可以連續(xù)監(jiān)測(cè)應(yīng)變和溫度變化，從而能夠早期檢測(cè)微裂縫和應(yīng)力集中。

其次，聲發(fā)射傳感器通過捕獲與裂縫萌生和擴(kuò)展相關(guān)的高頻信號(hào)檢測(cè)裂縫的擴(kuò)展，并立即進(jìn)行干預(yù)和修復(fù)。

再次，先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)建模的集成能夠進(jìn)一步增強(qiáng)監(jiān)測(cè)和預(yù)警機(jī)制的有效性，通過利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和有限元分析，工程師可以根據(jù)結(jié)構(gòu)行為和環(huán)境因素預(yù)測(cè)潛在的裂縫發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)計(jì)劃和降低風(fēng)險(xiǎn)。

最后，自動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的實(shí)施能夠確保相關(guān)利益方及時(shí)獲取有關(guān)結(jié)構(gòu)變化的通知，以便進(jìn)行及時(shí)評(píng)估和干預(yù)，防止?jié)撛诘陌踩[患，并最大限度地減少結(jié)構(gòu)問題對(duì)橋梁運(yùn)營的影響。例如，在一座主要公路橋梁上部署一個(gè)綜合SHM 解決方案，通過集成應(yīng)變計(jì)、溫度傳感器和自動(dòng)裂縫檢測(cè)算法能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件，當(dāng)檢測(cè)到非典型的應(yīng)變模式和裂縫形成時(shí)，可觸發(fā)自動(dòng)警報(bào)，促使其立即檢查和有針對(duì)性的維修，從而保持橋梁的結(jié)構(gòu)完整性和安全性。

3 結(jié)語

綜上所述，混凝土施工技術(shù)及裂縫防治在橋梁建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，其直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全與耐用性，因此，施工單位應(yīng)優(yōu)化施工技術(shù)、強(qiáng)化裂縫防控措施，并加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)與技術(shù)指導(dǎo)，以有效減少混凝土橋梁裂縫的出現(xiàn)，保障橋梁工程品質(zhì)與安全。未來，相關(guān)人員需不斷深化對(duì)混凝土橋梁裂縫成因與防治策略的研究，為我國橋梁建設(shè)提供更科學(xué)、更有力的技術(shù)支撐。