道路橋梁設計和施工過程中裂縫成因分析

徐合健

煙臺華路晟交通工程咨詢有限公司 山東 煙臺 264000

引言

在道路橋梁建設工程進行期間，混凝土作為工程常用的材料，直接關乎工程整體質量，但是受到外界因素與環境因素的干擾，在工程過程或是投入使用的一段時間出現裂縫，對橋梁行車與人員造成一定的安全威脅。在路橋工程進行期間，必須增加對裂縫控制工作的重視程度，管理人員應該明確自身在此項工作方面承擔的責任，掌握裂縫控制方法，在科學的控制手段下，提高混凝土結構的整體質量。

1 裂縫形成的原因

1.1 荷載問題

經過研究發現混凝土出現裂縫荷載問題是一方面原因，道路橋梁工程路基結構可能會受到荷載問題的干預，破壞路基結構，導致混凝土表面出現大量的裂縫。在混凝土路基建造工作進行期間，應該靈活的應用多類設備輔助橋梁工程施工。由于工程部分路基結構強度不達標，讓很多大型設備無法良好地進行碾壓工作，在施工碾壓階段造成嚴重的裂縫問題，降低路基整體質量。在道路橋梁施工期間，因為外在因素的監控方式不當，致使混凝土出現大量裂縫。在施工結束后，橋梁正式投入使用，在通行一段時間后，因為車輛荷載破壞橋梁路面結構。當橋梁承受能力小于外界壓力時，就會在路面處出現大量裂縫[1]。

1.2 溫度造成的裂縫

溫度變化會對混凝土帶來極為嚴重的影響，因溫度使混凝土造成裂縫的占比較大。各省區也會因地域不同，溫度所有差異，并且溫度的高低會形成熱脹冷縮的情況，會在一定程度上造成混凝土形成變形情況，讓混凝土結構與形狀都出現改變。混凝土內部有著極大的應力，若是此應力超過了混凝土可以承受的范圍，則會造成混凝土出現裂縫的情況。而且在溫度較高的情況下，還會使裂縫持續加大。與此同時，道路橋梁工程在施工過程中，混凝土會產生收縮與碰撞，而混凝土其本身因含水量較高，在高溫下表面的水分會蒸發較快，內部的水分卻未蒸發，這種情況下，也使混凝土內外形成較大溫差。并且外層混凝土在施工中受到較大拉力，當拉力強度超過混凝土承載能力時，也會導致道路橋梁工程表面產生裂縫。這對混凝土建筑而言，無疑是一個十分復雜且煩瑣的施工工藝。

1.3 由鋼筋腐蝕引發的裂縫

在長期的運行過程中，瀝青保護層長時間遭受二氧化碳的腐蝕作用，使混凝土的堿度不斷降低，加上外部環境中的氯化物破壞混凝土表層的氧化膜，出現銹蝕反應。在氧化物的作用下，混凝土不斷膨脹，出現裂縫。

1.4 混凝土自身的化學反應

混凝土內部收縮出現的裂縫無顯著的規律可循，但這種類型的裂縫寬度普遍較窄。混凝土受到外部作用力時，自身會出現拉伸應力，導致混凝土出現裂縫。若混凝土并未受到外部作用力時，自身結構也發生變化，導致變形現象出現。此外，水泥自身會產生水化熱反應，這種反應也是導致混凝土出現裂縫的主要原因之一。在水化熱反應的過程中，水泥會不斷地釋放熱能，但是熱能釋放分布較為散漫，促使混凝土內部的溫度出現差異，導致裂縫出現。

1.5 地基出現形變

道路橋梁之中的混凝土出現裂縫情況，也有可能是由于地基出現沉降情況，如此也會產生一種拉力與結構力，若是結構中超過了混凝土內部的抗拉力，則會使混凝土形成裂縫問題。地基沉降若是在塑性的狀態下，則會形成一些不均勻性沉降，混凝土基礎結構與支架弱勢不均勻，也會出現沉降情況，使得混凝土局部出現變形問題，從而形成裂縫。混凝土由于自身具有一定重力，而且重力也各不相同，則會使混凝土形成重心較不穩定的狀態，混凝土在總體上可能形成不均勻情況，若是混凝土在下降時到達了一定位置，在總體模板與鋼筋合力作用之下，則會出現裂縫情況[2]。

2 混凝土裂縫防控措施

2.1 施工溫度控制

混凝土在道路橋梁施工中可能會受到溫度的干預出現裂縫，這也是當前工程中裂縫出現的主要原因。在實際施工中必須定期進行現場測溫，結合現代工具預估未來幾天施工現場溫度變化情況，利用掌握的數據進行合理的控制。在外界溫度較高時，需要控制混凝土澆筑的厚度、水化熱反應時間。除此之外，清楚混凝土澆筑的注意事項，控制澆筑速度，在工作場地布置測溫裝置，顯示現場溫度值，方便工作人員進行溫度控制工作。

2.2 嚴格挑選混凝土攪拌材料

對于控制混凝土裂縫產生來說，首先最基本的就是混凝土本身不能出現問題。在進行混凝土配比及攪拌的過程中，一方面混凝土的配比要科學、合理；另一方面根據配比使用的原材料應當符合使用要求。在混凝土配比這一方面，經過我國長期的混凝土應用，以及我國目前設計人員的經驗，一般情況下，如果不是添加特殊外加劑，配比基本不會偏差太多，對混凝土裂縫的產生不會造成太大的影響。但是攪拌過程前，所選用的攪拌骨料以及膠凝材料，對于混凝土的裂縫產生會有著較大的影響。首先，針對選用膠凝材料來說，要保證其品質的要求，一般使用最多的就是水泥膠凝材料，而在攪拌區域的水泥，多用散裝水泥攪拌，散裝攪拌的水泥不能過多接觸未防護的地面，造成水泥返潮失效，失效的水泥在一定程度上會成為混凝土裂縫的誘因。在選擇骨料的階段，對于骨料的含泥量要預先測試，必須保證混凝土粗細骨料的含泥量都能夠達到指標，含泥量如果過高，必須進行一定的措施減少含泥量，否則會在混凝土施工后，因為其中的泥土無法起到水化熱和結合骨料的作用，從而出現龜裂。因此，應當嚴格挑選混凝土攪拌原材料，唯有如此，才可以有效確保我國道路橋梁工程施工過程中的整體質量，為人民群眾日常的交通出行，提供良好服務。

2.3 灌漿修補裂縫

①針對橋梁的裂縫，第一步先將裂縫內部的油漬、砂漿清除出去；第二步為了進一步清理裂縫，需使用濃度較高的有機溶劑，也要注意在清理的過程中保持干燥。當完成表面的處理后，將裂縫處鑿除，將內部較深層次的混凝土鑿露出來。如果有部分鋼筋露出來，還需要對鋼筋進行除銹清理；當有斷裂問題時應實施焊接，且在焊接完畢后清理雜物。最后，為了讓密實度滿足要求，需在裂縫中填入小石子。②埋置灌漿嘴。處理好裂縫表面之后，再埋設灌漿嘴，間距控制在35～40cm為宜，并做好裂縫的密封工作。③氣密性檢查。完成裂縫密封后，待封縫材料凝固再檢測氣密性。針對漏氣的地方采取密封措施。④灌漿。對漿液進行配置時應結合實際情況，以使漿液的固化時間符合要求，并確保其抗壓、抗拉強度符合標準。在開始灌漿前便把所有管道連接好，保證灌漿嘴上閥門處于開啟狀態，利用壓縮空氣把雜質清除。灌漿應按由上到下、從左到右順序進行，通常壓力的范圍應保證在0.2～0.4MPa的范圍內，壓力應漸漸提升，防止高壓情況下導致裂縫的尺寸增大。如果灌漿的出漿率小于0.1L/min，需調整并維持10min之后便可將閥門關閉[3]。

2.4 防腐處理

路橋投入使用一年后，多會出現不同程度的路面開裂。導致此問題的原因復雜且眾多，常見原因有：超載車輛的碾壓，受惡劣天氣的影響等。最先出現問題的是瀝青面，當路橋受到長時間的腐蝕、碾壓后，僅表層出現細小孔洞和裂縫，待雨雪混合了腐蝕性雜物滲入裂縫后，導致路面出現積水現象，使路橋面的防水層結構受到破壞。如果此時進行裂縫處理，可以選用樹脂類材料對其進行修復，在路面的小孔和細小裂縫位置進行涂刷，避免老化的瀝青路面深度開裂。修復的小孔和細小裂縫會形成有力網面，有效提升了瀝青路面的抗碾壓、抗腐蝕性能，起到修補路橋面的作用。其次，在道路橋梁中存在的一些荷載裂縫，雖然裂縫較為細小，但是在眾多的裂縫影響下，會造成結構強度、耐久性降低，此種裂縫對道路橋梁的整體結構有著較大的危害性。因此，在進行施工管理的過程中，應高度重視此類荷載裂縫，靈活應用錨固補充加固、預應力加固等方法來對裂縫做出修復，要求修復完成后不會對道路橋梁的外觀以及整體結構產生不良影響。除此之外，還應嚴格遵守我國交通部發布的路橋養護規范，在路橋投入使用后，應定期實施路面的維護與保養，做到定期檢測與檢修。檢查的最小周期為月，以巡檢路橋面設施、路橋臺附屬構造為主，當發現問題時應及時報修與處理，避免細小的裂縫問題嚴重化而增加處理難度并埋下安全隱患。特別是汛期，要加大對路橋裂縫問題的巡查力度，并做好巡查記錄，以便為后續的路面修復提供修復依據。對于道路橋梁行駛車輛的載重進行嚴格管理，嚴禁超載行駛行為發生，避免超載碾壓路面造成的損傷，以提升道路橋梁的使用壽命，減少道路橋梁的裂縫問題[4]。

2.5 合理的施工組織

對于混凝土這種動態材料的施工，一定要將其掌握在一定的時間范圍內保證施工完成，才能有效地避免施工質量問題，同時有效介紹混凝土裂縫的出現，而在施工混凝土的過程中，可以說是施工組織最為艱難的一個工藝，因為要同時組織人員、材料、機械在同一個時間點進行操作。首先應當在正式澆筑之前溝通好廠家，預定混凝土用量以及時間，確認好之后要對其澆筑場地進行勘察，確定混凝土澆筑設備可以有效停靠工作，同時也要確認隱蔽工作是否通過驗收，具備混凝土作業條件。解決現場問題之后，要對其混凝土澆筑機械進行安排進場，時間上要提前混凝土材料到場的時間，組織好機械和材料之后，要進行人員安排，對于放料人員、澆筑人員、收面人員、振搗人員都要系數安排，確保混凝土能夠順暢的施工完成，一旦影響混凝土的澆筑節奏，就容易讓混凝土長時間等待，時間過長會讓混凝土逐漸凝固，對于混凝土的振搗難度加大，而振搗不密實的混凝土，極易出現裂縫，同時收面也較為困難，因為其水分過度流失，收面摩擦力加大，工人施工效率也會明顯下降，加大混凝土裂縫出現的概率。因此時間的控制，對于混凝土澆筑組織是非常關鍵的，只有控制好澆筑時間，才能夠有效避免混凝土由于施工不合理、不科學而導致的裂縫問題出現。

2.6 結構設計優化控制

清楚施工過程要點并結合建設工作內容優化結構方案，在工程優化的方式下，可以使各工序工作良好地進行，對工程過程可能出現的各類問題進行防護。施工人員在工程進行階段，在混凝土表面覆蓋保護材料，從而可以規避混凝土腐蝕問題。工作人員還應該研究混凝土結構，清楚混凝土特性，發現鋼筋在混凝土結構中的重要性，使用小直徑鋼筋或是控制間距等方式，提高混凝土結構的可靠性、安全性。在道路橋梁施工設計環節，需要清楚施工模板工作內容，檢測模板的穩固性，保證其達到施工要求。在施工各環節進行混凝土養護工作，在針對性管控方式下，對外界干預因素進行合理的控制，提高橋梁的耐久性[5]。

3 結束語

綜上所述，由于道路橋梁能夠有效緩解如今日益加大的交通壓力，因此受到了人們的高度重視。當道路橋梁混凝土出現裂縫問題后，則會直接影響到混凝土總體結構的耐久度與強度，從而為道路橋梁工程的安全性與穩定性帶來嚴重的不良影響。希望通過本篇文章的分析，能夠為有關人員提供些許意見與幫助，進一步提升道路橋梁工程施工的整體質量與效率，為我國社會經濟的可持續發展，打造良好基礎。