道路橋梁設(shè)計施工中裂縫成因及控制建議探析

通訊作者：宋志江，1985年3月，男，漢族，福建莆田人，現(xiàn)任貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司福建分公司總經(jīng)理，路橋工程師，本科。研究防線：路橋隧工程設(shè)計及施工管理。

摘要：裂縫是道路橋梁設(shè)計施工中面臨的重大質(zhì)量問題，是影響道路橋梁施工的成果與效率的關(guān)鍵因素。為了能夠降低道路橋梁設(shè)計施工中裂縫問題的出現(xiàn)，避免不必要的重復(fù)施工，應(yīng)當(dāng)對道路橋梁設(shè)計施工中裂縫問題的成因加以控制，確保道路橋梁工程質(zhì)量。因此，本文介紹了道路橋梁設(shè)計施工中裂縫的危害性，闡述了道路橋梁設(shè)計施工中裂縫的成因，包括溫度、材質(zhì)、腐蝕、承重力過大等，針對道路橋梁設(shè)計施工中裂縫成因提出控制建議，希望能夠避免道路橋梁設(shè)計施工中的裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：道路橋梁施工;裂縫原因;施工建議

Abstract： Cracks are a major quality problem in the design and construction of roads and bridges. It is a key factor affecting the results and efficiency of road and bridge construction. In order to reduce the occurrence of cracks in the design and construction of road bridges and avoid unnecessary repeated construction， it is necessary to control the causes of cracks in the design and construction of road bridges and ensure the quality of road and bridge engineering. Therefore， this paper introduces the harmfulness of the cracks in the design and construction of road and bridge， and expounds the causes of the cracks in the design and construction of road and bridge， including temperature， material， corrosion， excessive bearing force， etc. In view of the causes of cracks in the design and construction of roads and bridges， control suggestions are put forward. It hopes to avoid cracks in the design and construction of roads and bridges.

Keywords： Road and bridge construction; causes of cracks; construction suggestions

一、前言

道路橋梁設(shè)計施工中大量使用混凝土材料，原因是混凝土材料具有成本低，抗壓，耐壓和不易被自然因素破壞等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用廣泛。然而，在道路橋梁設(shè)計施工項(xiàng)目實(shí)施過程中的裂縫問題時有發(fā)生，這不僅影響道路橋梁的外形美觀，還會成為道路橋梁使用的潛藏安全隱患，甚至對人們的生命安全造成威脅。

針對這樣的問題，要及時采取必要的措施來減少傷害性，降低道路橋梁設(shè)計施工中裂縫所帶來的風(fēng)險，而問題的解決必須要從根源入手，因此需要深入的了解道路橋梁設(shè)計施工裂縫的形成原因并加以控制。

二、道路橋梁設(shè)計施工中裂縫的危害性

（一）減弱承載力

道路橋梁設(shè)計施工中裂縫的危害性在于減輕了道路橋梁承載力。道路橋梁設(shè)計施工工程建設(shè)中需要追求外形的美觀、結(jié)構(gòu)的剛度與合理性，但忽略其他方面問題，尤其是對于道路橋梁投入使用之后可能發(fā)生的狀況缺乏預(yù)測與判斷。道路橋梁在使用過程中會承載大量的車流，甚至?xí)幱诔?fù)荷運(yùn)行之中，隨著道路橋梁投入使用時間的增長，裂縫的問題往往會越來越為嚴(yán)重[1]。

（二）減少使用壽命

道路橋梁設(shè)計施工產(chǎn)生裂縫后，主要的危害是會減少使用壽命。裂縫發(fā)生后，會引起腐蝕現(xiàn)象，而腐蝕會影響到混凝土和鋼筋本身的材質(zhì)質(zhì)量，發(fā)生物理和化學(xué)變化，從而影響道路橋梁設(shè)計施工質(zhì)量安全問題。

腐蝕改變了材料的性質(zhì)，影響道路橋梁設(shè)計施工的外形美觀，影響道路橋梁設(shè)計施工工程質(zhì)量，造成危害。腐蝕影響的不僅是金屬還有非金屬，而道路橋梁設(shè)計金屬和非金屬材料都有使用，如金屬材料包含有鋼筋、鋼絞線等，非金屬包含有混凝土，都有可能會在腐蝕作用下減少使用壽命。

（三）埋下安全隱患

道路橋梁設(shè)計施工中裂縫問題所造成的危害性是在使用過程中埋下了安全隱患。道路橋梁發(fā)生裂縫之后，隨后便會產(chǎn)生碳化反應(yīng)?；炷敛牧现苯咏佑|雨水、二氧化碳，在化學(xué)反應(yīng)作用下，生成碳酸鈣，而碳酸鈣會導(dǎo)致鋼筋開始生銹，影響到道路橋梁設(shè)計施工的質(zhì)量，因此發(fā)生意外事故，繼而會危害人的生命安全。

碳化混凝土的本身變化實(shí)際上并不會直接引起混凝土的性能失效，而是在多種因素共同作用下才會發(fā)生危害[2]。混凝土堿度的降低會引起鋼筋失去保護(hù)層，形成鋼筋的腐蝕、開裂，凍結(jié)結(jié)構(gòu)等問題發(fā)生。

三、道路橋梁設(shè)計施工裂縫形成的原因

道路橋梁設(shè)計施工出現(xiàn)裂縫的原因是多樣化，并非由單一因素所造成，主要包括如下方面。

（一）道路橋梁承載超負(fù)荷

道路橋梁設(shè)計施工中結(jié)構(gòu)性裂縫的原因很多，其中長期超負(fù)荷使用是主要原因之一。實(shí)際上，目前我國道路橋梁的超負(fù)荷運(yùn)行現(xiàn)象仍然十分普遍，交通擁堵、超載等情況時有發(fā)生，然而任何道路橋梁在設(shè)計階段就已經(jīng)確定了承載量和使用壽命，如果長時間處于超負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)之中，會增加道路橋梁的承載壓力。同時，在行車的沖擊力、摩擦力以及震動效果的共同作用下，最終導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)性裂縫如圖1所示。

（二）施工用料使用不當(dāng)

道路橋梁設(shè)計施工中裂縫問題的產(chǎn)生與材料使用不當(dāng)有著直接的關(guān)聯(lián)性。道路橋梁設(shè)計施工所使用的材料以混凝土（砂石、水泥、骨料等）為主，使用前需要按照一定的比例進(jìn)行混凝土配比，配置合適的材料組合。

一般而言，砂石粒徑的選擇、水泥性能的選擇都應(yīng)符合按國家標(biāo)準(zhǔn)，并且要選擇和易性好，收縮性小的水泥，由此來降低道路橋梁設(shè)計施工的裂縫風(fēng)險，增加道路橋梁的緊固性。

材料的選擇要根據(jù)道路橋梁的工程項(xiàng)目的實(shí)際需要選擇合理的材質(zhì)。但是在實(shí)際操作中往往不能達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。例如，鋼筋規(guī)格的選擇不恰當(dāng)，影響道路橋梁的承重力;砂石的粒徑、水泥和水的用量不恰當(dāng)，砂石過大容易形成裂縫、過小承重力會影響工程的質(zhì)量。

在這樣的情況下，道路橋梁設(shè)計施工中裂縫問題隨之產(chǎn)生，不僅導(dǎo)致道路橋梁設(shè)計施工的成本增加，還影響工程的質(zhì)量。

（三）腐蝕

腐蝕與環(huán)境、化學(xué)、物理、材質(zhì)等各種因素有關(guān)。從表面而言，道路橋梁受腐蝕的影響，造成道路橋梁的表面層脫落，影響美觀;混凝土與空氣中存在的條件發(fā)生化學(xué)變化，引起材質(zhì)的改變，影響工程的效果;鋼筋受到腐蝕會生銹，影響鋼筋的使用年限;混凝土與鋼筋的共同反應(yīng)使兩者不能有效的組合，進(jìn)而影響工程的整體施工效果，最終會導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)性裂縫問題的產(chǎn)生。如圖2所示。

（四）滲水因素

道路橋梁設(shè)計施工裂縫的產(chǎn)生與滲水因素有關(guān)，具體從如下兩個方面顯現(xiàn)。

1.材質(zhì)出現(xiàn)質(zhì)量問題

砂石的粒徑選擇直接影響工程滲水的情況，砂石大裂縫越大，滲水的情況越嚴(yán)重，如果砂石選擇不合理，便會增加滲水的可能性，但是在設(shè)計施工的過程中，對于砂石與滲水所導(dǎo)致很多裂縫風(fēng)險問題未能引起重視和關(guān)注。

2.排水系統(tǒng)沒有做好

道路橋梁設(shè)計施工中所使用的瀝青材料，要求抗滑性能上佳，但同時也存有較大的縫隙[3]。尤其是雨季雨水增多，滲水情況嚴(yán)重化，一旦排水系統(tǒng)沒有做好防范措施，加上承重力的壓力，裂縫便會越來越大，降低了防水性能，產(chǎn)生安全隱患。

（五）溫度因素

在道路橋梁設(shè)計施工中的裂縫問題中，溫度具有一定的影響因素。由于溫度的改變，會引起施工工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致工程的形狀發(fā)生改變，形狀的改變會使設(shè)計原樣結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致工程出現(xiàn)裂縫。零下攝氏度情況下，混凝土?xí)欣涿洘峥s的反應(yīng)，在季節(jié)性因素下，溫度較低，飽和的混凝土?xí)霈F(xiàn)凍結(jié)的現(xiàn)象，混凝土中的水會轉(zhuǎn)變成冰，體積就會增大膨脹，會引起滲透，在施工初期影響最為嚴(yán)重。

四、道路橋梁設(shè)計施工中裂縫的控制建議

（一）設(shè)計階段重點(diǎn)裂縫控制建議

1. 完善圖紙設(shè)計

道路橋梁設(shè)計施工的過程中為了避免裂縫的產(chǎn)生，工程的開端就應(yīng)該做好相應(yīng)的工作。道路橋梁設(shè)計環(huán)節(jié)中，要設(shè)計出完善的道路橋梁工程圖，把握好工程實(shí)施的基礎(chǔ)，進(jìn)行精確的設(shè)計，確定到每一步細(xì)節(jié)，同時高度重視設(shè)計圖在實(shí)踐中是否具有可行性，將實(shí)際與理論相結(jié)合。一旦發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的情況，就可以及時作出調(diào)整，得以不影響工程的進(jìn)度和減少裂縫的產(chǎn)生，從而才能夠減少在施工途中的危險性。通過這樣的方式，能夠避免計圖在中途做大量的修改，影響工程進(jìn)而造成裂縫。

2.完善排水系統(tǒng)設(shè)計

在道路橋梁設(shè)計施工的過程中，需要有一套完整的排水系統(tǒng)。不少道路橋梁在施工中都應(yīng)用了抗滑表層，導(dǎo)致道路橋梁空隙率較大，再加上車輛不斷在上面通過，形成擠壓的狀態(tài)，道路橋梁就會出現(xiàn)裂縫。還有要考慮季節(jié)的因素，冬天的氣溫會影響表層的鋪裝，造成排水不能暢通，形成裂縫，通過以上說明，道路橋梁設(shè)計施工一定要做好各方面的措施。

（1）要做好道路橋梁各鋪裝層的設(shè)計工作，嚴(yán)格遵循道路橋梁設(shè)計施工表面的平整度，減少水的積壓。

（2）要對排水系統(tǒng)做出多個方案設(shè)計，要對特殊情況的發(fā)生能及時作出相應(yīng)的調(diào)整。

（3）要有定期的檢查，能夠避免使裂縫問題越來越嚴(yán)重。

（二）施工階段裂縫控制建議

道路橋梁設(shè)計施工階段要加強(qiáng)管理，要從多方面去研究和分析。

1.采用優(yōu)質(zhì)施工材料

良好的工程項(xiàng)目離不開優(yōu)質(zhì)的材料，對于道路橋梁設(shè)計施工尤其的重要，以保證使用過程中的安全[4]。道路橋梁設(shè)計施工的材料選擇必須是優(yōu)質(zhì)的，道路橋梁設(shè)計施工使用的材料大概有瀝青、砂石、水泥、鋼筋等，這些材料的材質(zhì)選擇直接影響施工項(xiàng)目的質(zhì)量，也會影響各鋪裝層的使用功能，在上層鋪裝中要優(yōu)先考慮防裂性能和耐溫性，需要選擇改性瀝青材料，在下層鋪裝時要考慮橋梁韌性及材質(zhì)穩(wěn)定性，需采用高強(qiáng)度粗細(xì)集料。

此外，砂石、水泥和鋼筋直接影響道路橋梁設(shè)計施工的承重力，也需要加以重視?？偠灾玫牟馁|(zhì)能減少危險性的發(fā)生，這些施工材質(zhì)都要嚴(yán)格要求符合行業(yè)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。

2.加強(qiáng)承重力的控制

為了控制裂縫變大，應(yīng)該嚴(yán)禁承重超載車的通過，保證道路橋梁設(shè)計施工的有限承重力。因?yàn)槌氐某兄亓哟蟮缆窐蛄涸O(shè)計施工的裂縫，所以需要設(shè)置一定的標(biāo)準(zhǔn)，如果前期沒有預(yù)設(shè)好道路橋的荷載程度計算，會直接導(dǎo)致工程裂縫問題的出現(xiàn)。在前期設(shè)計環(huán)節(jié)需要進(jìn)行詳細(xì)的計算，了解道路橋梁設(shè)計施工所要接受的荷載等級，如果該道路橋梁設(shè)計施工只有相對承重力較小的荷載力通過時，就沒有必要使用超過該承重力的材料，但是一定要對承重設(shè)置限制。

3.提高施工人員水平

道路橋梁設(shè)計施工要匹配專業(yè)的人才，在施工的不同階段，使用不同的專業(yè)人才。

（1）圖紙設(shè)計的專業(yè)人才，材料試驗(yàn)配比需要的專業(yè)人才。

（2）要加強(qiáng)施工技術(shù)水平培訓(xùn)，掌握專業(yè)的知識。

（3）要加大對人才的培養(yǎng)，可以進(jìn)行組織人才交流會，邀請專業(yè)人士來給工作人員上課，以加強(qiáng)工作人員對道路橋梁設(shè)計施工有更好專業(yè)知識。

（4）要根據(jù)不同溫度，去及時性選擇預(yù)防措施，還要考慮道路橋梁的限制問題，在施工中要嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙執(zhí)行，不能疏忽每一個細(xì)節(jié)[5]。

此外，道路橋梁設(shè)計施工的過程十分復(fù)雜，面對這樣的情況，可以事前進(jìn)行預(yù)設(shè)，設(shè)想可能出現(xiàn)裂縫的原因，事中進(jìn)行監(jiān)督管理，事后有針對性地進(jìn)行修改和維護(hù)，要具體到每一環(huán)節(jié)，進(jìn)行科學(xué)合理的猜想，大膽預(yù)設(shè)事故發(fā)生的情況，要組建一批專業(yè)人才進(jìn)行深入的研究、論證，做好實(shí)施工作，做好質(zhì)量監(jiān)督和評估。

4.做好溫度的防范措施

就南北方的差異而言，北方冬天相對較嚴(yán)寒。根據(jù)冷脹熱縮的原理，混凝土也會有相應(yīng)的變化，會有裂縫問題的出現(xiàn)或是加大裂縫問題。針對這樣問題的解決方法是要在骨料中加入添加劑，改善溫度帶來的危害影響[6]。

5.及時進(jìn)行后期維修

道路橋梁設(shè)計施工后，要進(jìn)行定期的檢查和維修，要在發(fā)現(xiàn)問題時及時解決，如果發(fā)現(xiàn)裂縫后沒有及時去維修的話，裂縫就會逐步的加大，導(dǎo)致危險性的增加，造成的危害性就越大，輕則受傷，重則會傷害到生命安全，所以要減少安全隱患，避免事故的發(fā)生，要做好保養(yǎng)工作[7]。

小裂縫的危險性相對較小，但是修補(bǔ)難度指數(shù)較大，“千里之堤毀于蟻穴”，如果不加以及時修補(bǔ)的話，會形成大的裂縫問題，因此需要后期進(jìn)行修補(bǔ)。

（1）對混凝土表面進(jìn)行清理，可以用鋼絲刷對裂縫表面進(jìn)行清刷并打毛，利用壓縮空氣對準(zhǔn)縫隙盡可能地清除灰塵，也可使用工業(yè)丙酮，保證裂縫表面干燥。

（2）采用環(huán)氧樹脂封縫膠封閉裂縫施工，對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。將環(huán)氧樹脂材料按設(shè)計比例稱量準(zhǔn)確后放置調(diào)和桶內(nèi)，施工人員要注意用量，考慮修補(bǔ)耗時與封縫膠可使用時間。在此過程中，要注重涂抹均勻且飽滿，封縫膠的涂抹寬度應(yīng)以2cm～3cm，厚度2mm為宜[8]。

（3）養(yǎng)護(hù)時長為12小時以上，在裂縫修補(bǔ)固化后，于膠泥表面涂刷一層環(huán)氧樹脂膠液，以起到防護(hù)作用，需要注意根據(jù)季節(jié)及溫度的不同來適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間。

大裂縫的危險性相對較大，它產(chǎn)生的原因可能是承重力過大，就會使道路橋梁失去平衡度，危害人身安全，需要重新對道路橋梁進(jìn)行評估，同時應(yīng)強(qiáng)化安全監(jiān)管。

五、結(jié)語

通過分析造成道路橋梁設(shè)計施工出現(xiàn)裂縫的原因，能對其危害性形成充分的認(rèn)識與了解。道路橋梁設(shè)計施工的裂縫問題是可以進(jìn)行預(yù)防和改進(jìn)的，需要從多方面進(jìn)行完善，要注重施工圖紙的合理設(shè)計，提高施工過程中裂縫的處理技術(shù)，后期要進(jìn)行有效的維修和保養(yǎng)，以此來減少道路橋梁裂縫的情況，優(yōu)化施工工程技術(shù)，推動我國施工工程高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭方方.道路橋梁設(shè)計與施工中裂縫成因探析[J].河南科技， 2018（05）：116-117.

[2]谷進(jìn)會.試析道路橋梁設(shè)計中的問題和施工中的裂縫成因[J].工程建設(shè)與設(shè)計， 2018（02）：154-155.

[3]徐勝利.道路橋梁設(shè)計與施工中裂縫成因分析[J].工程技術(shù)研究， 2017（10）：225-226.

[4]顧向陽.道路橋梁設(shè)計問題與施工中裂縫成因分析[J].江西建材， 2017（22）：138-139.

[5]趙鐘鵬.道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防措施[J].交通世界， 2017（09）：90-91.

[6]張連.道路橋梁設(shè)計施工中裂縫成因及控制[J].綠色環(huán)保建材， 2016（12）：92.

[7]胡亞軍.道路橋梁設(shè)計和施工中的裂縫原因及控制對策[J].交通世界， 2016（35）：106-107.

[8]郭玉峰.道路橋梁設(shè)計問題與施工中裂縫成因分析[J].綠色環(huán)保建材， 2016（10）：88.