道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防措施研究

姚前進(jìn)

摘要：在路橋工程的具體施工中，裂縫是其中多發(fā)且危害性最大的問題，不僅會(huì)弱化路橋耐久性，還會(huì)阻礙車輛通行，更有可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。所以在路橋工程新建環(huán)節(jié)，施工單位要把裂縫修復(fù)放在首位。基于此，本文主要闡述道路橋梁裂縫的危害和形成原因，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：道路橋梁；裂縫成因；預(yù)防措施

科技水平的逐步提高促使路橋工程規(guī)模逐步擴(kuò)大，然而在具體的路橋修建環(huán)節(jié)，還經(jīng)常存在一些不足，例如，裂縫。引發(fā)裂縫的因素是多方面的，要想確保路橋穩(wěn)定性和耐久性符合相關(guān)要求，就應(yīng)在工程修建時(shí)，精準(zhǔn)預(yù)測與預(yù)防容易導(dǎo)致裂縫的因素，力求降低或消除出現(xiàn)裂縫的可能性，助力路橋工作更好地開展。

一、道路橋梁裂縫概述

鋼筋混凝土構(gòu)造被大范圍應(yīng)用于道路橋梁結(jié)構(gòu)中，也造成了很多的質(zhì)量問題，例如，裂縫。以道路橋梁結(jié)構(gòu)承載能力為依據(jù)，可以將其劃分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩種。結(jié)構(gòu)性裂縫主要是外部所施加的荷載壓力較大，或橋梁構(gòu)造可承擔(dān)的承載能力較差。路橋梁體的穩(wěn)定性以及剛性達(dá)標(biāo)是荷載力符合相關(guān)要求的必要條件，相關(guān)參數(shù)不符合工程要求可能弱化路橋荷載力，繼而導(dǎo)致路橋出現(xiàn)裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫主要是外部因素導(dǎo)致，例如，溫度原因、環(huán)境原因等，會(huì)弱化路橋的藝術(shù)美感，增加安全風(fēng)險(xiǎn)，長此以往，還可能降低路橋整體的荷載性。道路橋梁在出現(xiàn)裂縫后，會(huì)導(dǎo)致橋梁承載能力下降，在橋梁需要承載較大重量的負(fù)荷時(shí)，會(huì)因?yàn)榱芽p的出現(xiàn)導(dǎo)致橋梁形變嚴(yán)重，進(jìn)而出現(xiàn)更大的裂縫，形成一種惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致梁橋徹底損壞。

二、道路橋梁施工中裂縫的危害

（一）導(dǎo)致道路橋梁滲漏

路橋工程在具體修建時(shí)，如果存在裂縫，就可能在運(yùn)行中產(chǎn)生滲水的問題；如果各類型污水浸入裂縫中的混凝土結(jié)構(gòu)，就會(huì)出現(xiàn)水解的化學(xué)反應(yīng)，長此以往，盡管在路橋表面看似安然無恙，但路橋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的荷載力已明顯弱化，會(huì)增加使用過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。不僅如此，如果各種雜物和污水在混凝土結(jié)構(gòu)中積存，那么寒冷環(huán)境中可能會(huì)使裂縫擴(kuò)大，降低橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的荷載力，影響路橋的穩(wěn)定性和耐久性。除此之外，在積水的影響下，如果未能及時(shí)修補(bǔ)裂縫，就會(huì)有更多的雜物和積水進(jìn)入，影響鋼筋水泥土，以此惡性循環(huán)，甚至造成嚴(yán)重后果。

（二）導(dǎo)致道路橋梁出現(xiàn)碳化

碳化作用是影響道路橋梁質(zhì)量的重要因素，混凝土材料與空氣接觸會(huì)導(dǎo)致道路橋梁碳化，但質(zhì)量優(yōu)良的道路橋梁能將這一作用降到可控水平，道路橋梁施工過程中出現(xiàn)的裂縫會(huì)進(jìn)一步加劇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的碳化，降低道路橋梁的承載能力，縮短道路橋梁的使用壽命。橋梁出現(xiàn)的裂縫也會(huì)給雨水等物質(zhì)進(jìn)入到橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的機(jī)會(huì)，混凝土在接觸到雨水之后可能發(fā)生性質(zhì)的改變，進(jìn)而出現(xiàn)碳化。

（三）導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象

如果路橋在具體修建時(shí)存在裂縫，就會(huì)使污水、各種氣體或雜物滲進(jìn)其中的混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致路橋結(jié)構(gòu)被明顯腐蝕。在腐蝕傷的影響下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)出現(xiàn)明顯弱化，如果鋼筋表層保護(hù)膜受到腐蝕，金屬也會(huì)受到腐蝕性損傷，甚至產(chǎn)生體積增加、穩(wěn)定性弱化的現(xiàn)象。與此同時(shí)，在腐蝕傷的影響下，路橋表面的裂縫可能會(huì)大范圍蔓延，導(dǎo)致雜物進(jìn)入縫隙的現(xiàn)象更加明顯，繼而導(dǎo)致路橋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的腐蝕性損傷進(jìn)一步加重，路橋的耐久性和使用的穩(wěn)定性逐漸消失，最終使安全風(fēng)險(xiǎn)增加。

（四）影響橋梁美觀和功能

橋梁建設(shè)除了提升交通效率等功能之外，還有建筑物裝飾等功能。橋梁出現(xiàn)裂縫后，會(huì)影響該橋梁建設(shè)的裝飾效果，影響橋梁美觀。此外，橋梁出現(xiàn)裂縫后，主要受力結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，一些較大的裂縫會(huì)嚴(yán)重影響橋梁的受力結(jié)構(gòu)，在長時(shí)間的使用過程中，如果不能很好地處理橋梁裂縫，就會(huì)出現(xiàn)更多的裂縫，從而影響橋梁的實(shí)際使用效果。

三、道路橋梁施工過程中裂縫形成原因

（一）荷載過大

對于路橋修建而言，如果路橋的荷載性存在局限，過大作用力的施加，會(huì)提高開裂風(fēng)險(xiǎn)。外部作用力過大引發(fā)的裂縫，通常都會(huì)有以下兩種表現(xiàn)：第一，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，未能精準(zhǔn)預(yù)測成本數(shù)額，一些工程人員在沒有做出精準(zhǔn)預(yù)算和預(yù)測的條件下，就把建材都運(yùn)到橋梁上，又把大規(guī)模設(shè)備歸集到承載力較弱的路橋區(qū)域，就可能導(dǎo)致目前結(jié)構(gòu)在過大壓力的作用下出現(xiàn)裂縫。第二，在工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，如果未能精準(zhǔn)預(yù)測孔洞開鑿路橋和環(huán)境的影響，也未合理設(shè)置路橋運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，就可能導(dǎo)致路橋在長期運(yùn)行中產(chǎn)生裂縫。

橋梁在設(shè)計(jì)過程中會(huì)評價(jià)建設(shè)完成橋梁承載的最大重量，在建設(shè)完成后需要等待一段時(shí)間確保建設(shè)完成的橋梁實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)承載的負(fù)荷。但是在實(shí)際的使用過程中，一些橋梁著急使用，會(huì)在建設(shè)完成之后立即投入使用，且所承載的負(fù)荷與橋梁設(shè)計(jì)時(shí)的負(fù)荷一致。橋梁設(shè)計(jì)的承載質(zhì)量為橋梁材料完全結(jié)合后的質(zhì)量，因此，在建設(shè)完成后，橋梁最大承載負(fù)荷與設(shè)計(jì)負(fù)荷之間存在一定差距。在使用橋梁時(shí)，會(huì)由于負(fù)荷大于橋梁承載的負(fù)荷導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)裂隙，影響橋梁質(zhì)量和正常使用。

（二）溫度變化

對于路橋修建而言，應(yīng)重視熱脹冷縮現(xiàn)象在混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面的消極影響，在環(huán)境溫差較明顯的條件下，混凝土結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)形變，使得路橋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)拉應(yīng)力現(xiàn)象，如果注重拉動(dòng)力以明顯高出路橋的抵御范圍，就容易導(dǎo)致路橋拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂縫。也就是說，溫差導(dǎo)致的裂縫往往都會(huì)在環(huán)境溫差改變的條件下進(jìn)一步延伸或回縮，導(dǎo)致裂縫的危害性增強(qiáng)，路橋養(yǎng)護(hù)工作越來越困難。

溫度變化為外部環(huán)境變化，在橋梁設(shè)計(jì)過程中，一些設(shè)計(jì)師會(huì)考慮外部溫度變化對橋梁質(zhì)量的影響，采取科學(xué)的策略避免橋梁由于溫度變化產(chǎn)生質(zhì)量問題。但是設(shè)計(jì)師考慮的溫度范圍有限，在建設(shè)完成后，橋梁可能會(huì)遭遇惡劣天氣，導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)裂縫而影響正常使用。然而，在設(shè)計(jì)橋梁的過程中，不僅要考慮溫度變化，還要考慮質(zhì)量問題，因此，在橋梁建設(shè)完成后出現(xiàn)由于溫度變化過大而導(dǎo)致的裂縫問題，要使用其他方式予以改善。

（三）水化熱

現(xiàn)代路橋在具體修建環(huán)節(jié)中，往往在混凝土灌注過程中存在明顯的水化熱問題，在這樣的條件下，混凝土結(jié)構(gòu)的熱量和溫度會(huì)快速提升，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部的溫度存在明顯差異，進(jìn)而增加混凝土出現(xiàn)裂縫的可能性。

（四）蒸汽養(yǎng)護(hù)作業(yè)

在低溫時(shí)期，很多地區(qū)都會(huì)對路橋予以蒸汽養(yǎng)護(hù)。在這種情況下，路橋混凝土的溫度會(huì)明顯增加，再加上蒸汽養(yǎng)護(hù)作業(yè)結(jié)束時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)可能在溫度明顯下降的條件下出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力冷縮現(xiàn)象，從而增加路橋裂縫發(fā)生的可能性。

（五）施工材料的質(zhì)量問題

對于路橋工程而言，混凝土是其中的基本建材，建材本身質(zhì)量的高低會(huì)關(guān)系到工程整體質(zhì)量和耐久性。所以混凝土質(zhì)量是導(dǎo)致路橋裂縫的主因，混凝土的基本成分主要包括水泥、各型號骨料和緩釋劑等，如果其中一種成分的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，就可能使混凝土質(zhì)量不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，更難以滿足工程要求，從而增加路橋裂縫的風(fēng)險(xiǎn)，例如，各類型骨料的質(zhì)量會(huì)直接影響混凝土整體的穩(wěn)定性以及混凝土的附著性。

四、道路橋梁施工過程中裂縫預(yù)防措施

（一）優(yōu)化道路橋梁布局與荷載能力設(shè)計(jì)

在路橋工程修建前的設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)條件完備環(huán)節(jié)，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)準(zhǔn)確預(yù)測路橋結(jié)構(gòu)的荷載力，確保路橋的耐久性，充分探討穩(wěn)定性需求、荷載力等條件，確保路橋在具體運(yùn)行期間荷載力也可以表現(xiàn)出應(yīng)有的狀態(tài)，確保在合理的條件下最小化或消除工程修建、養(yǎng)護(hù)中的裂縫風(fēng)險(xiǎn)性。不僅如此，優(yōu)化與調(diào)整路橋結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步確保路橋結(jié)構(gòu)質(zhì)量達(dá)標(biāo)，消除混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化相關(guān)工作質(zhì)量成效。

在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)過程中，可以邀請具有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的專家設(shè)計(jì)橋梁，充分論證能夠承載的負(fù)荷，考慮外部環(huán)境變化對橋梁負(fù)荷的影響。此外，在實(shí)際的建設(shè)施工過程中，應(yīng)通過環(huán)境模擬等方式了解設(shè)計(jì)橋梁的質(zhì)量，通過論證方式，尋找所設(shè)計(jì)橋梁中存在的問題，并進(jìn)一步予以修正與完善。

（二）提高溫度控制能力

混凝土預(yù)制和灌注環(huán)節(jié)在具體進(jìn)行過程中，應(yīng)以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度掌握混凝土溫度數(shù)據(jù)。如果采用降低泥料總量的措施防止水化熱現(xiàn)象，要再投進(jìn)指定量的粉煤灰，這主要是遵循了其中硅、鋁與水化物間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原理，可以有效防止混凝土由于溫差過大出現(xiàn)的裂縫問題。不僅如此，以粉煤灰作為主要原料預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，還可以切實(shí)保證路橋中混凝土開孔處的質(zhì)量，保證路橋結(jié)構(gòu)整體的瓷實(shí)度，最小化或消除混凝土的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，防止由于積水、溫差過大而出現(xiàn)水化熱現(xiàn)象，降低或消除裂縫現(xiàn)象。不僅如此，混凝土預(yù)制環(huán)節(jié)還要統(tǒng)計(jì)指定量的緩釋劑、減水劑，在確保制劑總量各自相當(dāng)?shù)臈l件下，確?；炷临|(zhì)量達(dá)標(biāo)，確保溫度掌控的精準(zhǔn)性，降低混凝土中的水灰比，最小化或消除混凝土裂縫出現(xiàn)的可能性，減少混凝土產(chǎn)熱現(xiàn)象，把由于溫差過大而導(dǎo)致的路橋結(jié)構(gòu)改變轉(zhuǎn)移至混凝土結(jié)構(gòu)凝固后，進(jìn)而降低混凝土裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。要想確?；炷令A(yù)制溫度與工程修建時(shí)溫度之間不存在較大差距，應(yīng)當(dāng)防止混凝土受到強(qiáng)光照射。如果是在夏季高溫期修建，要把混凝土預(yù)制與灌注時(shí)間設(shè)定在傍晚。

（三）保障原材料的質(zhì)量

在混凝土調(diào)配環(huán)節(jié)，水泥屬于其中比例較高的成分。首先，在水泥選擇過程中，應(yīng)充分結(jié)合相關(guān)部門提出的標(biāo)準(zhǔn)，在確保水泥質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提下，確保水泥可塑性以及和易性達(dá)標(biāo)，強(qiáng)化混凝土的整體穩(wěn)定性和耐久性，確保調(diào)配出的混凝土有利于路橋工作高質(zhì)量修建。其次，進(jìn)入細(xì)骨料購置環(huán)節(jié)后，穩(wěn)定性好的具有顯著的瓷實(shí)度，而且顆粒小，可以降低混凝土預(yù)制時(shí)的水與水泥的需求量，也會(huì)最小化或消除裂縫風(fēng)險(xiǎn)。在將河沙確定為細(xì)骨料后，還應(yīng)檢測河沙的含泥量，如果檢測數(shù)據(jù)超標(biāo)，可能會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)形變的風(fēng)險(xiǎn)變大，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。最后，購置粗骨料，粗骨料的瓷實(shí)度較顯著，顆粒大小符合相關(guān)要求的碎石也可被確定為骨料，這可以提升混凝土結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

五、道路橋梁施工過程中裂縫出現(xiàn)后的處理措施

路橋各環(huán)節(jié)都可能存在裂縫，在工程修建時(shí)應(yīng)綜合考慮，降低或消除裂縫存在的可能性，如果裂縫已經(jīng)出現(xiàn)，應(yīng)立即修補(bǔ)，確保在合理的條件下，減少裂縫對路橋修建中的影響。選擇以下方法：第一，內(nèi)灌法。這也是路橋修建中基本的裂縫處理法，該辦法適用性較強(qiáng)，無須考慮裂縫的大小。在具體應(yīng)用時(shí)，可以開展嵌縫和修補(bǔ)作業(yè)，強(qiáng)化裂縫處理的質(zhì)量成效。在路橋出現(xiàn)裂縫情況時(shí)，需要先進(jìn)行注漿處理，然后修復(fù)表層的裂縫，防止裂縫情況再次出現(xiàn)。第二，混凝土處理法。該辦法通常用于對細(xì)小裂縫的處理。該類型裂縫的危害性較小，但處理過程具有較高難度，如果未能及時(shí)處理，可能擴(kuò)大開裂范圍，而混凝土修復(fù)法可以確保處理質(zhì)量成效，防止裂縫進(jìn)一步延伸。第三，大型裂縫處理法。在處理大型裂縫環(huán)節(jié)要借助預(yù)應(yīng)功錨的技術(shù)，對開裂處予以加固處理，并予以修整，在修整結(jié)束后，還需要借助壓水、壓氣法進(jìn)行測試。

六、結(jié)語

對于路橋工程修建而言，裂縫屬于其中的多發(fā)現(xiàn)象，會(huì)弱化工程整體穩(wěn)定性和耐久性，增加路橋使用過程的風(fēng)險(xiǎn)，而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的主要原因是路橋荷載過重、環(huán)境溫差和材料等因素。要想確保路橋工程修建質(zhì)量達(dá)標(biāo)，加強(qiáng)路橋穩(wěn)定性和耐力性，就要借助相應(yīng)的方法妥善處理路橋開裂現(xiàn)象，以減少甚至消除裂縫在工程發(fā)展中的影響。

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