橋梁施工監控中橋梁裂縫成因分析

文／戚偉 陜西高速公路工程試驗檢測有限公司 陜西西安 710086

西安科技大學 陜西西安 710054

引言：

在進行橋梁工程建設時期，工作人員需要積極地轉換傳統的監理模式，其中可以選擇主動監控的措施，監控橋梁工程的施工過程，檢測橋梁結構的技術指標，分析是否存在施工偏差的情況，保證橋梁施工質量可以滿足設計需求。在橋梁工程施工過程中，監理單位也需要正確設置橋梁受控關鍵部位測點，全面監控橋梁結構的狀態，促進施工的順利完成。

1.施工監控的目標

橋梁工程的結構復雜性較高，對于索力和線性指標有著較高的要求。在進行設計工作的時候，技術人員需要明確橋梁主梁和主塔中最佳索力分布結構，施工時期正確調整張拉方案，保證成型之后橋梁可以滿足想要的質量標準，設置完善的張拉方案和正確的施工順序有助于更加有效地保障成橋狀態。施工監控的主要目標包括這樣幾點：

第一點，通過進行精細化的系統分析，掌握設計成橋的目的，明確各個施工階段的注意事項，選擇合理的措施來進行防范，保障橋梁結構成形的正確性和合理性；

第二點，施工時期需要增強對于各個階段工藝參數標準的控制，保障線型內力復合指標，比較實測值和設計數據之間是否存在偏差的情況，評估施工結構是否存在質量問題，掌握施工狀態能否滿足相應的工程需求[1]；

第三點，施工參數要是產生較大的變化，或者是和設計值之間存在誤差，就需要評估產生誤差的原因，保障各個階段的技術指標處于一個可控的范圍，橋梁內力線型達標。最后就是按照施工時期各項問題，選擇合理的措施進行應對，保障成橋結構處于可靠的狀態。

2.橋梁施工監控的概述

橋梁施工監控的主要理論包括這樣幾種：

第一種就是參數識別和調整法，這些理論就是在開展橋梁工程施工的時候，需要實際測量橋梁結構的各項參數信息，按照實際測量得到的數值來評估各項設計參數，及時地進行調整和完善，把設計參數反饋到計算過程中，計算得到可靠的施工理論期望值，防止實際施工建設和設計預期產生較大的偏差，保障施工作業處于一個可靠的范圍中[2]。

第二種是卡爾曼濾波法，這項理論的提出者是美國的學者卡爾曼，通過在隨機估計理論中增加狀態空間概念，提出信號傳遞的過程中就是在白噪音的作用下開展的線性系統輸出，借助狀態方程來表示輸入關系和輸出關系。在進行橋梁工程施工的時候，借助這項措施，能夠有效地調整誤差問題，提升各項參數的有效性和可靠性，避免產生橋梁裂縫的情況。

第三種就是灰色系統理論，灰色系統理論就是以灰關聯空間為基礎來開展研究分析，分析基礎就是各項信息數據和橋梁工程的原有數列，通過借助灰過程和灰原成來加工處于原始的數據，設置一個健全的灰微分方程，實現對于未來橋梁工程變化的預測和控制。在進行橋梁施工的時候，借助灰色系統理論，可以增強對于施工環境和施工條件的控制，實時監督控制施工進度，顯示出ANSYS 工具的作用和價值，通過進行科學的模擬工作，可以標記橋梁中裂縫的部位和容易產生裂縫的部位。例如假設在扭力作用下，對應位置的應力是三兆帕，能夠看出扭力作用會給橋梁質量造成一定的影響，進而產生裂縫的情況。在這個時期，灰色系統理論也能夠借助模擬施工的措施，比較實際裂縫和模擬裂縫的情況，評估產生差異的原因和養護工作的實際情況[3]。

3.施工監控技術使用的重要性

在進行橋梁工程施工建設的時候，施工監控技術的使用是比較重要的，這項技術使用的重要性體現在這樣幾方面：

3.1 提供可靠的數據信息，保障橋梁施工安全

通過開展全面的施工監督控制，可以及時地明確橋梁施工建設時期存在的各項質量問題，甚至是發現設計圖紙中存在的問題，這樣有助于顯著完善施工設計方案，促進橋梁工程施工的順利完成。在這個時期，能夠提供可靠的數據信息，正確優化各項參數，保障橋梁質量達標，實現提升橋梁施工的安全性和可靠性。借助實時監控技術，能夠全面掌握橋梁施工時期的各項施工參數，工作人員需要仔細地進行記錄，保存好各項數據信息，以不影響橋梁工程施工為前提，按照后續施工特點來正確使用各項檢測數據，通過進行調整，保障施工作業的順利完成，增強橋梁的成橋質量，減少橋梁工程施工周期，增快施工進度[4]。

3.2 有助于積累技術資料

如今在進行橋梁工程施工的時候，需要積極地使用新型的設計模型，持續地完善橋梁結構類型，其中需要借助先進的監控技術來監控施工過程中的各個環節，保障橋梁結構的受力均勻，具備較強的承載能力，工作人員在實踐過程中也能夠積累更多的技術經驗。

3.3 正確進行橋梁施工監控，提升橋梁工程質量

在施工建設時期，施工監控技術能夠減少橋梁裂縫問題的產生概率，工作人員通過全面地研究檢測數據和施工材料質量，實現減少橋梁裂縫問題的產生概率，不僅如此，通過綜合分析運營情況和監測記錄數據等，能夠有效地分析運營時期產生裂縫問題的原因，選擇合理的措施進行應對，設置完善的養護方案，避免造成更加嚴重的損失[5]。

4.橋梁工程施工裂縫的產生原因

4.1 過載問題

橋梁工程屬于現代交通運輸系統中的重要組成部分，需要承受車輛荷載和行人荷載，因為長期進行使用和重復的荷載作用，橋梁工程容易產生裂縫的情況。在過載問題的角度進行分析能夠看出，過載就是超過橋梁設計荷載的負荷作用，橋梁工程一般會設計成承受特定重量和交通流量的負荷。不過隨著交通流量的不斷增加，車輛重量的增多，橋梁工程容易產生超出設計負荷的問題。這樣的一種過載的荷載灰使得橋梁構件和結構產生變形以及應力集中的情況，進而造成裂縫問題。過載荷載會使得橋梁材料產生疲勞破壞的情況，橋梁工程長期使用的時候，重復的負荷作用會產生材料疲勞的情況，要是負荷作用超出材料的疲勞極限，就會產生裂縫的情況，尤其是在橋梁工程的關鍵部位，例如橋墩和橋面板等部位，因為負荷比較集中，疲勞裂縫的產生概率比較高。

4.2 混凝土材料問題

橋梁工程的施工裂縫就是在進行施工時期或者是施工結束之后，混凝土結構產生裂縫的情況，這部分裂縫嚴重影響到橋梁的結構強度和橋梁工程的使用壽命。混凝土收縮屬于施工裂縫產生的主要原因。在混凝土硬化時期，水分持續蒸發，混凝土體積縮小，這樣的一種收縮產生的內部應力能夠造成裂縫問題的產生。混凝土的水化反應也會產生體積變化，內部應力增加，溫度變化屬于產生施工裂縫的主要因素，混凝土具備熱脹冷縮的特點，要是溫度變化比較大，混凝土容易熱脹冷縮產生體積變化，內部應急積累，產生裂縫的情況。尤其是在大范圍混凝土澆筑或者是混凝土結構受到溫度影響較大的情況下，裂縫產生概率比較高。不僅如此，混凝土材料要是產生質量問題也容易產生裂縫的情況，要是混凝土配比不夠合理，或者是在材料中存在較多的骨料和空隙，混凝土的強度不夠均勻，進而產生裂縫的情況。在施工時期，需要高度重視外力作用的影響，澆筑混凝土的過程中，要是振搗不夠均勻或者是振動力度比較大，容易產生混凝土不均勻沉實的情況，裂縫問題產生概率顯著提升。最后就是施工時期，車輛振動或者是機械碰撞等外力因素也會給混凝土結構產生破壞影響，如此也會出現裂縫問題[6]。

4.3 澆筑工藝

在進行橋梁工程施工的時候，需要在澆筑工藝角度進行研究分析。在橋梁工程施工時期，澆筑屬于一項重要的環節，包括混凝土澆筑以及養護等過程，在這些環節容易產生裂縫的情況。混凝土澆筑時期，容易產生澆筑不均勻的問題。主要就是因為澆筑時期振搗不均勻，澆筑的速度比較快或者是比較慢。混凝土澆筑時期，要是沒有做到均勻密實，局部的區域密度較小，容易出現裂縫的情況。在開展養護工作的時候，要是沒有及時的采取濕養護措施或者是養護時間不足，混凝土水分蒸發的比較早，混凝土內部的應力積累，進而產生裂縫的情況。不僅如此，在養護時期，溫度變化比較大，也容易使得混凝土出現收縮和膨脹的情況。對于施工人員來說，在進行施工的時候，需要嚴格地控制溫度，混凝土溫度直接影響到了混凝土的使用性能，溫度較高或者是溫度較低容易增加裂縫問題的產生概率。比如在高溫的環節中開展澆筑工作，混凝土表面干燥速度較快，內部還是處于一個較高的溫度，這樣的一種溫差容易產生裂縫問題。不僅如此，在施工時期需要嚴格地進行結構設計，正確完成澆筑工作，避免出現橋梁裂縫的情況[7]。

4.4 施工人員問題

施工人員的專業能力和綜合素質直接影響到了整體的施工質量，一些施工人員的專業能力比較差，綜合素質比較低，大多數人員是沒有接受過專業知識培訓的農民工，在上崗之前沒有參加過系統性和規范化的崗前培訓，因此在進行施工的時候對于施工質量的把控沒有一個正確的認知，責任意識較差，沒有嚴格地根據有關的施工標準來開展各項施工，在后續養護的時候也沒有嚴格地進行落實，因此無法有效地保障橋梁工程施工質量，進而產生裂縫的情況。由于施工單位存在一定的差異，專業能力也有所不同，如今部分施工單位沒有在內部設置完善的自我檢查制度，也沒有重視內部管理控制工作的進行。監理人員的工作效果也會直接影響到橋梁施工質量，要是監理人員沒有嚴格地落實監理職責，監督控制施工時期的各個環節，就容易產生橋梁裂縫的情況。

5.增強橋梁監控減少橋梁裂縫的方法

5.1 健全施工監控制度，審核施工方案

在開展橋梁工程施工的時候，需要持續地健全施工監控制度，嚴格地落實到施工作業的各個環節，通過開展全面監控，促進橋梁施工作業的順利完成，在源頭上防止產生裂縫問題。其中要設置健全的監控責任制度，把監控職責落實到各個人員上，正確劃分具體的工作內容，掌握各項工作內容的所屬，配備專業的人員進行負責，通過落實各個部門和工作人員的職責范圍，做到權責分明，防止產生責任不清晰的情況。要是出現問題，就需要及時地采取措施進行應對，各個部門和相關的負責人員保持良好的溝通和聯系，一起分析產生裂縫問題的原因，選擇合理的措施，設置完善的解決方案，保障方案的可行性和可靠性。不僅如此，需要嚴格地審核施工方案，在設置施工方案的過程中，需要掌握具體的施工需求，有關的數據信息需要和實際相符合，防止在施工時期產生偏差的情況。在開展施工之前，需要嚴格地審核施工方案，各個工作人員需要保持良好的合作關系，深入分析存在的各項問題，及時地采取措施進行應對，保障后續施工的順利完成。最后就是施工方案的作業方法需要滿足相關的設計規范，施工時期工作人員需要對安全隱患保持高度的注意，防止橋梁工程產生裂縫的情況。

5.2 掌握監控目標和監控內容

在開展橋梁施工監控工作的過程中，需要掌握施工監控目標和具體的內容，充分地顯示出橋梁施工監控的使用價值，防止產生裂縫的情況。其中橋梁施工監控的目標包括這樣幾點：第一點就是需要保障橋梁施工的順利完成，橋梁施工質量可以滿足設計規范需求；第二點是嚴格地審核橋梁工程設計圖紙，按照現場的實際情況進行完成，給后續的施工提供更加可靠的參考，保障施工的安全性和可行性；第三點是保障成橋之后結構受力狀態和橋梁線型滿足設計需求[8]。

橋梁工程施工時期，施工人員需要按照橋梁工程的實際情況來開展規劃工作，施工監控的主要內容包括這樣幾種：第一種是監控橋梁工程的安全性，橋梁施工復雜性較高，特別是大型橋梁的施工難度較大，容易產生安全風險，甚至是影響到人們的生命安全和財產安全，所以需要高度重視施工安全，及時地找出存在的各項安全風險，選擇合理的措施進行應對；第二種就是監控橋梁結構的穩定性和可靠性，橋梁承載能力要符合相應的設計規范，不可以超出規定的范圍，不然就容易由于橋梁承載比較大產生變形的情況，影響到后續的運營；第三種就是實時監控橋梁的線性和應力，橋梁的結構內部分布會隨著橋梁線型產生變化，要是超出了可控的范圍，就會產生質量問題，橋梁截面應力也會產生變化，嚴重影響到整體的安全性[9]。

5.3 選擇合理的橋梁裂縫預防方法

在開展橋梁工程施工建設的時候，需要選擇合理的預防方法來進行應對，其中能夠選擇這樣幾種方式：第一種就是正確進行橋梁工程養護工作，特別是需要重視濕度和溫度等因素，要寫防止橋梁結構產生溫度裂縫的情況，養護時期，混凝土強度需要達到設計強度的90%，并且養護時間達到7 天之后再開展預應力張拉工作，需要控制好混凝土硬化時期的內外溫差；第二種就是需要防止混凝土水化熱在短時間內完成釋放，其中能夠選擇增加添加劑的措施來減緩混凝土的水化反應，延長放熱的過程。要是在夏季開展施工，拌和混凝土的過程中，需要使用涼水進行攪拌。要是在冬季開展施工，能夠選擇溫水來拌和混凝土；第三種是在澆筑混凝土的時候，能夠選擇分層澆筑的措施，避免水泥水化熱集中或者是過大，進而產生溫度裂縫的情況。分層澆筑措施能夠減少水化熱高峰，方便進行散熱。最后就是需要增強對于混凝土施工時期溫度的管理和控制，監測具體的溫度，按照現場的實際情況來設置養護方案，混凝土表面和中心的溫差不可以超出25 度，不然就容易產生溫度裂縫的情況。

要想降低橋梁裂縫的產生概率，需要設置單獨的審查小組，增強對于橋梁工程各個環節的管理和控制，預防常見問題的出現，要是產生安全隱患就需要及時地采取措施進行應對；按時開展檢查工作，抽樣監測施工材料，保障各種施工材料都滿足標準需求，而且需要按照天氣溫度和混凝土溫度來選擇相應的養護措施；其中也要持續地提升施工人員的專業能力和綜合素質，增強對于施工人員的崗前培訓，幫助施工人員掌握相應的設計方案，正確落實具體的施工責任，提升工作人員的責任意識，掌握預防橋梁裂縫問題的重要性[10]。

5.4 及時地修補裂縫

在開展橋梁工程施工監控工作的時候，要是明確產生橋梁裂縫的情況，就需要選擇合理的修補方法，常見的修補措施包括這樣幾種：第一種就是表面修補法，這些措施主要就是針對橋梁表面的裂縫，施工操作難度較低，可以有效地應對早期裂縫；第二種是灌漿修補法，在處理深入內部的橋梁裂縫的時候，這項措施能夠發揮一個良好的使用效果，深入內部的裂縫灰損傷橋梁結構，要借助灌漿材料來修復橋梁深層的裂縫，避免空氣里面的水分和氧氣進入到混凝土內部，氧化銹蝕的鋼筋，這項措施可以顯著提升橋梁的耐久性，修補的時候也需要按照現場的實際情況來選擇相應的灌漿材料，使得填充的灌漿材料質量得到保障；第三種就是嵌縫修補法，通過和上面兩種措施進行比較，這項措施成本比較高，但是使用優勢就是可以有效地保護橋梁原有結構的整體性，而且更加美觀。

結語：

總的來說，在開展橋梁工程施工建設的時候，需要充分地顯示出實時監控的作用和價值，全面控制施工時期的各個環節，保障橋梁施工質量，減小裂縫問題的產生概率。不僅如此，借助實時監控也能夠及時地修補產生裂縫的部位，提升橋梁結構的安全性和耐久性，使得橋梁工程處于可持續的發展狀態。