高速公路橋梁梁板裂縫的原因及施工技術研究

張玉江*

（中交一公局第七工程有限公司，河南鄭州，451450）

引言

近年來，大量的橋梁在我國各個城市修建起來，起到了改建或者擴建城市道路的作用?；炷亮芽p出現在橋梁建造和施工過程當中是很常見的問題，只是有的裂縫小到肉眼看不到或者細小到不足以影響橋梁結構的安全使用，在外界的作用條件下有的裂縫還會繼續擴大或外延，造成對混凝土橋梁剛度和強度的不利影響。必須進行嚴格的相關控制，全面分析產生裂縫的原因，采取相對應的控制措施，加強預防。

1 裂縫成因

1.1 荷載因素

施工的過程是導致荷載裂縫出現的主要時間段，施工的機具、材料等不加以限制的隨意堆放，橋梁結構和受力的特點在沒有被施工人員完全的了解的情況下，施工過程當中進行隨意的翻身、起吊、運輸、安裝；施工的工程不按照圖紙準確進行，或者施工順序的隨意調整，橋梁的受力模式受到隨意的改變，疲勞強度驗算沒有在橋梁結構的機器下進行等。在設計計算的階段：計算結構的時候缺算、漏算等情況：不合理或者不科學的計算模型，使得受力假設的結構與實際不匹配，內力和配筋的錯誤計算結果，結果的安全系數沒有達標，沒有將施工的可能性考慮到設計結構當中；設置較少或不足的鋼筋造成了結構剛度的不足。

1.2 操作不當

在橋梁預應力施工過程中，施工操作不按照設計規范進行，未達到規范或設計要求的構件混凝土齡期、彈模、強度等，提前張拉或者超張拉未經設計單位認可，同時不按照設計圖紙的要求，隨意改變順序張拉，從而引起了混凝土結構的局部裂縫或者破壞性的裂縫。

1.3 溫度原因

熱脹冷縮是混凝土的物力特性之一，當橋梁的外部環境或者結構內部的溫度發生改變，混凝土將會改變形態，倘若變形遇到了相應束縛，那么結構內就會出現應力，溫度裂縫會在應力超過混凝土抗拉強度的時候產生。溫度應力在部分大跨徑橋梁中可以達到甚至超越荷載應力。隨著溫度的變化而相應的擴張或者收縮是溫度裂縫與其他裂縫的主要區別特征。引起溫度變化的主要施工原因有：

（1）水熱化。大體積的混凝土在施工過程當中，尤其是在澆筑之后因為水泥的水化熱，導致了內部溫度的升高和內外大差距的溫度，最終使得裂縫出現在混凝土的表面。

（2）施工措施在蒸汽養護或者冬季施工過程當中的不夠合理，裂縫就容易在混凝土驟冷驟然、室內外溫差大的情況下發生。

（3）預制梁的時候安裝橫隔板，支座預埋鋼板，或者在焊接調平鋼板時，不恰當的焊接措施，容易導致受熱暴漲開裂。張拉預應力構件時運用電熱法會使預應力的鋼材溫度升到很高，同時造成混凝土的構件開裂。

（4）由于在夏季施工時溫度環境高，不及時在混凝土澆筑后進行養護或覆蓋保濕會造成長短、寬窄不等的裂縫出現在混凝土表面。

1.4 凍脹裂縫

低于零度的大氣氣溫環境，使造成冰凍出現在吸水飽和的混凝土的出現，流動的水變成冰，導致9%的體積膨脹。同時過低的氣溫下，混凝土凝膠孔在微觀結構中的遷移以及再分布，造成了滲透壓導致了混凝土的膨脹了增加，同時強度減弱最終引起裂縫。受凍最嚴重的情況發生在混凝土初凝的時候，成齡后的受凍達到了30%-50%的混凝土強度損失。倘若不積極采取保溫措施應對應力孔道灌溉后，冬季施工可能引發沿管道方向的凍脹裂縫。所以必須采用相應措施保證當溫度低于5度時混凝土不受凍。發生凍脹破壞的必要條件是溫度低于零度且混凝土吸水飽和。當混凝土的骨料空隙多且吸水性強；骨料中含義雜質過多的泥土，大比例的混凝土水灰比及不密實的振搗；不到位養護造成的早期混凝土受凍等，均是混凝土凍脹裂縫出現的可能因素。為保障在低溫或負溫條件下混凝土硬化，在冬季施工時應采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法等養護方法或者將水中拌入防凍劑到混凝土當中去。

1.5 基礎變形

當不夠準確的地質勘查和實驗數據收集使用，差異巨大的地基地質與結構荷載，大差距的相鄰結構類型基礎、基礎置于滑坡體或者溶洞或者活動斷層等不良地質、施工前壓實對現澆梁板支架不足或者支架的剛度不夠當支架下沉不均勻時，都會引起基礎不均勻沉降或者位移?；A豎向的不均勻沉降或者水平方向的位移，會使結構當中出現一定的附加應力超過混凝土結構的抗拉能力，最終導致結構開裂的現象發生。

1.6 材料質量

水泥、砂、骨料、攪拌和水以及一定的外加劑是混凝土的主要組成部分，如果采用不合格質量的混凝土材料，也可能會引起裂縫結構的發生。

太小的砂石粒半徑、不良的級配，或者大的空隙率，都會增加水泥和拌和水量，耽誤混凝土強度，加大混凝土的收縮。倘若采用的特細砂超出了規定范圍，會導致嚴重的后果。高含量的云母在砂石當中，會降低水泥及骨料的粘合力，削弱混凝土的強度。含泥量高的砂石，會導致水泥及拌和水用量的增加同時會減弱混凝土的強度、抗凍性、抗滲性。過多的有機質和輕物質在砂石當中，將會拖累水泥的硬化過程，削弱混凝土的強度，這在早期顯得尤為明顯。在硼化物與鋁酸三鈣的化學反應下，會膨脹2.5倍的體積。雜質含量高的水和外加劑、氯化物等會造成大程度的鋼筋腐蝕影響。采用含堿的物料造成堿骨料的一定影響，會引起混凝土的裂縫由內到外產生。

1.7 施工工藝

不合格的施工工藝，不嚴格控制質量的施工，會產生各種橫縱的、斜向的、表面的深入的、貫穿各處的裂縫。那些細長薄壁的結構出現縫隙會尤為明顯。由工藝造成的常見裂縫有：

（1）過厚的混凝土保護層，或者已扎綁的上層鋼筋遭到亂踩會減小構建的有效高度，形成與受力鋼筋垂直方向和混凝土表面的裂縫。

（2）不密實、不均勻的混凝土振搗，導致蜂窩、麻面、空洞的出現，最終構成裂縫的起源點鋼筋的腐蝕。

（3）快速的混凝土澆筑，低流動性的混凝土，硬化前由于混凝土塵實不足，塵實過大的硬化過程，裂縫特別容易發生在澆筑的數小時后，這也稱作為塑性收縮裂縫。

（4）在初期養護時急劇干燥混凝土。

（5）在混凝土施工過程當中采取泵送，保證流動的混凝土，加大水和水泥的使用量?；蛘咭驗槠渌蛩氐脑黾恿怂冶龋斐闪擞不瘯r混凝土凝結收縮量的增加，導致了不規則的混凝土裂紋。

（6）分層或者分段澆筑混凝土時候，處理不干凈接頭部位，并且多次澆筑接縫處同樣強度的水泥砂漿，裂縫容易在新舊混凝土或施工縫隙之間出現。

（7）裝配式結構，在構件的運輸、堆放時，不處于一條垂直線上的支承墊木，或者過長的懸臂，在劇烈的顛簸發生在運輸過程當中；不恰當位置的吊裝，構件較小的T梁等側向剛度，加固措施不可靠的側向等，都會導致裂縫的產生。

（8）鋪裝橋面層的施工過程當中，由于處于上下兩層接縫處的混凝土處理不夠清潔到位，存在油污、砂子、混凝土浮漿、沒有按照要求支墊的橋面鋼筋網片，不密實的振搗等等情況。

1.8 斷開裂縫

混凝構件上的受拉時候，在截面上發生的裂縫也稱之為斷開裂縫。這一類型的裂縫是在荷載作用下受到拉構件下發生的，同時會隨著正截面外延。小荷載時，共同受拉下的混凝土和鋼筋，構件狀態處于沒有開裂的狀態；加大的荷載，達到抗拉強度上線的混凝土從而開裂，混凝土退出了工作，鋼筋開始承受全部的拉力，這就導致了裂縫的出現。強大的負荷下，達到鋼筋的流限，加大了鋼筋的延伸率，這時的構件瀕臨破壞的臨界點。

2 結束語

總而言之，橋梁從設計、施工、監管以及運營方面都牽涉頗多，各種各樣的原因導致在橋梁結構的施工過程當中出現裂縫。同時裂縫出現的形式也是千奇百怪、五花八門的。因此，只有全面確切的了解裂縫出現的原因，才能夠采取科學、合理、恰當的措施在施工過程當中，嚴格控制材料的質量問題，運用恰當、合宜的施工工藝、技術，增強施工現場的管理，結合現場的各種條件、材料特點、周遭溫度等多種外部因素、可變因素，選擇最為科學合適的手段、措施，就能有效防止、控制產生有裂縫的現象，保證整體工程的內在質量以及外部質量，保證橋梁結構建筑的安全、合理構建。

[1] 王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社,1998.

[2] 《公路橋梁施工技術規范》JTG/TF50-2011 中華人民共和國交通部發布.

[3] 《公路工程管理務實》全國一級建造師職業資格考試用書(第三版).

[4] 《混凝土質量控制標準》GB50164-2011.

[5] 冷云開.高速公路橋梁梁板裂縫的原因及施工技術探討[J].低碳世界,2015(13):246-247.