張繼國 中鐵十七局集團第二工程有限公司工程師
近年來,道路橋梁工程中裂縫問題頻發,不僅降低了道路的使用質量,還對公眾的出行安全及地區間的和諧發展造成了不利影響。橋梁施工中的裂縫問題比較常見,產生的原因也多種多樣,主要有橋梁整體結構設計不合理、橋梁施工方法不當等方面的原因。施工主體在施工前和施工過程中,要針對橋梁施工中可能出現裂縫的情況進行深入的研究和分析,并根據實際情況制定和實施相應的裂縫問題預防策略,有效的防范裂縫問題。
橋梁施工,是橋梁工程從圖紙轉變為實物、從規劃轉變為實際的關鍵環節,同時也是決定橋梁工程質量的關鍵性因素。在施工過程中,除了要對一些常見橋梁施工問題進行論證、分析和防范外,還要對橋梁施工問題的危害性進行深入性、前瞻性分析[1]。就裂縫問題來說,其危害性主要體現在以下幾方面:
處于施工階段的橋梁出現裂縫,雖然表面看起來不大,并且比較分散,但已經構成了一種風險因素。裂縫會隨著施工進度的推進而不斷擴展,最終導致橋梁局部或者整體結構出現變形、損壞等情況,威脅施工過程中的工程安全性、穩定性。例如,一些裂縫會隨著施工機械路面的碾壓不斷擴大,導致橋梁主體結構發生變形,使橋梁存在坍塌的風險[2]。
橋梁工程建設實踐表明,施工階段出現的安全性隱患,很有可能會在橋梁工程交付使用后出現安全性問題。因此,防范于未然,是橋梁工程施工中的安全性責任。雖然施工階段出現的細微裂縫并未影響橋梁工程的推進和驗收,但這些裂縫會因為后期頻繁的使用和自然因素的影響,不斷擴大,最終發生結構損壞等問題,影響使用的安全性。例如,一些交付的橋梁會在使用一段時間后出現裂縫,導致內部結構外露,嚴重影響了橋梁使用的安全性和穩定性,增加了橋梁使用的風險。
橋梁工程施工是一項綜合性施工項目,各工序依序開展,才能夠保證工程的順利推進。一旦橋梁施工中發現裂縫,施工方就要進行裂縫原因的調查、論證,并結合調查原因提出相應的糾正或補救措施,待處理完畢后,才能恢復正常施工工序和進度。顯然,裂縫問題的出現,會使橋梁工程整體的施工進度放緩甚至停滯,導致整個項目難以在計劃的時間段內保質保量完成[3]。
施工階段,橋梁出現裂縫的原因往往是多方面的,并且是各類原因交叉影響的結果。對于施工方來說,需要結合橋梁施工現狀,明確裂縫問題產生的可能性原因,并根據原因采取相應的預防措施,提高裂縫防范的針對性和有效性。綜合來看,引起橋梁裂縫的原因主要有以下幾方面:
橋梁設計是橋梁施工的前序活動,也是決定如何施工的關鍵環節。雖然施工方會在施工前安排相關人員進行現場查勘,根據現場調查數據制定相應的橋梁施工可行性方案,經相關主體審批通過后,才能開始正式施工。
但是,設計階段關注的重點主要在于施工圖紙繪制、施工材料配備、設備調度以及施工人員組織安排等,缺乏對施工過程中可能出現的裂縫等細節性問題針對性、具體性的論證,導致施工中對裂縫問題的考慮不夠嚴謹。例如,設計階段,設計方主要對參與施工的各部門、各工種進行職能分配,忽視了施工質量管控中裂縫問題檢查的人員調度,可能會導致裂縫問題的分析、考察、上報和整改等工作缺乏針對性,造成裂縫問題的防范與管控措施存在滯后性[4]。
同時,部分橋梁設計者出于壓縮設計時間的考慮,在實際設計中照搬以往橋梁工程設計的方案,對橋梁的荷載等因素缺乏針對性的論證和設計,導致設計方案與橋梁工程的實際情況不符,從而造成實際設計的橋梁荷載與施工要求的荷載量存在較大差距,引起施工中因為荷載過大而出現的裂縫問題。
橋梁施工是一種投資性的活動。雖然施工方在施工中會嚴格按照施工圖紙的要求進行施工,但在施工材料采購與加工等可能造成施工成本增加的環節,施工方會因為過多地考慮施工成本而有意降低材料采購與加工的標準,將一些不合格的施工材料應用到橋梁中,增加了橋梁裂縫問題產生的概率。例如,施工方為降低施工水泥的成本,與一些小水泥廠合作,造成施工使用的水泥強度不足,導致施工后橋梁混凝土結構開裂。
外部環境因素,是影響橋梁施工質量的重要性因素,同時也是容易被施工方忽略的因素。在施工中,容易造成橋梁出現裂縫的外部環境因素主要有橋梁荷載力過大和橋梁溫差缺乏干預。其中,橋梁荷載力過大是指施工方在施工、運輸物料等過程中,缺乏對搭建橋梁現有承載力的基本評估,導致荷載量超標,出現裂縫;橋梁溫差缺乏干預是指施工方對剛剛鋪設好的橋梁主體缺乏基礎性的內外部溫差調節,導致溫差過大,使橋梁結構體急劇變形,進而發生裂縫[5]。
地基是承載橋梁重量的基礎。雖然施工方在施工過程中會采取一定的措施對地基進行加固性處理,確保地基的穩定性和承重性。但是,由于橋梁地基周邊環境的復雜性,以及施工方對地基查勘、處理的粗糙性,會出現地基不牢固的情況,一旦施工過程中橋梁荷載力過大,就會出現地基下陷的情況,導致相鄰橋梁的路面結構出現裂縫。
在前期的橋梁設計過程中,施工方要加強與設計方之間的協作,安排專門的人員加入到設計小組中,跟隨設計人員進行現場查勘,并從裂縫問題管控的角度明確施工現場、施工環節的相關要求和注意事項,為后續施工環節的裂縫問題預防提供前瞻性的資料信息參考。同時,設計人員在進行設計之前,要先做好橋梁施工現場的勘測工作,通過相應的勘測技術手段來獲取準確、全面、客觀的數據信息,全面了解施工現場的地形、水文等各種地質條件,為橋梁設計提供可靠的數據信息。此外,設計人員還要從橋梁施工中裂縫問題產生的原因分析和問題管控角度進行施工方案論證確保最終的橋梁設計方案真正科學、合理和嚴謹。
施工材料是影響橋梁施工質量的重要因素,同時也直接決定著橋梁的荷載力。在當前以市場為導向的材料流通與供給環境下,施工方要嚴格按照施工要求采購質量合格的材料,杜絕使用不合格的材料進行施工。同時,施工方要加強對現場材料管控方面的監管指導,減少自然因素對施工材料性能的損壞。在對材料進行加工過程中,施工方要加強對加工人員的培訓和考核,確保材料加工的結果達到橋梁施工材料使用的要求。當然,考慮到施工材料采購、加工、使用的流程性,施工方應安排專門的質檢人員,對施工材料采購、進場、管理以及施工等全流程進行跟蹤監督,一旦發現材料問題,及時匯報解決,確保材料合格[6]。
外部環境因素會間接地影響到橋梁的質量,但其對橋梁裂縫等問題的促進作用也是十分明顯的。在實際的橋梁施工中,施工方要明確已經搭設好的橋梁路段的荷載力,禁止超過荷載標準的機械、設備通過橋梁路段。同時,施工方要根據施工區域的氣候條件,對橋梁結構中的內外部溫差進行相應的管控,通過灑水、鋪設遮陽網等方式減少內外部溫差,保證橋梁結構整體的溫度均衡。
考慮到地基對整座橋梁穩定性和安全性的影響,施工方在前期的地基處理過程中要確保地基的牢固性,避免施工過程中出現的地基松動等問題。要嚴格按照施工標準澆筑相應的混凝土,保證地基的承重性能。同時,施工方要評估地基在較大荷載條件下的穩定性,并采取相應的加固措施,確保地基的穩定性,避免地基不牢,從而出現裂縫問題。例如,對于土質松軟、易出現塌陷情況的橋梁地基位置,可以采用復合地基進行地基的加固處理,確保橋梁地基的穩定性。
橋梁施工技術不斷提高,橋梁工程施工的能力和效果也得到持續提升。然而,由于施工環境、施工方法等因素的影響,在橋梁施工中經常會發生裂縫問題,不僅影響橋梁整體的美觀,還容易引起橋梁結構變化,威脅后期橋梁使用的安全性和穩定性。預防裂縫問題是橋梁工程施工中的重要事宜。目前,雖然施工方能夠通過科學規劃、嚴格施工來管控裂縫問題,但由于缺乏系統、深入的裂縫問題預防機制,導致施工中的裂縫問題并沒有得到有效的控制和解決,增加了橋梁的風險度。面對這種情況,就需要施工方結合以往的典型施工案例,總結裂縫問題的預防經驗,提高橋梁施工的整體質量和效果。