道路橋梁設計與施工中裂縫成因探析與預防

舒沖

（湖北中科公路勘察設計院有限公司，湖北 孝感 432000）

0 引言

在道路橋梁工程的設計與施工中，裂縫是一種常見病害，對道路橋梁的運營安全有很大的危害。從近年來道路橋梁施工情況來看，裂縫病害發生的事件是屢見不鮮的，也造成了較多的安全事故，對道路橋梁事業的發展尤為不利。針對于此，必須明確和掌握裂縫病害的發生原因，在掌握裂縫成因的基礎上開展針對性的防治，以求充分確保道路橋梁工程的施工質量。基于此，本文重點探析了道路橋梁設計與施工中裂縫成因和預防措施，現作如下的論述。

1 道路橋梁施工中裂縫的危害性

從當前道路橋梁工程施工中所出現的裂縫來看，集中出現在兩個位置，一是道路橋梁的主體結構上，二是道路橋梁的表面。在裂縫病害剛出現時，不會對道路橋梁的安全和穩定造成較大的影響，但是因為橋梁工程的結構主體會長時間受到風雨環境的侵蝕，所以無論是結構主體的內部還是外部均會受到一定程度的損害，嚴重時會導致混凝土內部鋼筋暴露，此時道路橋梁結構的穩定性會受到很大的影響[1]。應該說，道路橋梁工程施工中一旦發生裂縫問題，無論是出現在哪一個位置，對主體結構的穩定性和安全性均會造成很大的危害，道路橋梁工程的使用年限會大大縮短，無法達到安全使用壽命。

道路橋梁施工中裂縫出現的原因是多方面的，導致預防工作會有較大的難度，裂縫病害所造成的危害也無法有效控制。因此，為最大限度降低道路橋梁裂縫病害的發生風險，要從源頭上著手，做好設計工作和施工作業，確保施工設計方案的科學性，為后續的施工作業奠定良好的基礎。

2 道路橋梁設計與施工中裂縫的成因

結合當前道路橋梁設計與施工中裂縫的相關研究成果來看，導致裂縫病害發生的成因主要有6 點：①設計階段存在失誤；②混凝土材料問題；③混凝土結構的收縮；④受溫度的影響；⑤地基沉降因素；⑥荷載力影響。

2.1 設計階段存在失誤

道路橋梁所出現的裂縫病害不僅與施工工藝有很大的關系，而且與設計質量也有很大的關系，當設計階段存在失誤時會加大裂縫病害的發生風險。具體來說，道路橋梁工程設計階段所存在的失誤集中體現在3 個方面：①道路橋梁工程的整體結構設計不合理，當出現這一問題時，整體結構容易出現受力不平衡的問題，實際穩定性和抗荷載力均無法有效承擔過大的負荷，裂縫病害的發生風險隨之增加。②在道路橋梁工程的設計階段必須進行全面詳實的地質環境勘察作業，但也有一些設計人員未能充分認識到地質環境勘察作業的重要性，沒有全面開展勘察作業，導致后續的設計作業缺乏有力的數據支持，設計方案缺乏科學性和合理性時便容易誘發裂縫病害。③設計圖紙中的數據存在誤差，若是未能及時發現所存在的數據誤差，則勢必誘發施工失誤的問題，裂縫病害的發生風險也隨之增加。

2.2 混凝土材料問題

在道路橋梁施工作業中，混凝土材料發揮著至關重要的作用，與施工質量有著直接性的聯系。具體來說，在道路橋梁的施工材料中，硅化物和水泥中的石灰作用于水中時，會釋放大量的熱量，并且整個道路橋梁工程會大面積使用混凝土材料，所以混凝土結構內部更易產生極高的熱量。當產生這樣的問題后，混凝土的內部和外部環境會出現溫度梯度，結構內部與表面會有一定的拉力效應，致使道路橋梁工程出現裂縫病害。

2.3 混凝土結構的收縮

結合道路橋梁工程的混凝土施工作業來說，在澆筑混凝土結構的過程中，混凝土結構的體積會受到固化程度的影響，即固化程度不斷提升時混凝土結構體積會縮小。正是因為這一問題，混凝土結構表面會承受一定的收縮擠壓力，隨即形成一些較為細小的裂縫，所出現的細小裂縫通常情況下發生在混凝土結構的邊緣位置，若是大面積混凝土則會表現的更加明顯。除此之外，配筋密度也會影響到混凝土結構的收縮程度，當配筋的密度越大時，混凝土結構的穩定性會越強，此時出現裂縫病害的風險可以得到有效的控制[2]。因此可以說，在道路橋梁工程的裂縫裂縫病害預防中，若是要有力改善混凝土結構的收縮問題，則要重點從鋼筋密度的合理配置方面著手。

2.4 受溫度的影響

溫度會對道路橋梁工程混凝土施工質量有較大的影響，可體現在多個方面?；炷劣兄鵁崦浝淇s的特性，在施工作業過程中易受到內部環境和外部環境的影響，溫度是一種常見的影響因素，一旦因為溫度原因導致混凝土結構變形，則混凝土結構的強度隨之降低，出現裂縫的風險必然增加。除此之外，在道路橋梁工程施工作業中，天氣變化、日照所引起的溫度變化也會對混凝土形態造成較大的影響，同樣會誘發裂縫病害。

2.5 地基沉降因素

在道路橋梁施工作業中，整體施工質量與效率均會受到地基基礎建設的影響，若是存在著地基沉降的不利條件，則對整體施工質量有非常大的影響。具體來說，當存在地基沉降問題時，道路橋梁工程的結構會出現縱向或橫向的位移，所產生的拉伸應力會導致道路橋梁的結構出現裂縫病害，若是裂縫病害嚴重，則會導致道路橋梁工程出現坍塌這一嚴重性事件，對施工單位造成極為嚴重的經濟損失和口碑影響。

2.6 荷載力影響

受到荷載力因素的影響，道路橋梁工程出現裂縫病害的風險會大大增加。結合現有的研究成果，荷載力因素導致道路橋梁工程出現裂縫病害的誘因包括四點：①道路橋梁的施工需求與結構強度、穩定系數存在一定的差異，與設計階段存在失誤有很大的關系。②沒有高度重視道路橋梁工程維護階段的工作，或者缺乏對這一方面知識的理解，導致道路橋梁工程的鋼筋結構設計存在問題。③當道路橋梁工程出現較多的重復施工問題時，容易誘發結構振動疲勞的問題，道路橋梁的實際負荷力遭到削弱。④在道路橋梁工程的后續運行中，沒有對大型超載車輛加以限制，長時間出現超載問題時，會導致道路橋梁的結構受到劇烈的擠壓，從而導致出現裂縫病害的風險隨之增加。

3 道路橋梁設計與施工中裂縫的預防措施

針對道路橋梁設計與施工中裂縫的產生原因，為實現最佳的預防效果，應從多個方面著手。具體來說，可以重點從強化設計質量的監管力度、注重施工材料的控制、防治收縮裂縫、嚴控施工過程中的溫度變化問題、科學設計道路橋梁工程的負荷承載力、做好施工后期的養護作業這六個方面著手，如下文所述。

3.1 強化設計質量的監管力度

為了從源頭上有力預防裂縫病害的發生，必須高度重視設計質量的監管，保證設計方案的科學性和合理性，比如要充分做好設計圖紙的審核作業。具體來說，在強化道路橋梁設計質量的監管力度時，可以重點從以下方面著手。

（1）強化設計工作的責任制度，建立起設計質量的責任制度、獎懲制度、追責制度，以此強化設計人員的責任意識，從而更好的提升道路橋梁工程的設計質量。

（2）在道路橋梁工程施工前，要對設計圖紙開展全面性的審核，查找所存在的設計隱患和不足，并及時完善設計方案。比如可以借助BIM（建筑信息模型）技術模擬道路橋梁的結構和參數信息，構建出道路橋梁的施工模型，這樣可以更直觀的發現設計方案中所存在的問題，可及時調整設計參數，對于降低裂縫病害的發生風險有十分大的益處。

（3）在道路橋梁工程施工作業中，設計人員要與相關部門做好溝通交流，動態掌握道路橋梁工程施工的相關信息。比如要積極與勘察人員溝通交流，確保所獲取到的勘察數據精準無誤，為道路橋梁工程結構設計與優化提供支撐，這對于預防裂縫病害的發生有重要意義[3]。

3.2 注重施工材料的控制

在道路橋梁工程施工作業中，尤其是在大面積混凝土施工中應優先使用低熱型水泥，為了降低普通水泥的水化熱現象，可以考慮加入大量的鐵鋁酸四鈣。除此之外，應非常重視混凝土結構固化時的溫度控制，比如可以使用渣及火山灰等類型的水泥，這一類水泥不僅性能良好，而且成本較低，可以幫助施工單位有效控制成本?？偟膩碚f，在道路橋梁工程的裂縫病害預防中，要注重施工材料質量的控制，使用滿足施工要求的材料，以此有效預防裂縫病害的發生。

3.3 防治收縮裂縫

混凝土收縮裂縫的發生原因較多，比如空氣中的二氧化碳與混凝土表面水泥漿會發生氫氧化鈣作用，繼而形成碳酸鈣，此時混凝土體積會收縮出現裂縫。當混凝土出現收縮裂縫時，表面會呈現出花紋狀，且沒有規律性。為有力防治收縮裂縫，可以重點從以下方面著手。

（1）混凝土振搗時要控制好力度，避免混凝土過度振搗的問題，原因在于過度振搗會導致混凝土表面產生砂漿層。

（2）嚴格控制混凝土結構中的水灰比，優先使用水化熱程度較低的水泥。

（3）通過降低混凝土結構中的孔隙率，可以有效的防治收縮裂縫。具體來說，現場施工人員應控制好混凝土結構中的骨料含泥量，這對降低混凝土結構中的孔隙率有較好的作用。

（4）在道路橋梁的混凝土結構澆筑施工之前，現場施工人員要非常重視基層和模板的相關工作，最重要的便是濕潤與收面。

（5）在混凝土施工作業中，應考慮有效提升混凝土結構的密實度與抗拉力，這可以通過做好混凝土初凝后及終凝前的二次抹壓工作而實現，此時混凝土收縮量會有所降低[4]。

（6）在完成道路橋梁工程的混凝土澆筑作業后，現場施工人員要及時開展混凝土結構的養護作業，促使混凝土結構表面始終處于濕潤狀態。

（7）施工過程中要做好質量控制，一旦發現存在收縮裂縫的風險，則要及時處理。

3.4 嚴控施工中的溫度變化

基于溫度變化對道路橋梁工程的質量有很大的影響，易引發裂縫問題，所以要控制好施工中的溫度變化。具體來說，施工過程中主要是防止和降低混凝土結構的熱脹冷縮這一特性，現場施工人員可以從以下方面著手。

（1）在配制混凝土的過程中，應在骨料中加入一定量的水，從而起到降低溫度的作用。在氣溫高的夏天開展混凝土施工作業時，務必將溫度控制在合理范圍內，高度重視骨料中水分的加入。

（2）在選用混凝土原材料時，應優先選用干縮程度較低的水泥，這樣可以很好的確保混凝土的強度[5]。

（3）在道路橋梁施工作業中，對于所出現的塑性沉降問題要高度重視，并及時處理所出現的塑性沉降問題。

（4）現場施工人員要結合施工條件，尤其是施工溫度條件，合理調整混凝土結構中的含水量。

（5）道路橋梁工程施工作業中應首先考慮從源頭上控制和降低溫度裂縫問題的發生風險，為實現這一目標，必須嚴格控制好混凝土的澆筑時間、速度、振搗時間和力度。

3.5 合理設計工程負荷承載力

在道路橋梁施工前，設計人員要對設計方案作不斷的優化，認真分析設計方案中所存在的問題。比如在設計優化階段要對配筋量作評估分析，再比如可以借助BIM 技術和相關的室內試驗，測試道路橋梁總體負荷情況，以確保道路橋梁工程結構的負荷性能可以充分滿足實際荷載[6]?？偟膩碚f，道路橋梁工程負荷承載力的設計優化是十分重要且十分專業的，必須給予高度的重視。

3.6 做好施工后期的養護作業

道路橋梁工程的裂縫病害防治很大程度上依賴后續的養護作業，從而能夠延長道路橋梁工程的使用壽命。為此，相關單位要將養護作業視為重點對待，按照相關要求開展養護作業，比如要及時處理道路橋梁結構中的坑槽、裂縫、積水這些問題，再比如為有效改善橋梁路面積水問題，可以考慮建設下凹式立交橋擋水設施工程。對于車流量大的道路橋梁工程來說，應做好定期的結構檢測作業。

4 結語

道路橋梁工程所出現的裂縫病害危害性較大，所以必須要認真做好預防控制工作。除確保設計質量外，應重點從施工工藝的完善這一方面著手，確保道路橋梁施工技術應用的科學性。另外，在道路橋梁設計與施工過程中，必須認真做好質量管理工作，實現精細化、全覆蓋和全過程的質量管理，以求有效控制裂縫病害。