橋梁施工中出現(xiàn)橋梁裂縫的原因及對(duì)策研究

黃 華 （安徽省交通建設(shè)股份有限公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的客觀需求下，公路橋梁工程越來越多。橋梁裂縫問題是目前困擾橋梁工程施工及實(shí)際應(yīng)用的主要問題，如果不能及時(shí)采取有效的解決措施，會(huì)影響橋梁行車安全性及使用壽命。要想徹底解決橋梁裂縫問題，還需要從橋梁工程的設(shè)計(jì)優(yōu)化及施工質(zhì)量控制著手，盡可能消除各方面影響因素，確保工程施工質(zhì)量。

1 橋梁施工出現(xiàn)裂縫問題的原因分析

1.1 溫度影響

橋梁工程中的裂縫問題實(shí)際是由多方面因素引起的。首先從外部影響因素來看，溫度變化是導(dǎo)致裂縫形成的主要原因。如果在橋梁工程施工中，混凝土結(jié)構(gòu)暴露在空氣中，受到陽光直曬，或因雨雪天氣等導(dǎo)致溫差變化過大，都容易引起橋梁裂縫問題。這與橋梁工程混凝土結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)有關(guān)，混凝土是由水泥、粗細(xì)骨料、水、摻合料等原料拌和而成的，其中水泥材料容易受溫度變化影響，產(chǎn)生不正常的應(yīng)力作用，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。溫差變化會(huì)引起橋梁混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外含水量的非同步變化，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)外的張力出現(xiàn)明顯差異，引發(fā)裂縫問題。外界的溫差變化還會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部不均勻收縮的情況，影響混凝土結(jié)構(gòu)的正常固化過程。在其澆筑施工中，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)保存大量的水泥水化熱，這也是引起混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外產(chǎn)生較大溫差的主要原因。因此在橋梁工程中要求使用低水化熱的水泥材料。實(shí)際橋梁工程中的裂縫現(xiàn)象如圖1所示。

圖1 實(shí)際橋梁工程中的裂縫現(xiàn)象

1.2 橋梁荷載過大

在橋梁工程中，也有許多裂縫問題是前期設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的，其中一個(gè)較為突出的問題就是橋梁荷載過大，超出其結(jié)構(gòu)承載力極限，進(jìn)而容易引發(fā)橋梁開裂問題。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)更加可怕的后果，是橋梁使用安全的巨大隱患。在橋梁工程的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合橋梁自重、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、車輛荷載要求等方面的因素，通過科學(xué)計(jì)算，確定橋梁的荷載范圍。只有確保實(shí)際使用過程中的車輛荷載處于橋梁可承受荷載范圍內(nèi)，才能為橋梁的使用安全提供保障。但從工程實(shí)際情況來看，一方面由于設(shè)計(jì)人員對(duì)橋梁荷載設(shè)計(jì)不夠重視，直接套用其他工程的荷載指標(biāo)，導(dǎo)致實(shí)際荷載能力與設(shè)計(jì)不符。另一方面，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地面交通壓力越來越大，許多橋梁都存在超負(fù)荷運(yùn)行的現(xiàn)象。這也增加了橋梁裂縫問題的發(fā)生幾率，并對(duì)其結(jié)構(gòu)安全性造成威脅。因此，必須提高對(duì)橋梁荷載設(shè)計(jì)的重視，并采取有效的運(yùn)行維護(hù)管理措施，確保橋梁的使用安全性[1]。

1.3 材料配比及應(yīng)用不合理

在橋梁工程中，如果混凝土材料等的配置和使用不合理，也容易引發(fā)橋梁裂縫問題。需要對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，通過采用分析計(jì)算和試驗(yàn)等方法，結(jié)合工程施工的實(shí)際條件，確定混凝土配比，盡可能提高混凝土施工質(zhì)量。從工程實(shí)踐情況來看，不同橋梁工程無法使用同一的材料配比方案。這是由于在實(shí)際施工中，混凝土質(zhì)量會(huì)受到施工技術(shù)、運(yùn)輸條件、施工環(huán)境等各方面因素的影響，導(dǎo)致其本身質(zhì)量出現(xiàn)變化。在設(shè)計(jì)和施工中，要提前分析各方面因素可能對(duì)材料質(zhì)量產(chǎn)生的影響，并采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)和控制措施。總體來看，材料配比設(shè)計(jì)和控制仍有較大難度，比如天氣溫度過高，容易加快混凝土中水分的蒸發(fā)。特別是在拌和站統(tǒng)一配置混凝土的情況下，容易因運(yùn)輸和準(zhǔn)備使用的時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量發(fā)生變化[2]。

2 橋梁施工裂縫問題的解決對(duì)策

2.1 合理配置材料，規(guī)范施工流程

針對(duì)上述容易引起橋梁工程施工裂縫的問題，首先要確保混凝土材料的自身質(zhì)量，根據(jù)工程實(shí)際情況，確定混凝土配比，提前掌握各種可能引起混凝土質(zhì)量變化的因素。混凝土屬于典型脆性材料，但抗壓能力較強(qiáng)，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定，目前橋梁工程使用的普通混凝土材料分為十四個(gè)等級(jí)，從C15到C80，不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土材料有不同的抗壓值范圍，比如C30混凝土抗壓范圍在30MPa～35MPa之間。在混凝土材料的配置過程中，需要采取相應(yīng)的試驗(yàn)檢測(cè)方法，確定混凝土材料強(qiáng)度等級(jí)和抗壓能力符合對(duì)應(yīng)等級(jí)的要求。其次應(yīng)對(duì)混凝土材料容易受溫差變化影響等特點(diǎn)加以關(guān)注，確定材料的干濕度狀態(tài)，考慮材料加工、運(yùn)輸及施工使用中可能受到的影響。應(yīng)對(duì)整個(gè)施工流程加以規(guī)范，特別是容易忽略的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，必須采用專用運(yùn)輸車，并保證運(yùn)輸車的清潔性，防止在運(yùn)輸過程中混凝土配比發(fā)生變化，如圖2所示。

圖2 混凝土專用運(yùn)輸車

2.2 準(zhǔn)確預(yù)估荷載，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整

在橋梁工程的設(shè)計(jì)過程中，需要確保其自身承載力符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，從而降低在使用過程中出現(xiàn)裂縫的幾率。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，具體了解施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)水文情況，分析可能對(duì)橋梁承載力產(chǎn)生影響的因素。然后結(jié)合車流量和氣候等方面的考慮，合理預(yù)測(cè)橋梁荷載需求，并保證荷載需求在橋梁承載力范圍以內(nèi)。如果現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案中的橋梁承載力無法滿足荷載需求，則需要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等進(jìn)行調(diào)整，避免在橋梁建成后，面臨超負(fù)荷運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。能夠在設(shè)計(jì)階段提前發(fā)現(xiàn)可能引發(fā)裂縫問題的因素，并采取有效的應(yīng)對(duì)措施，不僅有利于提高橋梁工程建設(shè)質(zhì)量，而且能夠幫助工程節(jié)省施工成本和以后的運(yùn)行維護(hù)成本。

2.3 控制溫差變化，做好保護(hù)措施

在實(shí)際工程施工中，溫差變化是影響橋梁裂縫問題的一個(gè)主要因素，如果工程施工區(qū)域的早晚溫差變化大，或處于高溫、嚴(yán)寒等惡劣天氣條件下，都容易對(duì)混凝土施工質(zhì)量造成影響，出現(xiàn)早期裂縫問題。針對(duì)這種不可控因素的影響，只能通過在施工和養(yǎng)護(hù)階段，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，降低橋梁裂縫的發(fā)生幾率。應(yīng)重視橋梁施工的養(yǎng)護(hù)工作，及時(shí)做好保溫和保濕措施，減小混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外的溫差，從而避免出現(xiàn)應(yīng)力分布不均勻的現(xiàn)象。同時(shí)應(yīng)選擇低水化熱的水泥材料，并通過適當(dāng)加入粉煤灰等摻合料，減少水泥用量，降低水泥水化熱的影響。通過采取多種應(yīng)對(duì)方法，避免溫度裂縫問題的產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

綜上所述，橋梁裂縫問題是橋梁工程施工中容易出現(xiàn)的一個(gè)質(zhì)量問題，而且對(duì)橋梁的實(shí)際使用性能及外表美觀性有嚴(yán)重影響。通過對(duì)其產(chǎn)生原因和解決對(duì)策進(jìn)行具體研究，可以為實(shí)際工程的施工技術(shù)質(zhì)量控制提供參考，通過消除各類負(fù)面影響因素，提高技術(shù)質(zhì)量水平，可以有效降低橋梁裂縫問題的發(fā)生幾率。