道路橋梁設計問題與施工裂縫成因

劉煥俊

（海陽市公路工程處，山東海陽265100）

1 道路橋梁設計問題的成因分析

1.1 理論體系不完善

完整的道路橋梁設計方案是建立在完善的理論體系支撐上的，道橋設計師只有將理論知識和設計經驗、建設環境有效結合，才能保證道路橋梁建設的科學合理性。但目前我國的道路橋梁設計還缺乏完善的理論體系支持，一方面由于建筑企業快速發展，整個建筑市場的競爭壓力過大，各個企業之間無法形成可行的溝通機制，另一方面由于近年來道橋建設的施工規模不斷擴大，設計者面臨的地質結構和施工條件更加復雜，造成了相關理論知識的缺失。因此，在施工企業溝通不充分、施工環境復雜的情況下，道橋建設領域的理論體系建設面臨著極大的困境[1]。

1.2 道橋設計理念落后

目前部分地區的道橋設計還受到傳統設計理念的影響，對新方法、新技術的應用度不高。理念的落后主要體現在以下幾個方面：

一是部分道橋設計者出于資金、人力和時間等方面的考慮，沒有根據新的建設需求設計與時俱進的施工方案，而是沿用已有設計方案或直接在原有方案上進行修改，這種設計思路在很大程度上限制了道路橋梁設計的革新。

二是部分道橋工程承建企業為了節約成本，降低道橋建設的風險，依舊選擇使用傳統的設計方案，使得道路橋梁的建設始終停留在原來的層面，無法促進道橋建設領域的發展。

三是目前道橋建設的科學研究者與實際設計者之間存在著一定的隔閡，先進的科研成果無法被設計者有效吸收，實際的設計情況也很少被科學研究者了解，從而阻礙了他們雙方的相互促進和發展[2]。

1.3 忽視道橋設計的持續性

道路橋梁的建設不是一朝一夕的工作，而是關于國家和社會永續發展的重要基礎建設。道橋設計者在設計道橋施工方案時，要充分考慮到道路橋梁后期的使用、維護和修理，才能最大限度地提高道路橋梁的使用效益。要保證道路橋梁運行的長久性，首先要設計好道路橋梁的結構框架，才能保證各個部件的持久運行。但目前的道橋設計中對道路橋梁的結構、橋梁的橋面結構等方面的關注度不高，導致道路橋梁在實際運行中出現耐久性差、易損壞等不足，對橋梁道路的穩定性和交通運行的順暢性都有很大影響。

2 道路橋梁設計問題的解決措施

2.1 完善道橋設計理論體系

要完善道路橋梁設計的理論體系建設，首先加強各個道橋建設企業、組織之間的溝通交流，相關機構和協會要發揮行業帶頭作用，積極展開各種交流會、研討會，從而促進行業內的理論交流和知識融合，促進道路橋梁設計的創新發展。其次，相關設計者也要加強對各種道路橋梁的勘測檢查，靈活吸收其他道橋設計的經驗，在實踐中積累理論知識，促進道橋設計在理論水平上的進步。最后，設計者在設計中也可以使用各種現代化電子設備，在虛擬環境中提高對理論知識的應用，從而提高各種理論知識的使用力度。

2.2 更新道橋設計理念

不斷吸收新的設計思維，融合多種科學、先進的設計理念，以便使道橋設計符合當前社會經濟發展的需要。對于道橋設計者來說，要不斷加強各種先進知識和技術的學習，反復研究國內外道橋建設的優秀案例，總結出當前道路橋梁設計的新方向和新方法，才能摒棄傳統落后的設計觀念，實現設計水平的飛躍。對道橋承建企業來說，要突破狹隘的經濟成本眼光，而從企業和社會的長遠發展角度出發，嘗試新的道橋設計方式，在成本和預算允許的情況下最大限度地提升道橋設計的質量，以此保證企業的長期可持續發展。

2.3 提高道橋結構設計的重視程度

道路橋梁的結構好壞是決定道路橋梁能否長久運行的關鍵。道橋建成后由于自然環境和車輛行路壓力等原因，會出現損壞、老化等現象，而一個符合道橋建設地質情況、車流密度和自然環境的道橋結構，能夠最大限度地提高工程的使用年限，減少工程的維護成本，提高道橋建設的有效性。因此，道橋設計者要重視道路橋梁的結構設計，在設計中考察施工地的實際情況，準確計算道路橋梁的結構比例，以提高道橋結構的穩定性[3]。

此外，道橋設計者也要根據實際情況選擇合適的結構材料，保證道橋結構能夠應對當地的地理氣候。例如，在降雨量較多的地區，設計者可以在道橋設計中將碎石層作為道橋的基礎結構，減少雨水對道橋的腐蝕，提高道橋的使用壽命。

3 道路橋梁施工裂縫的類型

3.1 八字型裂縫

在道路橋梁的施工中，工程主體結構的材料配比是工程結構持久運行的關鍵。而工程主體結構一般由鋼筋混凝土組成，施工時需要根據施工地點的地質條件和地理環境選擇合適的水泥、砂石料配比，才能保證結構的穩定。如果水泥于砂石料的配比不合適，就會使道橋施工出現形變或沉降問題，形成八字形裂縫。

3.2 X 型裂縫

X 形裂縫的形成較為復雜，這種裂縫一般不會在道橋的中心部位出現，而多出現在橋梁中橋墩和橋面的連接點等位置。道路橋梁建成后，可能受自然環境和氣候變化的影響，使橋梁發生熱脹冷縮的變化，影響橋墩和橋面的連接，從而形成X 型裂縫。

3.3 垂直型裂縫

垂直型裂縫是受道橋其他裂縫的影響產生的，當道橋出現裂縫而沒有被及時處理時，就會引起更為嚴重的垂直型裂縫。因此，在橋梁中出現裂縫時，就要對裂縫進行及時修補，一旦忽視早期裂縫，就有可能引起更多的裂縫，從而增加道路橋梁的不穩定性。

3.4 水平型裂縫

水平型裂縫主要是由于道橋路面的載荷壓力過于集中而引起的。這種裂縫一般產生于道路橋梁的水平面，多在道路橋梁的施工中就可以被發現，因此道路橋梁的建設者在施工中就要注意裂縫是否出現，一經發現就要及時進行處理，以免形成更大的裂縫。

4 道路橋梁施工裂縫的成因分析

4.1 由于道橋荷載問題形成裂縫

道路橋梁在使用時不僅要承受自身的壓力，還要承載車輛的壓力，如果在道橋的設計和施工中沒有對道橋荷載能力進行準確的測算，會使道路橋梁在長期的使用中出現變形的情況，從而在路面產生凹凸不平和裂縫的現象。道路荷載問題形成的外部因素有兩種：一種是受直接應力影響而形成的裂縫，道橋工程在設計初期可能未對道橋荷載進行有效的核算，使實際的荷載數值比設計中的荷載數值更小，從而出現了裂縫；另一種是由于施工階段對道路橋梁的開洞和鑿槽不夠重視，使建成后的橋梁荷載量與計劃荷載量不一致，從而形成的橋梁裂縫。此外，在施工中碾壓工作不達標、大量建筑材料的堆積也可能使道橋的荷載超標，從而使道路橋梁出現裂縫。

4.2 由于混凝土熱脹冷縮形成的裂縫

目前的道路橋梁建設一般都將混凝土作為主要材料，而混凝土具有一定的熱脹冷縮效應。由混凝土澆筑而成的道橋可能隨著溫度的變化發生結構的轉變，從而破壞原有的道橋結構，出現裂縫。混凝土的這種熱脹冷縮效應雖然會受到混凝土自身結構的限制，但也具有一定的局限性，在某些極端的情況下可能直接破壞混凝土的自身結構，形成比較嚴重的裂縫。例如，在橋梁路面所處的地域溫度驟然變化時，橋梁路面的混凝土結構無法適應極大的溫度落差，環境的溫度應力超過混凝土的結構約束，就會產生裂縫。目前我國道橋建設中所面臨的溫度問題還十分嚴峻，部分工程就算對施工工地的地質、地形和環境進行了全面的檢測，挖掘出溫度變化產生裂縫的原理，也很難采取有效的措施控制混凝土裂縫的出現。

4.3 由于混凝土收縮形成的裂縫

混凝土由砂石、水泥混合而成，在從半液態到固態的轉變中會改變其原有的結構，從而產生收縮現象。水泥也可能產生水化熱反應，使混凝土原有的水含量快速減少，從而改變混凝土結構，形成裂縫。這種現象不僅出現在混凝土的硬化狀態下，在混凝土未硬化時也會出現。混凝土的塑性收縮特性會使道路橋梁的整體體積變小，原有的道橋結構發生改變，從而產生大量的裂縫。道橋施工人員在施工中要根據混凝土的這一特點確定道橋建設的步驟程序，在混凝土澆筑工作與下一步工作之間要留出合適的時間進行觀察檢測，以保證道橋路面的混凝土配比適用于當地的環境。

4.4 由于材料質量問題形成的裂縫

在道路橋梁的建設中，施工材料的質量是決定施工項目質量的首要因素。目前道路橋梁建設的材料主要是由砂石、水泥、骨料組合而成的混凝土，混凝土材料的選取標準、配制比例以及驗收標準都對道路橋梁建設的質量有直接影響。在施工材料的準備階段，施工人員要充分考慮施工地的自然地理環境，控制好水分與添加劑的使用。如果沒有合理控制好施工材料中的水分配比，有可能因為混凝土水分過多而降低結構的不穩定性，從而使道路橋梁出現裂縫。而在使用添加劑時，施工人員要做好各種成分的控制工作，在合適的時機添加合適的劑量，盡量減少各種成分間的化學反應，從而提高道路橋梁的建設效率。

5 道路橋梁施工裂縫的解決措施

5.1 對施工進行合理布局

道路橋梁的建設具有一定的整體性和銜接性，需要在施工前做好對某一區域的整體規劃，提升交通運輸系統的有效性。施工裂縫的出現在某些程度上是由于對施工場地的了解程度不夠，沒有根據地質、地理條件選擇合適的施工方式和施工材料。因此，要減少道路橋梁建設中裂縫的發生頻率，就要在施工前勘測施工場地，根據實際需要設計整體布局，對道路橋梁的布局、結構和材料進行系統的規劃，保證建成后的道橋具備足夠的荷載力和穩定性。對施工進行整體布局時，不僅要考慮道橋建設自身的需要，也要對周圍的居民分布情況、車輛流動量等因素進行仔細勘察，確保道橋有足夠的能力保證交通運輸的順利進行。

5.2 對材料進行有效控制

材料不恰當所引起的道橋施工裂縫問題最為常見。由于材料選擇需要考慮的因素眾多，所產生的影響也最大，因此在道路橋梁的施工中，施工人員要嚴格按照規定的標準選擇材料，并根據施工實際情況選擇合適的配比方案，以保證施工的有效性。在道橋施工的材料選擇中，施工人員要對材料的來源和材料的等級進行有效的篩查，特別要嚴格地篩選水泥的等級，因為水泥的質量直接決定了混凝土的整體性能，決定整個道路橋梁建設的穩定性。在道橋施工的材料配比中，施工人員要注意各種材料能夠引起的混凝土質量和穩定性的變動，要避免各種混合材料在使用和凝固時出現化學反應，以減少道橋施工前后的差異。

5.3 對施工溫度進行適當調配

道路橋梁出現裂縫的主要原因之一是混凝土填裝前后的變化，而溫度是影響混凝土結構的重要因素。在道橋的建設中，施工人員要加強對現場溫度的控制，防止道橋施工中溫度的急劇改變。一般來說，道路橋梁施工的溫度控制在25℃以內最佳，這時的混凝土具有一定的穩定性，能夠有效避免裂縫現象的發生。在實際的施工中，施工人員要提前測定施工現場的溫度和天氣的變化，根據不同的天氣情況采取不同的措施。例如，在天氣炎熱時，施工單位可以通過測溫裝置隨時對現場溫度進行檢測，并通過噴霧裝置調節施工現場的溫度和濕度，也要調節混凝土澆筑的速度和厚度，防止在高溫狀態下產生強烈的水化熱現象。

5.4 對施工中產生的裂縫進行及時處理

道路橋梁施工中可能由于規劃、材料或操作的失誤產生一些裂縫，這時要對產生的裂縫進行及時的處理。道路橋梁的施工具有整體性，局部位置出現裂縫可能影響其他地方的結構穩定性，從而衍生出更多的裂縫。因此，在施工中發現裂縫之后要及時進行處理，避免產生更嚴重的裂縫，一般可以采用灌漿法、嵌縫法和表面修補法處理道路橋梁施工中出現的裂縫；灌漿法是指在出現的裂縫中注入特殊材料，使裂縫重新黏合起來，一般采用水泥漿、環氧聚合物和甲基丙烯酸酯等材料。嵌縫法則是將裂縫進行開掘，然后填充一定的材料，這種方式能夠保證道橋的外觀不受影響。表面修補法是指在道路橋梁的表面填涂材料，這種方法的應用最為常見。

6 結語

總而言之，新的時代發展階段給道路橋梁的建設提出了更多的要求，相關部門和企業要主動探索目前道橋建設存在的問題，并采取一定的措施加以解決。在道路橋梁的設計方面，工程設計人員要革新設計觀念，注意構建設計理論體系，重視道路橋梁的穩定性；在道路橋梁的施工方面，施工人員要對道橋裂縫的類型和原因有全面的了解，在施工中注意施工的整體布局、材料選配、溫度調控和裂縫修補，保證道路橋梁的長久運行。