公路橋梁裂縫的成因與預防技術

伏永貴 北京市政路橋股份有限公司

1 前言

公路橋梁作為基礎交通設施的關鍵構成部分，對于我國的社會經濟建設和發(fā)展發(fā)揮著重要作用。公路橋梁工程具有工期長、施工環(huán)節(jié)復雜的特點，通過對現(xiàn)階段我國公路橋梁工程施工現(xiàn)狀進行分析，發(fā)現(xiàn)公路橋梁工程出現(xiàn)裂縫的概率較大，而裂縫會對公路橋梁工程項目的整體質量造成嚴重的不利影響，需要給予重視。

2 公路橋梁裂縫的危害

公路橋梁工程施工具有較強的綜合性，對于技術方面的要求較高，其結構主要以鋼筋混凝土材料為主。目前我國的鋼筋混凝土施工技術已經逐漸成熟，切實保障了公路橋梁工程建設的穩(wěn)定性和可靠性。但是，就我國當前公路橋梁工程施工現(xiàn)狀而言，仍存在諸多問題需要解決。比如常見的施工裂縫問題在公路橋梁工程中十分普遍，這限制了整體項目工程施工質量的提升，對于公路橋梁最終建成后的剛度和強度造成了不利影響，給后期公路橋梁的正常使用、人們的交通出行安全埋下了隱患。裂縫可能導致鋼筋發(fā)生外露的情況，使公路橋梁工程的整體強度、安全性受到負面影響。

另外，裂縫會降低公路橋梁結構的整體穩(wěn)定性，且隨著時間的推移，裂縫可能會逐漸擴大，在天氣等因素的影響下，常常出現(xiàn)雨水滲透等情況，降低公路橋梁的結構穩(wěn)定性。當公路橋梁工程出現(xiàn)細小的裂縫時，需要及時處理，否則裂縫會逐漸擴大，造成無法修補的后果，甚至可能導致路面塌陷，嚴重威脅居民的正常通行以及生命安全。

3 公路橋梁裂縫的成因

3.1 地基變形導致的裂縫發(fā)生

對于任何一個工程項目來說，施工人員在開展具體的施工之前，都要先全面檢查施工區(qū)域的地基情況，只有地基質量得到了保障，后續(xù)的施工工作才可以更為順利地開展。對于公路橋梁來說也是如此，在公路橋梁的施工過程中，地基質量出現(xiàn)了問題，比如地基出現(xiàn)了不牢固現(xiàn)象，整個工程的質量會因此受到直接影響，甚至還有可能造成安全事故的發(fā)生。

大部分情況下對于外界的影響，地基本身是有一定程度的抵擋能力的，但導致地基變形的主要原因，就是地基所承受的應力強度完全超出了其設計承受范圍，所以地基就會有變形現(xiàn)象產生。在地基發(fā)生變形以后，公路橋梁混凝土結構內部的壓力也會因此發(fā)生相應的改變，如果其所承受的壓力超過了自身的承受范圍，混凝土內部就會出現(xiàn)錯位現(xiàn)象，最終導致裂縫產生。

比如在支架現(xiàn)澆箱梁施工過程中，一般都會提前勘察原狀土的承載力，若不能滿足要求，則需要換填灰土壓實，再澆筑混凝土墊層并設置排水溝，以防支架沉降，造成現(xiàn)澆箱梁梁體產生裂縫。因此，相關施工企業(yè)想要降低裂縫出現(xiàn)的概率，首先要保證地基質量，增強地基承載能力。

3.2 荷載作用

荷載的形式包括靜荷載、動荷載、次應力等，各類荷載的作用特性不同，因此裂縫的發(fā)生部位、發(fā)展程度也有所差異。其中，公路橋梁的受剪區(qū)、受拉區(qū)、振動區(qū)受力較為特殊，這些部位的結構容易在荷載作用下出現(xiàn)裂縫。

荷載裂縫的成因錯綜復雜，主要包括未有效協(xié)調施工機具及材料，使得其大量堆載至混凝土結構上，一旦超出結構可承受的荷載上限就會產生裂縫；未嚴格依據(jù)設計圖紙有序開展工作，未經許可便調整施工工序或盲目改變結構的受力模式。在各類荷載裂縫中，以中心受壓產生的裂縫最為常見。此類裂縫在某范圍內高密度分布，具有長度較短的形態(tài)特征，且易發(fā)生在墩柱結構處。

3.3 修筑方式不正確所造成的開裂

在進行修筑的過程中，若沒有使用正確的修筑方式，也會發(fā)生混凝土開裂的現(xiàn)象。在實際修筑的過程中，要選擇合理的修筑方式，以避免裂縫現(xiàn)象的產生。

在進行修筑的過程中，多數(shù)修筑工藝具有較強的專業(yè)性，若是沒有嚴格遵循相關建造標準，或者施工技術的不成熟或者施工人員的責任意識不強，都會降低建造作業(yè)的品質，導致橋梁產生混凝土裂縫。在進行建造作業(yè)的過程中，混凝土具有一定的收縮性，導致混凝土發(fā)生變形，若要減少變形情況的發(fā)生，要提升施工人員自身工作責任感。混凝土澆筑之后會發(fā)生強烈的水化反應，此時混凝土內部會產生一條分水縫，混凝土中水分被蒸發(fā)，會產生下沉的現(xiàn)象。由于混凝土自身的收縮性，并且此時并沒有完全硬化，所以裂縫產生的概率就會大大增加。

另外，在混凝土產生硬化現(xiàn)象時，若是沒有采用合理的技術作業(yè)，就會導致裂縫產生。在混凝土硬化之后，因為表面的水分已經被全部蒸發(fā)，而內部的溫度處于較低的狀態(tài)，其體積就會不斷縮小，裂縫就會產生。相關建造人員還要注意一點，混凝土內部和外部的收縮力并不相同，會發(fā)生收縮不平衡的現(xiàn)象，混凝土表面承受巨大的拉力，導致縫隙的產生。此外，在選擇建造工藝時，要根據(jù)工程的建造特點選擇適宜的建造工藝，否則建造作業(yè)的實用性較低，在后期的使用過程中也會出現(xiàn)不同程度的裂縫問題。

4 公路橋梁裂縫的預防技術措施

4.1 強化混凝土施工質量的控制

第一，在采購原材料的過程中，要把控原材料質量。對于混凝土配合比中的原材而言，其中最為關鍵的材料就是水泥，因此水泥自身的質量，也會對混凝土的質量造成直接性的影響。首先工作人員在水泥采購的過程中，不能只重視經濟效益，必須選擇質量符合施工標準的水泥，以此保證混凝土的質量。此外，混凝土容易受到溫度的影響，工作人員可以選擇低熱水泥，可以有效降低溫度對于自身的影響程度。同時，還可以選擇使用強度較大的水泥，以此提升混凝土施工質量，延長公路橋梁的使用壽命。

第二，科學配比混凝土，保證混凝土達到公路橋梁施工要求。施工人員在對混凝土配置的過程中，要先了解公路橋梁工程的實際負載情況，再結合其抗拉強度等各方面的規(guī)定，確定混凝土中材料的配置比例，保證在公路橋梁的施工過程中，使用最為優(yōu)質的混凝土，以此提升公路橋梁的整體質量。

第三，添加劑的選擇和控制要遵照混凝土質量要求。施工人員在配置混凝土的過程中，要選擇合適的添加劑。因為添加劑不僅可以增強混凝土的塑性，還可以保證混凝土抗拉性能的有效提升，有效降低公路橋梁工程中裂縫的發(fā)生概率，同時也能夠提升該工程的整體質量。

第四，公路橋梁施工中合理增加預埋件。如果施工人員在開展具體施工工作的時候，可以合理添加預埋件，不僅混凝土自身的抗裂性能可以有所提升，同時裂縫出現(xiàn)的概率也會因此下降。比如，對于整個工程的基礎受力位置，施工人員可以在其中添加鋼筋等構件，這樣會使混凝土的抗裂性能有所提升。此外，對于容易發(fā)生裂縫的位置，可以在其中放置傳感器，能夠有效測量該部位的荷載以及拉力，同時如果發(fā)現(xiàn)有質量問題，傳感器就會即時發(fā)出警報，施工人員可以在第一時間進行處理，以達到預防裂縫產生的目的。

最后，施工單位還要嚴格管控施工工藝。即定期組織施工人員開展技術培訓活動，提升施工人員的技術水平，以保證施工質量。

4.2 對于荷載裂縫的防治對策

在工程建造的過程中，要控制荷載的力度，增加其作用力。并且避免因為荷載過大而產生裂縫。若混凝土在使用的過程中，負荷重量高于自身的承載力時，就會引發(fā)裂縫的產生，引起裂縫主要有以下幾個原因。

第一，受力過大產生裂縫。若是橋面或者公路受到較大的作用力，混凝土會產生裂縫。在發(fā)生自然災害時，橋梁或者公路受到較大的作用力時，也會因為力的作用而產生裂縫。

第二，橋梁或者公路負荷較大時，內部作用力不均勻也會導致裂縫的產生。因為橋梁內部鋼筋的承受力是一定的，所以過往車輛不符合相關承載標準時，橋梁內部的鋼筋受力不均勻，會降低作用力的效果，導致裂縫的產生。

在建造作業(yè)的過程中，要對荷載參數(shù)進行分析，并且優(yōu)化建造方案，提升工程的荷載強度。另外，減少公路橋梁所承載的載荷，在使用大型設施工具時，要將其擺放在正確的位置，避免對公路橋梁產生較大的壓力，避免荷載裂縫的產生。面對已經出現(xiàn)的荷載裂縫，相關工作人員要采取相應的補救措施，減少裂縫對工程產生的不利影響。

4.3 梁橋預拱度、撓度偏差防治措施

施工單位要把好材料關，強化混凝土質量控制力度，增強質量檢驗人員職責，做好各項材料的檢查，堅決退回不符合質量要求的混凝土材料。在現(xiàn)場攪拌混凝土時，需要嚴格按照配合比生產，控制攪拌時間，專職檢驗人員加強檢查。

此外，還應從以下方面控制預拱度、撓度偏差：提高支架基礎、支架及模板施工質量，提高掛籃等懸臂澆筑設施安裝組拼質量，并按要求進行預壓試驗或者是加載試驗，消除非彈力的變形現(xiàn)象，并向監(jiān)測人員及施工人員提供非彈性變形的數(shù)值。確保模板的標高偏差控制在允許范圍內，使上部結構在支架或掛籃拆除后能達到設計規(guī)定的外形。

設立合適的觀測點以及相對坐標系，并以此為標準，建立相對的坐標控制立模標高值，使檢測人員能夠在現(xiàn)場施工過程中，及時采集和觀測斷面的標高值，并提供給監(jiān)控人員。

加強施工過程控制，嚴格控制施工過程中不平衡荷載的分布及大小，并且對預拱度偏差值及時調整；控制在張拉時混凝土的強度，保證混凝土強度能夠與梁段同條件養(yǎng)護，在制梁時還需要及時控制混凝土彈性模量，存梁時間不宜過長，且不同預制梁齡期不應相差太大。

除此之外，還要控制預應力筋在梁體結構中對應的位置，控制張拉時的應力值。大體積混凝土梁段澆筑時，應該在梁體上使用溫度觀測點進行相應的溫度監(jiān)測，這樣能夠及時把握梁段截面的內外溫差，以及梁斷截面的溫度分布狀況，可以獲得更加準確的溫度變化規(guī)律。

加強檢測，對發(fā)現(xiàn)的問題進行積極反饋調整。首先，可以在箱梁的底板布置測點，在一天內對溫度變化較小的時段進行測量，在測立模、混凝土澆筑前和混凝土澆筑后，以及預應力束張拉前和預應力張拉后進行標高；在梁體內布置測試的斷面和測點，在公路橋梁施工過程中，及時測試截面的應力變化與分布，以便及時測量各施工階段被測梁段或梁體的應力值，是否與計算數(shù)值及分析相吻合。

4.4 處理已形成的裂縫

在公路橋梁工程項目中，對于已經出現(xiàn)的裂縫，施工人員必須進行及時處理，以此防止裂縫進一步擴大，降低其對公路橋梁使用壽命造成的影響。在公路橋梁裂縫的處理措施中，最為常見的就是表面修補法。該方法一般適用于寬度≤0.15mm左右，同時深度較淺的裂縫，或者使用于有較大面積漏水的防滲堵漏。如果公路橋梁中所出現(xiàn)的裂縫寬度≥0.15mm，施工人員一般采用灌縫法處理。除此之外，還要注意把瀝青等具有防腐性的物質涂抹在表面，以此達到預防鋼筋腐蝕的目的。

4.5 優(yōu)化后期養(yǎng)護模式

公路橋梁工程施工結束后，應建立完善的后期養(yǎng)護體系，優(yōu)化養(yǎng)護模式，最大限度地避免公路橋梁工程發(fā)生裂縫問題，提高混凝土結構的養(yǎng)護和管理力度。結合公路橋梁工程的實際情況，保證良好有效的后期養(yǎng)護措施，將其落實到位，避免發(fā)生公路橋梁混凝土裂縫等問題。

相關人員應結合工程的具體施工環(huán)境和情況，注意細節(jié)養(yǎng)護，加強對混凝土濕度和溫度的控制，降低裂縫發(fā)生的概率。科學規(guī)劃養(yǎng)護時間方案，促進公路橋梁工程養(yǎng)護效果的提升，灌漿施工前，應采取適當?shù)牧芽p與空隙封堵、堵漏措施，保證良好的灌漿施工質量和效率，預防裂縫不斷擴大，確保公路橋梁工程質量符合相關要求。

5 結束語

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，我國公路橋梁建設在取得顯著成績的同時，尚存在一些問題。針對常見的裂縫問題，需要施工人員不斷探索分析，根據(jù)公路橋梁工程建設的實際情況，正確應用相關施工技術，制定切實有效的裂縫控制措施，以確保橋梁整體質量，提高橋梁工程結構的穩(wěn)定性。

總之，相關施工單位要摒棄只重視經濟效益的思想，要選擇合適的措施保證公路橋梁施工項目的質量。要嚴格控制施工溫度，同時組織員工開展講座以及培訓活動，提升員工專業(yè)能力，增強其綜合素養(yǎng)，以此減少裂縫出現(xiàn)的概率，保證公路橋梁的整體質量，給人們的生活水平帶來推動性影響。