公路桥梁施工裂缝的成因与策略

周再荣

(贵州省遵义公路管理局)

0 前言

通过大量理论分析和工程实践的发现，一般钢筋混凝土桥梁构件都是带裂缝工作的，通常这些裂缝很细小，对混凝土结构构件的危害不大，细小裂缝是允许存在的，然而这些裂缝可能在外界物理和化学因素作用下或者使用荷载作用下不断增多并延伸发展，导致混凝土发生碳化、表面保护层脱落及内部钢筋发生锈蚀，耐久性降低，严重时则发生重大垮塌事件。公路桥梁施工裂缝的成因比较复杂，可能受到多种因素相互影响。以下将对公路桥梁的施工裂缝的成因以及恰当预防处理策略作分析研究。

1 混凝土公路桥梁施工裂缝的成因

1.1 荷载引起的裂缝

公路桥梁的混凝土构件在常规的各种荷载作用下或者次应力作用下产生的裂缝一般称为荷载裂缝。通常主要分为直接应力裂缝和次应力裂缝两类。外荷载引起的直接应力产生的裂缝就是直接应力裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

1.2 温度变化引起的裂缝

众所周知，混凝土具有热胀冷缩的特点。如果环境温度或者结构内部温度发生改变时，混凝土可能会产生变形，变形遭到周围的约束，那么会在结构内产生应力，这个应力超过混凝土的抗拉强度时就会出现温度裂缝。在某些大跨度公路桥梁工程中发现温度应力能够达到甚至超过其活载应力。温度裂缝最主要特征是随温度变化而扩张或并拢，这一点是不同于其他类型的裂缝。图1为大体积混凝土的温度、应力分布和裂缝图。

图1 大体积混凝土的温度、应力分布和裂缝图

1.3 收缩引起的裂缝

在混凝土硬化后，表层水分会逐渐蒸发，湿度慢慢降低，其体积也会随之减小，这个现象称之为缩水收缩(也称为干缩)。由于混凝土表层水分蒸发的很快，内部损失却很少，因此会发生内部收缩小、表面收缩大的不均匀收缩现象，内部混凝土会约束表面收缩变形，导致表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承到的拉应力超过其抗拉强度时，便会出现收缩裂缝。

1.4 地基变形引起的裂缝

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有以下几种，地质勘察精度不够、试验资料不准没有充分掌握地质情况就设计和施工。这是造成地基不均匀沉降的主要原因。

图2 不均匀沉降产生的裂缝示意图

1.5 钢筋锈蚀引起的裂缝

如果混凝土的质量较差或钢筋的保护层厚度不够，混凝土的保护层就会受侵蚀，炭化到钢筋的表面，钢筋周围混凝土碱度就会随之降低，或者由于氯化物的介入使钢筋周围氯离子含量非常高，都能够引起钢筋表面氧化膜的破坏，氧气、水分与铁离子发生反应产生氧化铁，这种氧化物的体积会膨胀，因此钢筋周围的混凝土就会产生膨胀应力，保护层的混凝土就会发生开裂剥离，沿着钢筋的纵向会出现裂缝。钢筋发生锈蚀使得有效面积减小，混凝土和钢筋握裹力会减弱，结构承载力也就随之下降，甚至会诱发其他类型的裂缝，加快钢筋锈蚀过程。

2 预防施工裂缝的措施

预防施工裂缝的关键在于施工过程中的养护检测工作要到位。在公路桥梁施工过程中，必须加强桥梁的巡查工作，分析桥梁构造物现有裂缝的出现原因，有目的性的对桥梁一般病害进行加固修复。还要平衡路桥养护的比例，防止发生重路面养护、轻桥梁养护的错误观念。在每年的日常养护计划工作中，分配必要的经费来保证桥梁维修养护的一般需求费用，以便桥梁的日常养护工作的顺利进行。对公路桥梁进行普查记录，认真完善的做好桥梁技术档案工作。在定期检查的基础上不定期安排工作人员对桥梁进行专项调查，对公路桥梁的技术状况有清晰的认识。加强技术人员的能力培训，通过进行培训来提高养护管理技术人员对桥梁养护管理的认识水平，使技术人员在工作中掌握检查、检测维修及加固的工程措施。还必须加大对桥梁检查检测工程设备的投入，使检查的技术手段科学化、现代化。

防止沉降裂缝的方法主要有科学设计支架搭设并严格进行施工，通过对支架全面积预压来消除非弹性的变形，在混凝土中加减水剂减少泌水，保证保护层的厚度，混凝土施工时可以采用二次抹面的方法。防止收缩裂缝的措施有加强早期混凝土的养护以减小水份的蒸发速度，例如在结构外表面覆盖麻袋等浇水进行养护，防止温度裂缝的措施主要有合理设计混凝土的浇筑速度和浇筑顺序;在冬天施工时混凝土表面须覆盖保温，在夏天施工时骨料须进行洒水降温，防止干缩裂缝的措施有设计过程中布置足够的分布筋来控制裂缝的产生，施工时，尽可能增大骨料粒径，增加骨料用量，减小水灰比，在施工结束后加强混凝土的湿治养护。

某沿海高速公路特大桥工程，该公路桥梁长度为1 585.54 m。主桥上部结构为预应力混凝土连续刚构结构，尺寸为67.5 m+2×110 mm+67.5 m，采用深水高桩承台基础形式，承台项目施工采用的方法是钢吊箱围堰。承台截面形式为中间为长方形和两侧为半圆形，工程采用标号为C30的混凝土材料。通过统计单个承台的混凝土为845 m3，是典型的大体积混凝土结构。在混凝土浇筑结束后，通过覆盖塑料薄膜和养生布的方式对混凝土进行了保湿养护。在混凝土浇筑完成后，及时洒水并养护一周，使混凝土表面始终保持湿润状态。在纵向和横向的对称轴上设置了一定数量的测温孔，中心测温点设置于混凝土的一半厚度处，每6 h对其中心温度和表面温度测量一次。表1和表2分别为大桥承台混凝土配合比和混凝土温度计算值与实测值。在施工过程中环境温度在15～26℃之间，在混凝土浇筑结束后60 h，混凝土的中心温度最高达到63℃，然后该温度持续了12 h，接着开始小幅下降，在养护一周后混凝土的温度下降到34℃，混凝土的表面未出现斜向裂缝和贯通裂缝。

表1 大桥承台混凝土配合比

表2 混凝土温度计算值与实测值

通过该工程，可以看出在桥梁工程的混凝土浇筑过程中保湿养护可以有效的减防止施工裂缝的产生。在浇筑过程中，在混凝土中布置冷却水管，通过水循环作用对混凝土内部进行降温。在浇筑混凝土结束后，应该及时采用洒水并覆盖塑料薄膜或者养生布的方法对其进行保湿养护。在洒水养护的过程应该不少于一周，同时必须使混凝土表面一直处于湿润状态。在公路桥梁工程施工过程中要完全避免裂缝的产生是不可能的，但是施工技术人员可以找出裂缝出现的原因，认真分析研究，通过相应的工程措施是完全有可能减少或控制裂缝的出现。

3 结束语

混凝土公路桥梁出现的施工裂缝的原因主要有以上几类，通过采取合理的设计和施工措施来控制大的裂缝出现是任何工程技术人员都必须加强理解和及时预防的，所以严格遵照国家相关规范条文和相关的技术标准来设计、施工和监理，是确保工程结构安全耐用的基础和前提。进一步深入理解施工裂缝的出现和掌握预防处理的措施，在施工管理过程中是非常有意义的。

[1]王锦春，金世伟.混凝土路面常见裂缝成因与对策[J］.浙江水利水电专科学校学报，2001，(3):17-18.

[2]王瑞雪，马秋红，文敬爱.关于交通拥堵成因及对策的研究[J］. 森林工程，1999，(5):86.

[3]张明奎，王凯.公路工程施工中安全问题的成因和对策[J］.安徽建筑，2001，(3):119-120.