道路橋梁設(shè)計(jì)與施工中裂縫成因分析

陳 剛

（中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司，山西 太原 362000）

1 道路橋梁裂縫對(duì)工程的影響

1.1 承載力方面的影響

在道路橋梁的施工過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)裂縫，而這些裂縫將直接引起承載力減弱情況的出現(xiàn)。作為道路橋梁施工中裂縫的常見(jiàn)影響之一，滲漏會(huì)使水流通過(guò)裂縫，由道路橋梁的表層直達(dá)道路橋梁的內(nèi)部，從而對(duì)道路橋梁施工的質(zhì)量起到不利的影響。深入到道路橋梁內(nèi)部的水流會(huì)對(duì)路基、路面及混凝土產(chǎn)生分解的作用，讓路基、路面及混凝土結(jié)構(gòu)在水解后失去強(qiáng)大的承重能力，從而使道路橋梁的荷載力有所降低。

1.2 安全方面的影響

作為破壞道路橋梁結(jié)構(gòu)和性能的重要危害之一，碳化方面的危害主要是使道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，當(dāng)?shù)缆窐蛄菏┕ぶ谐霈F(xiàn)裂縫時(shí)，會(huì)使道路橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生碳化反應(yīng)，這主要是因?yàn)榛炷敛牧吓c空氣中的水分和二氧化碳產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成了碳酸鈣，而碳酸鈣的承載力較差，從而對(duì)道路橋梁混凝土的承載力造成了不利的影響，并對(duì)道路橋梁的承載力造成了約束，也對(duì)道路橋梁竣工投入使用后的使用效果、使用質(zhì)量、使用壽命等產(chǎn)生了損害。路基路面的裂縫會(huì)導(dǎo)致路基不穩(wěn)定，路面出現(xiàn)坑槽病害。為道路橋梁的應(yīng)用埋下了安全隱患，甚至對(duì)人們的生命和健康造成了威脅。

1.3 使用壽命方面的影響

為了延長(zhǎng)道路橋梁的使用壽命，提高道路橋梁的質(zhì)量，就必須避免出現(xiàn)道路橋梁的裂縫問(wèn)題。但是，若是在道路橋梁施工過(guò)程中，出現(xiàn)了裂縫的情況，就會(huì)使得大量的水分、空氣通過(guò)裂縫進(jìn)入到道路橋梁的內(nèi)部，還會(huì)有大量的各類雜質(zhì)也隨之滲透到了道路橋梁內(nèi)部的各個(gè)部位，并與道路橋梁內(nèi)部的鋼筋等金屬構(gòu)件發(fā)生反應(yīng)，使道路橋梁鋼筋和金屬構(gòu)件表面發(fā)生了腐蝕，使鋼筋和金屬構(gòu)件表面的鈍化膜受到了破壞，出現(xiàn)了銹蝕等現(xiàn)象。

2 道路橋梁設(shè)計(jì)與施工中裂縫成因分析

2.1 設(shè)計(jì)方案不合理導(dǎo)致道路橋梁裂縫

任何建筑工程在施工之前，都要針對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，制訂合理的方案，而設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量直接影響后期施工效果。大量實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)方案不合理是造成道路橋梁裂縫的主要原因之一。比如，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者沒(méi)有進(jìn)行防裂縫設(shè)計(jì)，或者沒(méi)有嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行防裂縫設(shè)計(jì)。如果設(shè)計(jì)時(shí)忽略了伸縮縫的設(shè)計(jì)，就會(huì)導(dǎo)致沉降過(guò)大，從而出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。

2.2 不合格的混凝土原材料導(dǎo)致道路橋梁裂縫

混凝土是由水泥、骨料及一些外加劑和摻合料組合而成的。在道路橋梁建設(shè)過(guò)程中，組成混凝土原材料的質(zhì)量會(huì)直接影響裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生。如果組成混凝土的原材料選材不合理，或者存在質(zhì)量問(wèn)題，不僅會(huì)增加混凝土的成本，還會(huì)直接影響混凝土的性能，如耐久性、收縮性等，最終導(dǎo)致道路橋梁出現(xiàn)裂縫。

2.3 荷載間接導(dǎo)致道路橋梁裂縫

瀝青混凝土是目前我國(guó)大多數(shù)橋梁工程建設(shè)中廣泛采用的材料。這種材料具有低噪聲、耐磨、施工期短和養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但其也有一個(gè)較為明顯的缺點(diǎn)，即在車(chē)輛荷載作用下，因混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象[2]。荷載引起的混凝土裂縫主要分為直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫。直接應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生多是由于道路橋梁在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者對(duì)荷載的預(yù)算不足，再加上后期施工對(duì)機(jī)械設(shè)備、施工材料的承載，導(dǎo)致荷載超標(biāo)，而引發(fā)裂縫產(chǎn)生；次應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生多是由于道路橋梁在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者對(duì)施工過(guò)程中引起荷載變化的因素預(yù)算不全面，忽略或多算了一些挖洞、鑿槽的情況，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

2.4 溫度變化導(dǎo)致道路橋梁裂縫

因混凝土具有熱脹冷縮的特性，因此，在施工過(guò)程中，受內(nèi)、外部環(huán)境因素的影響，其體積會(huì)發(fā)生一定變化。一旦混凝土發(fā)生變形，結(jié)構(gòu)上所產(chǎn)生的應(yīng)力將對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。在道路橋梁施工中，天氣變化、溫差和日照等情況都會(huì)引起混凝土形態(tài)的變化，從而引起裂縫的出現(xiàn)。

2.5 水的壓力導(dǎo)致道路橋梁裂縫

由于瀝青混合料存在孔隙，受雨、雪天氣影響，在水壓力作用下，道路橋梁結(jié)構(gòu)中會(huì)出現(xiàn)裂縫。現(xiàn)階段，我國(guó)很多道路橋梁在施工中對(duì)層間排水不夠重視，從而導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)裂縫。目前，很多道路橋梁工程在橋面施工中多采用抗滑表層，這種表層雖然抗滑性較好，但孔隙率比較大，對(duì)層間排水要求比較高。如果此時(shí)層間排水系統(tǒng)不完善，就會(huì)使雨水、雪水等停留在空隙中，在水壓力的作用下，再加上后期重載行駛，導(dǎo)致表面的瀝青膜掉落，從而使瀝青混合料內(nèi)部失去最原始的粘接力，降低強(qiáng)度，形成裂縫。

2.6 鋼筋腐蝕導(dǎo)致道路橋梁裂縫

如果在道路橋梁建設(shè)過(guò)程中使用的混凝土質(zhì)量不高，混凝土的碳化就會(huì)更加嚴(yán)重。隨著時(shí)間的推移，當(dāng)碳化超過(guò)混凝土的保護(hù)層時(shí)，就會(huì)使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。鋼筋周?chē)幕炷翂A性降低，促進(jìn)了氯化物的進(jìn)入，使鋼筋附近的氯離子超標(biāo)，進(jìn)一步破壞氧化膜，引發(fā)裂縫問(wèn)題。另外，若鋼筋被腐蝕嚴(yán)重，在端面截面積變小的情況下，其他形式的裂縫也會(huì)隨之產(chǎn)生。

3 道路橋梁施工中的裂縫的預(yù)防措施

3.1 合理的道路橋梁設(shè)計(jì)

為了確保道路橋梁的施工質(zhì)量，減少裂縫的出現(xiàn)，首先就要做好道路橋梁的設(shè)計(jì)工作。在進(jìn)行道路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須對(duì)道路橋梁的建筑地進(jìn)行實(shí)地的考察，從而使道路橋梁設(shè)計(jì)更加的符合實(shí)際需要，對(duì)道路橋梁設(shè)計(jì)做出最合理的判斷。還要以此為基礎(chǔ)，對(duì)橋梁的鋼筋布局進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)道路橋梁的穩(wěn)定性。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的進(jìn)步，使得汽車(chē)數(shù)量逐漸增加，在設(shè)計(jì)道路橋梁時(shí)也要提高對(duì)逐年上漲的汽車(chē)數(shù)量的重視程度，合理調(diào)整道路橋梁的承載力，使其能夠滿足實(shí)際使用的需求，讓道路橋梁發(fā)揮出真正的作用和優(yōu)勢(shì)。

3.2 嚴(yán)格把控材料質(zhì)量

建筑材料是決定道路質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，只有嚴(yán)格把控原材料的質(zhì)量，才會(huì)在建筑過(guò)程中打下良好的基礎(chǔ)。對(duì)于混凝土而言，其密度和水分應(yīng)加大保障力度，避免因其質(zhì)量問(wèn)題影響施工。同時(shí)選擇低程度的水化熱水泥和良好的水泥類型，通過(guò)嚴(yán)格控制骨料的含量，降低混凝土的孔隙率和砂率。對(duì)于瀝青，要針入度、延度、軟化點(diǎn)及含蠟量符合技術(shù)規(guī)范要求。對(duì)于水穩(wěn)基層而言，水泥和石料要符合技術(shù)規(guī)范要求。

3.3 加強(qiáng)對(duì)道路橋梁施工過(guò)程的管理

道路橋梁施工的過(guò)程是重點(diǎn)問(wèn)題，也是難點(diǎn)問(wèn)題。首先如上文所述，要嚴(yán)格管理原材料問(wèn)題，其次，要嚴(yán)格把控操作過(guò)程，比如混凝土的澆筑過(guò)程、鋼筋的擺放過(guò)程稍有偏差，就可能會(huì)導(dǎo)致道路橋梁整體質(zhì)量的下降。基于此，必須要提高工作人員的技術(shù)程度，在施工之前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的考核和講解，也要嚴(yán)格審查施工人員的資質(zhì)情況，杜絕非專業(yè)人員參與施工的行為。再比如，水穩(wěn)基層施工過(guò)程中配合比、石料級(jí)配不合理，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。因此，必須加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程中的管理，杜絕不規(guī)范施工。

3.4 重視施工工藝的合理運(yùn)用

道路橋梁長(zhǎng)期使用中易受車(chē)輛荷載影響，影響著其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，道路橋梁施工中施工單位應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況，重視施工工藝的合理運(yùn)用。具體表現(xiàn)在：選擇性能可靠的瀝青料，并確保其顆粒大小、砼礦料級(jí)配等技術(shù)指標(biāo)的設(shè)置合理性，提高道路橋梁路面質(zhì)量；施工中應(yīng)對(duì)工程原料進(jìn)行有效碾壓，保持其良好的碾壓效果，在工程施工標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)下完成施工作業(yè)；加強(qiáng)道路橋梁新舊結(jié)合部位針對(duì)性處理，確保結(jié)合處的嚴(yán)密性及牢固性，規(guī)范工程施工操作行為，避免道路橋梁路面使用過(guò)程中出現(xiàn)裂縫。

3.5 注重施工環(huán)境影響的有效分析

道路橋梁設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)充分考慮施工環(huán)境可能造成的影響，確保工程施工質(zhì)量可靠性。具體表現(xiàn)在：勘察地質(zhì)勘察作業(yè)，對(duì)施工中可能存在的安全隱患進(jìn)行針對(duì)性處理；選擇合理的施工時(shí)間，加強(qiáng)排水措施的制定與實(shí)施，并注重氣候條件變化對(duì)混凝土質(zhì)量所造成的影響分析，加強(qiáng)混凝土施工中的溫度變化控制；落實(shí)道路橋梁養(yǎng)護(hù)工作，完善排水基礎(chǔ)設(shè)施，保持道路橋梁路面良好的強(qiáng)度及韌性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)交通體系發(fā)展過(guò)程中道路橋梁工程建設(shè)取得一定成績(jī)，但在設(shè)計(jì)與施工中仍存在諸多問(wèn)題。需要充分做好道路橋梁設(shè)計(jì)與施工工作，全面提高道路橋梁設(shè)計(jì)水平，并采取有效措施預(yù)防和控制施工裂縫，全面提高道路橋梁工程建設(shè)質(zhì)量，為道路橋梁交通安全提供可靠保證，為進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。