道路橋梁施工中裂縫的成因及預(yù)防措施

巫海峰

（江蘇江都路橋工程有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200）

1 道路橋梁施工裂縫的不良影響

1.1 影響內(nèi)部構(gòu)件質(zhì)量

增加交通風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率的主要因素之一就是道路橋梁裂縫問題，一旦出現(xiàn)裂縫病害，會(huì)對(duì)道路橋梁內(nèi)部構(gòu)件質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，會(huì)影響道路橋梁的承載能力，進(jìn)而引發(fā)一系列質(zhì)量安全方面的缺陷，導(dǎo)致道路橋梁整體性能不足。

1.2 造成滲水

道路橋梁一旦出現(xiàn)裂縫，水體會(huì)沿著裂縫滲透到內(nèi)部，尤其是在雨季，會(huì)進(jìn)一步加劇滲水問題。當(dāng)滲水達(dá)到一定的程度，水體會(huì)腐蝕道路橋梁工程的內(nèi)部構(gòu)件和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而降低道路橋梁的承載能力，引發(fā)質(zhì)量安全隱患，縮短道路橋梁使用壽命，降低其綜合價(jià)值。

1.3 引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)碳化

混凝土是道路橋梁工程中重要的組成內(nèi)容，如果道路橋梁出現(xiàn)裂縫，那么空氣會(huì)進(jìn)入到裂縫中，空氣中的二氧化碳、腐蝕性物質(zhì)等會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生碳化現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性降低，久而久之，威脅整個(gè)道路橋梁工程質(zhì)量安全。

2 道路橋梁施工裂縫預(yù)防

2.1 明確施工裂縫種類

裂縫是道路橋梁工程中十分常見的問題，也是大多混凝土結(jié)構(gòu)中常見的現(xiàn)象。我們根據(jù)道路橋梁建設(shè)情況科學(xué)地劃分裂縫類型，按照受力類型不同可以分為兩種類型裂縫：結(jié)構(gòu)性受力裂縫和非結(jié)構(gòu)性受力裂縫。通過具體細(xì)致地分析和研究道路橋梁施工裂縫問題，能夠有效指導(dǎo)后續(xù)裂縫預(yù)防工作的開展，工作人員在明確裂縫類型后，可以制定針對(duì)性的裂縫預(yù)防或者處理方案，避免裂縫問題持續(xù)惡化威脅整體結(jié)構(gòu)安全。結(jié)構(gòu)性受力主要是道路橋梁使用中受到了外部因素的影響，一旦發(fā)生結(jié)構(gòu)性受力裂縫會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)道路橋梁承載能力，并且導(dǎo)致道路橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大降低。道路橋梁自身結(jié)構(gòu)變化是引發(fā)非結(jié)構(gòu)性受力裂縫的主要原因，比如溫度裂縫、收縮裂縫等都屬于非結(jié)構(gòu)性受力裂縫。

2.2 預(yù)防裂縫的意義

（1）采取有效的預(yù)防措施可以有效減少裂縫發(fā)生的概率，有助于道路橋梁建設(shè)質(zhì)量的提升，有助于保證交通安全。道路橋梁的安全關(guān)系著區(qū)域社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多方面內(nèi)容，避免裂縫問題就可以從很大程度上保證交通安全和社會(huì)穩(wěn)定。

（2）預(yù)防裂縫問題可以將道路橋梁的美觀性大大提高。通常各個(gè)城市連接的關(guān)鍵紐帶之一就是道路橋梁，城市的特色、形象都能夠通過道路橋梁外觀得到體現(xiàn)，為此，很多城市在建設(shè)道路橋梁工程中都非常重視道路橋梁的設(shè)計(jì)和施工，通過合理的設(shè)計(jì)可以提高城市形象，達(dá)到美化城市的效果。

（3）有助于保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。道路橋梁施工中通過采取有效的裂縫預(yù)防辦法，能夠細(xì)化管理各個(gè)施工工序，有助于提高施工的專業(yè)性，能夠保證高效落實(shí)技術(shù)方案，提高施工質(zhì)量。同時(shí)，嚴(yán)格的管理措施還有助于保證按照施工計(jì)劃完成各項(xiàng)作業(yè)，有助于高效落實(shí)施工進(jìn)度計(jì)劃，有助于延長(zhǎng)道路橋梁的使用壽命。

3 道路橋梁施工裂縫形成原因

3.1 荷載過大

不同類型的道路橋梁的承載能力存在一定差異，如果外界向道路橋梁施加超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的壓力就容易引發(fā)結(jié)構(gòu)性裂縫問題。造成荷載裂縫問題主要包括兩方面的因素：（1）在設(shè)計(jì)道路橋梁工程中沒有對(duì)資金投入方面的問題進(jìn)行客觀細(xì)致地考慮，施工中荷載預(yù)算不足，同時(shí)施工進(jìn)度要求較為嚴(yán)格，施工人員沒有詳細(xì)地計(jì)算和分析施工用料和工具，在橋梁上堆放了大量的施工材料，尤其是一些承載力不足的位置如果堆放大型施工設(shè)備很容易出現(xiàn)道路橋梁發(fā)生應(yīng)力裂縫的問題；（2）設(shè)計(jì)人員沒有對(duì)施工中開洞、鑿槽等問題進(jìn)行充分考慮，導(dǎo)致道路橋梁承載能力發(fā)生了較大的變化，同時(shí)沒有調(diào)整橋梁使用要求和承載標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過長(zhǎng)期使用后引發(fā)了裂縫問題。

3.2 溫度變化

熱脹冷縮作用是影響道路橋梁工程施工中十分重要的一項(xiàng)因素。混凝土結(jié)構(gòu)在溫度劇烈變化時(shí)會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的熱脹冷縮現(xiàn)象，導(dǎo)致形狀發(fā)生了變化，進(jìn)而導(dǎo)致道路橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部拉應(yīng)力較大。當(dāng)拉應(yīng)力大于道路橋梁最大限度時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生溫度裂縫，進(jìn)而影響道路橋梁整體結(jié)構(gòu)性能。溫度變化引發(fā)的混凝土裂縫比其他裂縫更加特殊，隨著溫度的變化裂縫會(huì)進(jìn)一步發(fā)生改變，這種變化會(huì)進(jìn)一步加劇溫度裂縫問題，并且會(huì)導(dǎo)致裂縫的隱蔽性較強(qiáng)，增加了裂縫查找和修補(bǔ)的困難。

3.3 水化熱影響

混凝土本身性能會(huì)受到水化熱的影響。在道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工中存在較為嚴(yán)重的水化熱情況，水化熱會(huì)釋放出大量的熱量，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度升高較快，熱量在內(nèi)部聚集，導(dǎo)致無法均勻地分布熱量，加上外部結(jié)構(gòu)熱量散失較快，進(jìn)而引發(fā)內(nèi)外溫差增加。混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外拉應(yīng)力不一致，容易引發(fā)表面裂縫問題。

此外，有的地區(qū)氣溫較低，在完成道路橋梁混凝土澆筑作業(yè)后需要進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，在養(yǎng)護(hù)過程中混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度會(huì)受到蒸汽的影響而升高，當(dāng)停止蒸汽養(yǎng)護(hù)后混凝土結(jié)構(gòu)外部溫度會(huì)快速下降，進(jìn)而引發(fā)內(nèi)外溫差增大的現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)生混凝土裂縫問題。

3.4 施工材料質(zhì)量問題

道路橋梁施工中最為主要的材料就是混凝土材料，可以說，道路橋梁工程施工質(zhì)量的高低從很大程度上取決于混凝土施工質(zhì)量。裂縫問題作為困擾混凝土結(jié)構(gòu)多年的現(xiàn)象，備受各界關(guān)注。水泥、骨料、添加劑等都是配置混凝土中主要的原材料，如果這些原材料質(zhì)量存在問題那么必然會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量產(chǎn)生影響，導(dǎo)致道路橋梁工程容易出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問題。比如水泥中的f-CaO較高時(shí)，會(huì)引發(fā)其配制的混凝土過高的膨脹應(yīng)力。

4 道路橋梁施工中裂縫預(yù)防

4.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

預(yù)防道路橋梁裂縫的第一步就是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理。設(shè)計(jì)單位或者設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段要堅(jiān)持以實(shí)事求是為原則，科學(xué)、細(xì)致地分析道路橋梁結(jié)構(gòu)情況，規(guī)范化設(shè)計(jì)道路橋梁結(jié)構(gòu)。為此，在設(shè)計(jì)前設(shè)計(jì)單位可以組織相關(guān)人員細(xì)致全面地勘察分析施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，做好相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集，明確勘察資料的準(zhǔn)確性，從氣候、水文、交通、社會(huì)人文等多個(gè)方面考慮項(xiàng)目所在區(qū)域的實(shí)際情況，就材料、施工工藝、養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等多方面影響裂縫問題的因素進(jìn)行重點(diǎn)考慮分析，同時(shí)加強(qiáng)溝通，保證技術(shù)人員工作專業(yè)性，從設(shè)計(jì)角度采取預(yù)防裂縫的措施。

道路橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段需要重點(diǎn)考慮和計(jì)算荷載量。在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位要對(duì)當(dāng)?shù)亟煌ㄌ攸c(diǎn)、施工等級(jí)、工程用途等多方面進(jìn)行綜合性考慮，就主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載力進(jìn)行科學(xué)地計(jì)算，并且確定道路橋梁的荷載等級(jí)。在設(shè)計(jì)承載力和荷載等級(jí)確定后，施工單位還要和設(shè)計(jì)人員共同考察項(xiàng)目所在區(qū)域的真實(shí)情況，合理地調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、施工方案，并且在布置荷載量時(shí)進(jìn)一步考慮溫度氣候、地質(zhì)地形、土壤特征等外部條件。通常道路橋梁容易受到結(jié)構(gòu)荷載等多方面因素的影響，所以，工作人員需要對(duì)裂縫成因、荷載極限值等方面進(jìn)行綜合地確定和分析，從而保證裂縫預(yù)防方案科學(xué)合理。

4.2 加強(qiáng)施工材料管理

工作人員要對(duì)原材料這一影響道路工程質(zhì)量的主要因素進(jìn)行嚴(yán)格控制，如果原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)很容易引發(fā)裂縫問題。在施工階段，工作人員要加強(qiáng)控制原材料的采購(gòu)、保存和使用等環(huán)節(jié)。項(xiàng)目采購(gòu)人員要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況和市場(chǎng)情況合理選購(gòu)材料，根據(jù)工程標(biāo)準(zhǔn)要求做好材料性能的控制和考察，按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)范圍控制原材料的質(zhì)量和價(jià)格。通過對(duì)采購(gòu)階段進(jìn)行嚴(yán)格控制能夠從源頭控制材料質(zhì)量。比如，水泥作為主要的原材料之一，是引發(fā)裂縫問題的主要因素。道路橋梁施工中水化熱程度會(huì)對(duì)混合料的摻量產(chǎn)生較大的影響，為了將混合料水化熱減小，可以合理調(diào)整水泥的用量。為此，施工人員在施工中首先要對(duì)水泥水化熱進(jìn)行檢測(cè)，避免使用不合格的水泥材料。又如，骨料的含泥量對(duì)混凝土施工質(zhì)量也有著較大的影響，混凝土的熱膨脹系數(shù)會(huì)隨著骨料含泥量的減小而降低，高質(zhì)量的骨料可以有效避免混凝土裂縫問題。在選擇骨料時(shí)，工作人員要按照標(biāo)準(zhǔn)需求選擇相應(yīng)級(jí)配的骨料。為了進(jìn)一步保證混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，有效預(yù)防裂縫問題，在正式開展混凝土配置之前還要通過試驗(yàn)確定混凝土最佳配比，并且在配置階段嚴(yán)格遵守配比方案。

4.3 溫度控制

控制溫度是預(yù)防道路橋梁混凝土裂縫的主要途徑。在完成混凝土澆筑后，混凝土凝固期間內(nèi)部會(huì)蓄積較多的水化熱，為了減少內(nèi)部水化熱，在實(shí)際施工前期可以通過預(yù)降溫處理混凝土相應(yīng)材料，有效遮蓋混凝土粗細(xì)骨料，避免陽(yáng)光直射，還可以添加冷水達(dá)到降溫的效果。如果是大體積混凝土施工，可以預(yù)冷處理粗細(xì)骨料，攪拌過程中添加冰塊或者冰水。如果攪拌站所在位置比實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)更遠(yuǎn)，那么在運(yùn)輸途中需要遮蓋好混凝土罐車。如果是冬季施工，工作人員要將混凝土的整體溫度適當(dāng)提高，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)合理地完成混凝土配置、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等作業(yè)。在混凝土澆筑階段，要采取邊澆筑邊振搗的方式，保證振搗密實(shí)，提高混凝土結(jié)構(gòu)整體密實(shí)性。

在養(yǎng)護(hù)階段，如果是夏季施工要注意做好內(nèi)部降溫，可以埋設(shè)冷水管或者灑水降溫。如果是冬季施工，那么工作人員要用草簾等保溫物質(zhì)覆蓋混凝土結(jié)構(gòu)，避免混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過大引發(fā)裂縫問題。在實(shí)際施工中，工作人員還要加強(qiáng)監(jiān)督檢測(cè)和控制溫度變化，定時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度情況，根據(jù)檢驗(yàn)成果對(duì)混凝土內(nèi)部溫度變化進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)加強(qiáng)整改混凝土保溫和養(yǎng)護(hù)措施，讓混凝土溫度處于緩慢變化的趨勢(shì)。

4.4 加強(qiáng)施工圖紙管理

工程施工圖紙是實(shí)際施工中必不可少的內(nèi)容，施工圖紙指導(dǎo)著現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)作業(yè)，影響著道路橋梁后續(xù)施工質(zhì)量?jī)?yōu)劣。在施工前期工作人員要細(xì)致地分析施工圖紙，標(biāo)準(zhǔn)化地審核施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)內(nèi)容，明確每個(gè)施工流程的具體情況，確保施工圖紙?jiān)敿?xì)準(zhǔn)確。通過嚴(yán)格地審查，可以進(jìn)一步加強(qiáng)施工圖紙的可行性，只有這樣才能進(jìn)一步避免出現(xiàn)道路橋梁裂縫問題。在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中，工作人員要細(xì)致地確定工程實(shí)際情況，同時(shí)圖紙要和施工標(biāo)準(zhǔn)相符合，保證高效、穩(wěn)定地完成施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。此外，技術(shù)人員、設(shè)計(jì)人員、監(jiān)理人員等多方要共同細(xì)致地核實(shí)圖紙內(nèi)容，及時(shí)改正其中存在的不足之處，降低發(fā)生裂縫的概率。在實(shí)際施工中，各個(gè)部門的人員要加強(qiáng)溝通，高效合作，及時(shí)處理實(shí)際遇到的問題，盡可能地確保道路橋梁施工質(zhì)量。

4.5 確保混凝土澆筑質(zhì)量

混凝土澆筑技術(shù)直接影響著混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。在混凝土澆筑階段需要對(duì)每個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行合理嚴(yán)格地管控，有效避免施工裂縫問題。工作人員需要對(duì)混凝土覆蓋、第一層初凝時(shí)間等進(jìn)行全面地考慮，保證混凝土澆筑質(zhì)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定要求。在混凝土澆筑過程中，還要對(duì)鋼筋疏密程度、混凝土供應(yīng)、結(jié)構(gòu)受力等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致地考慮。當(dāng)前混凝土澆筑常用的方式包括三種，分別為分層分段澆筑、斜面分層澆筑和全面分層澆筑。無論選擇哪種施工技術(shù)，最終都要保證滿足混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

在混凝土澆筑階段，工作人員要明確建筑設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制混凝土澆筑質(zhì)量。在澆筑階段，施工人員首先要將澆筑現(xiàn)場(chǎng)清理干凈，將模板內(nèi)的建筑垃圾、生活垃圾等清除干凈，避免混凝土中摻入雜質(zhì)降低混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。其次，要用清水沖洗潤(rùn)濕澆筑區(qū)域，在澆筑過程中做好用水量的控制，避免模板存在過多積水影響混凝土配合比。水洗不但可以將模板內(nèi)部塵土清除干凈、將模板潔凈度和含水率提高，達(dá)到混凝土表面質(zhì)量?jī)?yōu)化的效果，還能夠避免模板吸收混凝土材料中的水分導(dǎo)致混凝土水分不足表面粗糙。在澆筑混凝土過程中需要做好供料管和澆筑面間距的嚴(yán)格控制，避免供料管和澆筑面距離過大在澆筑過程中引發(fā)離析問題。在澆筑過程中，針對(duì)特殊部位要選擇不同的澆筑和振搗方式。工作人員在澆筑混凝土階段要科學(xué)地選擇技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和振搗技術(shù)。混凝土振搗是為了保證模板中每一處都填充密實(shí)混凝土材料，避免混凝土內(nèi)部存在孔隙降低混凝土整體結(jié)構(gòu)性能。漏振、過振是混凝土振搗中較為常見的問題，這和技術(shù)人員的專業(yè)能力有著很大的關(guān)系，所以技術(shù)人員要加強(qiáng)振搗過程的管控，保證振搗工作能夠達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。為了保證連續(xù)性地完成混凝土澆筑作業(yè)，要堅(jiān)持連續(xù)施工，將產(chǎn)生斷層的問題最大限度地減少。

4.6 防止鋼筋銹蝕

鋼筋生銹是發(fā)生混凝土裂縫后常見的現(xiàn)象。如果鋼筋材料銹蝕嚴(yán)重會(huì)對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)的延展性、整體強(qiáng)度產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。工作人員要加強(qiáng)鋼筋生銹位置的檢測(cè)，根據(jù)施工圖紙以及檢測(cè)設(shè)備明確鋼筋生銹的具體位置，并且按照標(biāo)準(zhǔn)要求控制混凝土厚度，避免裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大延展。我國(guó)很多施工企業(yè)近些年越來越關(guān)注鋼筋材料質(zhì)量問題，并且加大了鋼筋質(zhì)量的控制力度，在裂縫問題處理方面通常也會(huì)做好鋼筋銹蝕問題的合理處置。在發(fā)現(xiàn)裂縫和鋼筋銹蝕問題后，工作人員要鑿除碳化的混凝土，抹平鋼筋材料并且灌注高等級(jí)的混凝土材料。如果銹蝕較為嚴(yán)重，可以采用增加鋼筋材料、加大截面積等方式進(jìn)行道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的加固[1-5]。

4.7 施工養(yǎng)護(hù)

通過合理地開展保養(yǎng)措施可以優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)性能，在延長(zhǎng)道路橋梁整體使用壽命方面有著十分積極的意義。為此，施工單位要從養(yǎng)護(hù)材料、養(yǎng)護(hù)設(shè)備、養(yǎng)護(hù)方法等多方面合理制定養(yǎng)護(hù)方案。工作人員要重點(diǎn)做好溫濕度控制，加強(qiáng)協(xié)調(diào)平衡處理混凝土內(nèi)外溫濕度，以免內(nèi)外溫差過大或者水分散失過快引發(fā)混凝土變形、裂縫等問題。

5 結(jié)束語(yǔ)

路橋工程持續(xù)發(fā)展，但是裂縫問題依然是困擾施工單位多年的問題。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的背景下，道路橋梁混凝土裂縫問題的發(fā)生概率得到了進(jìn)一步控制。在具體施工中，工作人員可以從施工材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護(hù)等多個(gè)方面加強(qiáng)控制，避免混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫問題，提高道路橋梁工程整體結(jié)構(gòu)性能，切實(shí)提升工程綜合效益。