道路橋梁施工中出現裂縫的原因分析

徐學蓮

【摘要】論文基于道路橋梁施工裂縫的不良影響展開分析，同時討論了道路橋梁施工裂縫的形成原因，如荷載過大、溫度變化、水化熱影響、施工材料質量問題等，通過研究優化結構設計、加強施工材料管理、溫度控制、加強施工圖紙管理、確?；炷翝仓|量、防止鋼筋銹蝕、施工養護等措施，其目的在于降低道路橋梁施工裂縫發生概率，延長道路橋梁工程的使用壽命。

【關鍵詞】道路橋梁工程;施工材料;施工質量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.08.074

引言：

在道路橋梁工程施工中，裂縫病害屬于常見的施工問題，該問題的存在不僅會影響道路橋梁的綜合性能，縮減道路橋梁工程的使用壽命，而且也會增加車輛行駛風險，威脅駕駛員生命安全?；诘缆窐蛄菏┕ち芽p形成原因，擬定可靠的預防措施，可以盡可能規避道路橋梁裂縫問題，延長道路橋梁工程的使用壽命。

1、道路橋梁施工裂縫的不良影響

1.1影響內部構件質量

道路橋梁施工裂縫的出現會讓雨水、空氣中水分逐漸混入到結構中，從而對鋼筋結構、路面基層、瀝青層產生腐蝕作用。而堿性混凝土的鈍化作用、路面基層礦物也會在二氧化碳、水、氧氣作用下逐漸失效，造成結構出現腐蝕問題，使結構強度逐漸下降，從而導致整個道路橋梁工程綜合強度下降。并且裂縫處結構綜合強度的下降，也會打破整個結構應力分布的平衡狀態，裂縫位置也容易成為應力集中的部位，而其他位置的構件也會受到影響，從而降低了構件應用質量，影響到道路橋梁工程的使用壽命。

1.2造成滲水

道路橋梁工程裂縫問題的出現，也會帶來滲水問題。道路橋梁裂縫可以分為宏觀裂縫與微觀裂縫兩種，裂縫的出現也破壞了整個結構的完整性，此時水體會沿著裂縫逐漸下滲，并且對混凝土、瀝青面層內部、路基進行侵蝕，這樣使得結構的抗滲性不斷下降，最終導致道路橋梁結構滲水問題。而且施工裂縫也會在荷載、溫度作用下深度和寬度也會不斷增大，例如，在結構位置很容易出現穿透性裂縫，這樣結構也容易出現滲水問題，縮減道路橋梁工程的使用壽命。

1.3引發混凝土結構碳化

混凝土碳化是結構出現的一類化學腐蝕，其原理在于空氣中的二氧化碳借助裂縫進入到混凝土內部，和混凝土中的堿性物質產生化學反應，從而將堿性物質轉換為了碳酸鹽與水，從而導致混凝土的堿性水平下降，即混凝土出現了碳化問題。在碳化厚度超出混凝土保護層厚度后，那么在水與空氣的作用下，混凝土對于鋼筋的保護作用也會消失，從而導致鋼筋出現銹蝕問題。但混凝土的碳化作用并不會直接導致結構性能劣化，但也是需要注意的問題。

2、道路橋梁施工裂縫預防

2.1明確施工裂縫種類

施工過程中?？梢愿鶕缍茸鳛樵u估指標，將裂縫分為兩類，第一類統稱為宏觀裂縫，指的是裂縫寬度平均值超過 0.05mm 或裂縫寬度在 0.2mm～0.3mm 之間，但裂縫不會再擴大。另一類統稱為微觀裂縫，指的是肉眼無法直接觀察到，但實際存在，這類裂縫在設計標準規定以內，不影響正常使用。道路橋梁結構中的各個構件允許的最大裂縫寬度標準如表1所示。

2.2預防裂縫的意義

按要求進行裂縫預防處理，能夠提高結構的完整性，基于道路橋梁工程施工環境的基礎情況，擬定相匹配的裂縫預防措施，能夠最大限度的減少結構裂縫數量，從而讓結構形成一個整體，確保結構應力分布的均勻性，以滿足建筑規范荷載要求。延長結構的使用壽命，施工裂縫的出現將直接影響到混凝土結構的使用壽命，如混凝土碳化作用、滲水作用等情況都會加快結構的腐蝕速度。而預防裂縫措施的應用，可以降低外部環境條件對于混凝土結構的腐蝕作用，從而使結構可以在較長時間內維持在較為穩固的狀態，提高工程的耐久性。減少養護成本支出，目前道路橋梁工程的設計壽命均在100年以上，部分道路橋梁工程設計壽命超過150年。在道路橋梁工程投入到使用后，也需要定期進行養護，這樣也可以及時解決施工問題，確保道路橋梁工程運營環境的安全性。施工裂縫作為危害性較大的施工問題，做好相應的預防處理工作，可以在一定程度上減少后期養護成本支出，提高道路橋梁工程所帶來的綜合效益。

3、道路橋梁施工裂縫形成原因

3.1荷載過大

在道路橋梁施工裂縫的形成原因中，荷載過大屬于非常常見的影響因素，荷載裂縫示意圖如圖1所示，該因素產生的影響主要體現在以下幾方面：（1）道路橋梁工程施工過程中，會使用到總量較大的鋼筋材料、混凝土材料、瀝青材料等，這些材料本身具備較大重量，在結構施工后也會產生自重荷載，如果結構的自重荷載超過了道路橋梁工程的預計承受荷載，那么在荷載作用下也會導致施工裂縫的發生。（2）道路橋梁工程投入使用后，主要服務于區域之間的經濟交流，在社會經濟快速發展的背景下，區域之間的經濟交流頻繁度也在提高，即道路上通行的車輛總數也在增加，在此情況下，道路上所產生的荷載總量也在增加，在車輛荷載和結構自重荷載的共同作用下，也容易帶來道路橋梁結構裂縫問題，如瀝青路面開裂、橋體裂縫等，從而威脅到道路橋梁工程使用安全性。

3.2溫度變化

進行道路橋梁工程施工時，混凝土結構性能直接影響到整個工程的韌性與穩定性。混凝土結構中水泥是主要施工材料，同時也充當粘合劑的作用。在凝結過程中如果外界溫度和內部溫度之間的溫差大于10℃，此時混凝土結構內部也會出現收縮力，并且內部也會產生較大應力，致使混凝土無法形成完整結構，從而導致混凝土結構內部出現空鼓問題。而且在結構拉應力的作用下，結構也會容易出現結構裂縫，此時也將影響到結構的荷載性能，影響到施工活動的順利進行。在路面鋪設時多使用瀝青材料進行鋪設，在鋪設時瀝青溫度過高或過低，都將影響到瀝青鋪設結果的合理性。例如，在冬季進行橋梁路面施工時，外部氣溫相對較低，如果瀝青拌和料溫度較低，并且在運輸時沒有做好保溫措施，導致瀝青溫度逸散到外界，運輸到現場時核心溫度小于120℃，那么此時進行攤鋪時，也將直接影響到瀝青材料鋪設質量，影響到最終的鋪設效果。

3.3水化熱影響

在章節3.2中已經提到過，混凝土在凝結過程中會產生較多的水化熱，如果未能合理的處理水化熱問題，也將導致混凝土裂縫問題?；谝酝鶓媒涷灴梢缘弥?，混凝土凝結過程中產生的水化熱總量，如果其對外逸散速度小于混凝土材料的凝結速度，那么此時釋放出的熱量會堆積在混凝土內部，使混凝土出現不斷變形的情況，從而導致施工裂縫災害。在道路橋梁工程的現澆結構中，單次澆筑的混凝土總量較多，因此混凝土對外逸散熱量時所需的時間也更長，如果在混凝土凝結過程中，沒有預留出足夠時間進行養護，這樣也造成混凝土過早終凝的情況，那么混凝土凝結時產生的水化熱，也會堆積在混凝土內部，在熱脹冷縮作用下，導致混凝土結構出現收縮裂縫的問題。

3.4施工材料質量問題

除上述提到的影響因素外，施工材料質量也是導致混凝土施工裂縫問題主要原因。該問題主要體現在以下幾方面：在擬定混凝土施工原材料采購計劃時，未對現場實際情況進行考量，使得材料采購計劃中的相關內容，和實際作業要求存在脫節，如使用了水化熱過高的水泥材料、含泥量較大的集料等，這樣也使材料初始質量不滿足作業要求，進而影響到混凝土澆筑質量，導致施工裂縫問題。道路橋梁工程作業期間為了減少總成本支出，單次采購的材料總量較大，而這些材料在長期未使用情況下很容易出現變質問題，由于現場材料管理體系完善度較低，導致了變質問題的混入，這樣也造成澆筑質量的不合規，從而降低施工裂縫病害的發生概率。

4、道路橋梁施工中裂縫預防

4.1優化結構設計

通過優化結構設計，能夠避免混凝土結構應力集中的情況，從而減少荷載裂縫問題。從實際應用情況來看，應注意以下內容：對道路橋梁工程所在區域的基礎資料進行整理，包括交通環境、氣候環境、地質環境等，對于獲取資料進行綜合整理，以此來作為道路橋梁工程結構設計時的重要參考。利用BIM技術來建立道路橋梁工程模型，并且在計算機軟件輔助下可以對結構應力分布情況進行直觀了解，并且可以利用軟件來完成結構荷載、承載強度等內容計算，根據所得到的計算結果來優化現有結構，這樣也可以充分避免結構應力沖突問題，提高結構設計結果的合理性。

4.2加強施工材料管理

通過加強施工材料管理，可以減少材料質量帶來的負面影響，也為后續施工活動的展開創造有利條件。從實際作業情況來看，第一，在設計方案的擬定中需做好深度分析，利用BIM技術建立的工程模型，來確定道路橋梁工程各結構強度要求，并以此來擬定可靠的材料采購計劃，在計劃中需要細化材料參數，優選水化熱較低的水泥材料，并且也需遵循采購計劃中的相關要求落實采購任務，以提高材料采購結果的可靠性。第二，完善施工材料質量檢查計劃，可細分為材料進場前復檢、材料使用期間抽檢、長期未使用材料應用前復檢等內容，以長期未使用材料應用前復檢制度為例，對于超過三個月未使用的施工材料，需要做好質量復核工作，已經變質的材料不允許使用，以確保施工結果的可靠性，減少施工裂縫問題。

4.3溫度控制

做好溫度控制工作，能夠減少溫度帶來的負面影響，降低施工裂縫問題的發生概率。在混凝土施工過程中，需做好澆筑溫度的控制工作。通常情況下，在混凝土澆筑時外部溫度應控制在5℃-35℃，例如在夏季施工時應挑選傍晚、清晨等時間段進行混凝土澆筑，并且拌和用的石子和模板也會提前用水進行降溫，從而降低澆筑時溫度環境帶來的影響，減少混凝土裂縫問題。做好澆筑后溫度的控制工作，道路橋梁工程混凝土結構的養護周期不少于14d，期間外部環境溫度也處于較大 的波動性，因此也需要根據溫度波動情況來調整養護措施，確保結構內外溫度差控制在10℃以內，從而確?；炷翝仓Y果的可靠性，減少溫度裂縫問題。

4.4加強施工圖紙管理

通過加強施工圖紙管理，可以提高施工過程的有序性，減少施工變更引起的質量問題。從實際應用情況來看，在具體作業活動中，做好施工圖紙的審核工作，施工圖紙在應用前都需要利用“雙審”制度來進行檢查，即先由設計單位進行自查，確定沒有問題后再提交給審核單位進行審查，針對性改進其中存在的問題，直到滿足要求才允許施工。做好施工圖紙的深入分析，了解不同施工環節需要注意的內容，借助建立的模糊分析模型來整理可能導致施工裂縫出現的因素，提前擬定處理措施和應對措施，以此來減少施工問題，提高工程項目的施工質量。施工活動開始前，技術人員也需要和施工人員進行技術交底，幫助施工人員明確各施工細節，從而有目的開展施工活動，降低施工問題的發生概率。

4.5確?；炷翝仓|量

確保混凝土澆筑質量，能夠有效避免施工裂縫問題，提高混凝土結構的成型質量。從實際應用情況來看，在具體管理活動中也需注意以下內容：在道路橋梁工程施工中，所需要澆筑的混凝土總量較多、綜合強度較大，因此為了避免混凝土澆筑時出現離析問題，注漿管端口和澆筑面之間的距離應控制在2.0m以下，同時避開鋼筋、螺紋管等結構，避免混凝土產生的沖擊力損壞這些結構。在混凝土澆筑環節，需采取分層澆筑的方式進行作業，相鄰澆筑層之間的時間間隔不能超過60min（夏季應控制在45min內），以此來提高混凝土澆筑結果的完整性。在混凝土澆筑活動中需要秉持“由下至上”、“由中間向兩側”的順序進行澆筑，過程保持運輸澆筑的狀態，并且在澆筑后及時進行二次抹灰處理，以確保混凝土液面的平整性。

4.6防止鋼筋銹蝕

在應對鋼筋腐蝕問題時做好鋼筋材料的檢查工作，對于鋼筋存在的銹蝕問題，需要及時進行處理，并且在鋼筋綁扎前也需要再次進行檢查，清除掉銹跡后再進行綁扎作業。如果發現銹蝕比較嚴重的鋼筋，也需要及時進行更換，或在性能評估后對其進行降級使用，以減少鋼筋銹蝕帶來的負面影響。在鋼筋組裝過程中，也需要做好鋼筋組裝位置、墊塊安裝位置的檢查工作，將鋼筋和模板的距離控制在合理范圍，避免距離過近出現鋼筋露出問題，對于發現的露筋問題也需要及時作出處理，以減少鋼筋腐蝕帶來的負面影響。

4.7施工養護

除上述提到的預防措施外，在實際應用中也需做好施工養護工作。在養護過程中做好混凝土內部降溫處理，例如在夏季進行施工時會在澆筑位置提前布置冷卻管，其降溫速度控制字啊1.0～1.5℃/d，對于強度超過C40的結構，冷卻管降溫速度應調整到2.0～3.0℃/d，以起到良好的降溫功能。等待混凝土完成振搗處理后，需要在表面覆蓋塑料薄膜和保溫材料，每日按要求進行灑水，維持混凝土表面濕度，同時將養護周期調整到14d以上，提高結構成型質量。

結語：

綜上所述，優化結構設計能夠避免混凝土結構應力集中的情況，加強施工材料管理，可以減少材料質量帶來的負面影響，做好溫度控制工作，能夠減少溫度帶來的負面影響，加強施工圖紙管理，可以提高施工過程的有序性，確?；炷翝仓|量，能夠有效避免施工裂縫問題?；诘缆窐蛄汗こ淌┕ち芽p產生原因，擬定可靠預防措施，對于降低施工裂縫發生概率，延長道路橋梁工程使用壽命有著積極地促進作用。

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