道路橋梁設(shè)計問題與施工中裂縫成因分析

韋敬俊

廣西雙建工程咨詢有限公司 廣西 來賓 546100

引言

道路橋梁工程的設(shè)計水平在很大程度上決定了其工程可靠性、抗裂性以及使用壽命等。但是在工程設(shè)計階段往往從造價、施工難度等方面來確定最終的設(shè)計方案且容易忽視其使用壽命和附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計。施工技術(shù)不到位或者材料存在缺陷還可能造成橋梁混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，因為需要加強(qiáng)設(shè)計和施工控制。

1 設(shè)計問題

橋梁耐久性不夠。道路橋梁工程高昂的造價要求其在設(shè)計過程中必須借助先進(jìn)的理論體系、材料以及施工技術(shù)來提高其使用壽命。目前使用最廣泛的道路橋梁施工材料仍然是相對傳統(tǒng)的鋼筋混凝土，這種橋梁工程在實踐過程中有可能會因為設(shè)計缺陷、施工方法不當(dāng)或者地質(zhì)因素而出現(xiàn)裂縫或者不均勻沉降等問題，而且道路橋梁的路面結(jié)構(gòu)在長期的使用過程中也容易出現(xiàn)開裂、磨損甚至塌陷等問題，總體來看國內(nèi)在道路橋梁工程的設(shè)計和施工中沒有充分重視其使用耐久性問題。

附屬工程未得到足夠重視。道路橋梁工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、排水性能以及整體的抗沉降性能等與其地基、樁基、承臺、涵洞以及給排水工程的設(shè)計和施工具有密切的聯(lián)系，然而有些道路橋梁工程在設(shè)計過程中僅僅將重點放在主體結(jié)構(gòu)上而忽視了這些附屬功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計，由此帶來的問題是橋梁工程的整體使用效果和局部功能受到一定的影響。

對后期養(yǎng)護(hù)考慮較少。道路橋梁工程的使用壽命以及安全性在很大程度上還受到其投入運行之后的養(yǎng)護(hù)水平。因而在橋梁設(shè)計過程中還需要從后期養(yǎng)護(hù)和運維的角度出發(fā)來優(yōu)化相關(guān)的設(shè)計方案，借此來提高橋梁工程的使用壽命[1]。

2 設(shè)計優(yōu)化

采用先進(jìn)的設(shè)計方法。道路橋梁工程在設(shè)計過程中需要從工程力學(xué)、施工材料、施工方法等多個方面進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，采用先進(jìn)的建造方法和施工材料可以全面提高道路橋梁工程的質(zhì)量和使用壽命。根據(jù)施工區(qū)域的地質(zhì)條件、水紋特點以及環(huán)境特點等因素采取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。例如，對于存在軟土地基的施工區(qū)域可采取樁基施工方法，來減少橋梁工程的土方作業(yè)量并減少地質(zhì)影響。

強(qiáng)化質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。道路橋梁在長期的使用過程中難免會因為磨損、超載或者地質(zhì)因素而產(chǎn)生一定程度的破壞，進(jìn)而導(dǎo)致其不能達(dá)到設(shè)計使用壽命。在設(shè)計過程中應(yīng)該采用高標(biāo)準(zhǔn)來全面提升道路橋梁工程的抗震性能、抗磨損性能以及抗裂性能等，例如，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計中應(yīng)該通過合理地設(shè)置鋼筋的數(shù)量和間距來提高其抗拉性能和抗裂性能。

第三，重視附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計。道路橋梁工程的防排水系統(tǒng)、橋面、伸縮縫以及橋墩等附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平對其使用效果具有非常重要的影響，有些橋梁工程的主體結(jié)構(gòu)可以達(dá)到較高的水平而橋面系統(tǒng)卻過早地出現(xiàn)了開裂或者破損，或者橋墩在地基不均勻沉降的影響下與主體機(jī)構(gòu)之間出現(xiàn)脫離，由此可見，重視附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以在很大程度上提高道路橋梁工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及使用期限[2]。

3 裂縫成因

第一，施工技術(shù)問題。 道路橋梁工程的橋墩、橋身以及其他主體結(jié)構(gòu)常常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來進(jìn)行建造且一旦技術(shù)落實不到位就可能產(chǎn)生裂縫。混凝土配比不合理、集料的含泥量過高或者混凝土施工溫度控制不到位等因素都可有可能造成結(jié)構(gòu)裂縫問題，混凝土振搗不到位、分層澆、凍裂或者養(yǎng)護(hù)措施不合理等也是造成其形成裂縫的常見因素。 第二，超載。橋梁工程和道路工程都具有一定的設(shè)計承載能力，一旦車輛載荷超過其設(shè)計載荷，就可能導(dǎo)致其路面或者其他主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，而且過大的載荷還可能造成道路橋梁的薄弱部位出現(xiàn)比較明顯的變形或者較快的磨損。第三，地基下沉。道路橋梁工程的橋墩結(jié)構(gòu)基本上都采用質(zhì)量較重的大體積混凝土結(jié)構(gòu)來進(jìn)行建造，而橋梁工程的水平部分大多采用分段合攏的方法來進(jìn)行施工。如果其地基夯實不到位或者受降水滲透影響而出現(xiàn)不均勻的沉降問題，就會導(dǎo)致高程不同的相鄰結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂[3]。

4 裂縫控制

嚴(yán)格控制施工材料。嚴(yán)格控制集料的含水量和含泥量、采用水化后放熱量較低的硅酸鹽水泥以及控制好各種原材料的配比是控制混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵措施。施工企業(yè)應(yīng)該建立完善的原材料質(zhì)量驗收體系并在必要時采取抽樣檢查、配比試驗等方法。對于驗收合格的施工材料應(yīng)該采取防雨、防潮、放銹蝕等多種技術(shù)措施來保障其質(zhì)量不受影響。

強(qiáng)化技術(shù)落實。在處理地基的過程中必須確保其沉降夯實到位且不會因為降水或者積水等因素而出現(xiàn)不均勻沉降的問題。在進(jìn)行大體積混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑作業(yè)時需要通過預(yù)先設(shè)置冷水管等措施來帶走多余的熱量，進(jìn)而防止其因為水化生熱作用而出現(xiàn)顯著的熱脹冷縮效應(yīng)并防止其產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)的振搗施工中，需要控制振搗棒插入混凝土材料的深度、時間以及間隔，在預(yù)置管材附近要格外重視振搗操作的質(zhì)量并防止因為振搗不到位而出現(xiàn)裂縫。

重視運維和養(yǎng)護(hù)。道路橋梁工程投入使用之后還需要根據(jù)其設(shè)計使用條件以及養(yǎng)護(hù)技術(shù)要求來進(jìn)行有效的運維。嚴(yán)格禁止超載的車輛通過且對于長期使用過程中產(chǎn)生的磨損部位進(jìn)行及時有效的修復(fù)，一旦發(fā)現(xiàn)路面或者其他主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，就應(yīng)該及時采取有效的措施對其進(jìn)行加固和密封。

5 結(jié)束語

道路橋梁工程在設(shè)計過程中有可能會忽視耐久性、附屬結(jié)構(gòu)以及后期養(yǎng)護(hù)等方面的問題。而橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工常常因為原材料質(zhì)量不合格、配比不合理、澆筑技術(shù)不到位等因素而出現(xiàn)裂縫，通過優(yōu)化設(shè)計方案以及嚴(yán)格落實技術(shù)措施來提高設(shè)計水平并控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫具有非常重要的意義。