分析桥梁施工裂缝的成因与对策

张国标

（安徽省南照淮河公路大桥管理处）

1 引言

在桥梁施工过程中混凝土裂缝问题对桥梁的整体稳定性和安全性构成了严重的威胁，以至于减少了桥梁的使用年限。所以桥梁施工中有关裂缝问题的研究非常重要的，要做好桥梁工程，那就需要将桥梁施工中有关裂缝问题的研究放在首位，同时将桥梁施工中裂缝问题的处理作为发展目标，这样才能促进桥梁工程的建设。

2 桥梁施工裂缝的成因

由上文桥梁的裂缝检测可知桥梁的裂缝多分布在以下几个部位，其成因如下所示：

2.1 桥梁翼板和底板纵向裂缝

混凝土裂缝出现在桥梁的翼板的纵向位置多是由于在施工过程中对翼板施加预应力时角度存在偏差，使得内部钢筋在横向盲区位置出现应力集中现象。而裂缝出现在桥梁底板位置则是由于混凝土浇筑时内外温差未控制好，出现应力分布不均匀，应力在桥梁底板处有最大值。此外，如果在地板处布设的预应力钢筋数量较少且厚度偏小，以及钢筋的连接控制不好，则就算混凝土浇筑时能够把内外温差保证在一定范围内，内部拉结筋未能提供有效的拉力，也会使混凝土开裂。

2.2 施工接缝处垂直裂缝

由于桥梁本身就比较长，因此在施工时整体完成浇筑工作不可能，施工只能分阶段分节完成。在分节拼接浇筑时，使用挂篮工序未能严格按照施工规范，导致位移变形不达标，使得节点处的混凝土出现裂缝，裂缝多垂直分布。

2.3 钢筋锈蚀引起的裂缝

大部分桥梁施工过程当中，使用材料几乎都是混凝土，一旦混凝土保护层厚度不足或质量较差都会导致桥梁台背会对结构产生负摩擦和推挤作用，而钢筋一旦受到二氧化碳侵蚀下，就会导致钢筋出现腐蚀现象，而混凝土当中存在较高氯元素，最终导致钢表面氧化膜破坏，很容易产生锈蚀反应。

2.4 载荷引起的裂缝

桥梁结构设计是非常关键，它主要通过当地状况进行设计，但是桥梁载荷一旦没有足够大，就会产生结构性裂缝，为了避免产生这些问题，需要在施工过程当中增加预拱形式，一旦出现载荷较大还会产生裂缝，这种裂缝主要是桥梁设计之初不合理导致，同时也可能桥梁施工出现不合理现象，由于施工人员自身文化素质水平较低，针对设计图纸不能及时理解，而设计图纸在桥梁结构当中无法体现，就会产生裂缝，而这种载荷主要分为直接和间接，直接应力主要外部载荷导致，间接应力主要由于材料和温度导致。

（1）施工阶段。不加控制地放置施工的机具及材料；混凝土结构的受力图式弄不清；在吊装、翻转、运输、安装没有操作标准；施工流程私自更改，按照设计图纸施工出现偏差，结构受力图式的改变；结构的疲劳检测没被考虑等。

（2）运行阶段。载重超标车辆同行；车辆、船舶的偶然破坏；风级过大、暴雪、地壳运动、意外爆炸等特殊情况。

外部荷载引起结构产生的次生应力造成的次应力裂缝，裂缝产生的原因如下：凿槽、开洞、设置牛腿是路桥结构中常见的几种工序，一般设计计算中很难找到契合的模型进行计算，布置受力钢筋时通常依据经验来布置。研究证实，受力构件整体在被挖孔后，应力流将会绕着孔的四周，产生极大的应力集中。在长跨钢筋混凝土连续梁中，在跨内考虑到钢筋的受力情况有时需要截断钢束，则在锚固横截面附近容易产生裂缝。另外结构的转角处、断面形状突变处也是比较容易产生裂缝的部位。次应力在实际的项目工程中是造成荷载裂缝的最常见因素。次应力裂缝大多为张拉、劈裂、剪切特性，常出现在受剪区、受拉区或者易发生疲劳破坏的部位。

2.5 地基沉降引起的裂缝

地基基础变形主要由于桥梁地基出现不均匀沉降，最终增加桥梁结构当中附加应力，容易对结构产生开裂，这种沉降原因在于桥梁施工之前对地质勘探力度不够，资料不全；或者是在进行桥梁施工过程当中结构载荷存在较大差异，无法承受不均匀沉降，在同一个桥梁当中使用不同基础也会导致裂缝产生。

3 桥梁施工裂缝处理措施

在桥梁施工过程中，混凝土的裂缝问题是不可能彻底解决的，因此一旦检测出裂缝，并通过先进的技术确定裂缝的位置和情况，须及时的制定出科学有效的措施来防治裂缝问题继续扩大，以下列举了几个施工中常用的处理措施：

3.1 优化建设标准

在桥梁单位当中，优化建设标准是减少混凝土裂缝的重要举措，它包括有以下措施：①对材料的浇灌环境进行控制。要使得被浇灌材料在处理完工之后，形成的混凝土结构温度保持稳定。不过，为了确保混凝土结构内部用料的均匀，在加工处理过程中，应该使材料相互之间完全的融合搅拌；②选择合适的振动仪器和振动时间，以确保施工过程中没有泄漏和振动；③控制浇筑层厚度和速度，以利散热；④在混凝土振动初凝前，采用二次压实和混凝土表面尽可能降低混凝土裂缝的发生率；⑤对混凝土结构的表面隔热：进行隔热是为了管控温度降低的频率，让混凝土结构内外部之间的温度差显著降低，从而确保结构的稳定性。

3.2 控制荷载裂缝

在现阶段，由于钢筋混凝土规范是基于特定的条件和功能来定的，钢筋对锈蚀具有高度敏感性，需要充分考虑裂缝控制等级。荷载裂缝控制分为三个不同层次：①严禁构件开裂。任何开裂构件的使用都会导致混凝土裂缝的扩大。②保证部件不会有压力集中。对于组件的选择要考虑不开裂性能，适用标准拉应力条件的构件强度不得超过标准。③可使用有裂纹的零件，但应在最大压力范围内使用。

3.3 控制变性裂缝

温度变化产生的温度裂缝现象，应尽量避免温度差的存在，因为一旦有洞，桥梁的安全就会受到威胁，在一般情况下，有应对这种情况的两种主要措施，一是设置孔的角度，避免裂缝，然后能增加钢筋数量。在钢筋混凝土裂缝问题，主要以阻力为主要原则，这一原则将结构的最大刚性放大并拉伸，从而避免了裂缝的产生。这一原则则是呈相反的趋势，降低整个桥梁设计的刚度并适应了地基变形。

3.3.1 降低混凝土成型时的实际温度

在夏季施工时应禁止沙子和石料被阳光直接照射，必要时喷洒细水雾。同时，保证模具内部的通风，来加快热量的散发。通过某些缓凝减水剂的渗透来避免水化热的集中产生。

3.3.2 加强施工当中的温度控制

桥梁施工过程当中需要将各项条件、空气湿度、温度材料性能对混凝土影响进行分析，采取最佳解决方案，这样才能避免出现裂缝。混凝土浇筑后要进行保温和长期养护，缓慢降温可避免混凝土内外温湿度的突然变化。同时，要加强温度控制，及时调整保湿养护的措施。

3.3.3 改善具体的约束条件

进行分层浇筑，合理设置一些施工缝和后浇带，这样既可以放宽具体的约束条件，又可以减少水化热的聚集现象。

3.4 完善裂缝修补和处理

桥梁从设计之初到使用的整个过程内都需要将裂缝问题纳入重点监测项目当中，在对桥梁养护、检查、维修当中这些都是必要工作步骤，一旦桥梁出现裂缝需要及时修补，避免产生更大裂缝，桥梁裂缝修补法中嵌缝封堵法、灌浆被广泛使用，而表面修补法在不影响桥梁整体结构当中是成本比较低，所以根据桥梁裂缝大小及作用选择最佳修补方法。桥梁裂缝修补如图1所示。

图1 桥梁裂缝修补

4 结束语

总之，混凝土裂缝是结构中常见的现象，裂缝可能导致施工质量的下降，为了提高施工质量，使施工质量得到全面提高，需要在施工过程中对裂缝问题进行进一步的研究。我们在以后的研究中，必须积极加强对混凝土施工质量的要求，并进行严格把关。这样才能在很大程度上达到对混凝土施工裂缝的控制。混凝土施工裂缝的预防与控制工作不仅要严格保证混凝土结构满足强度要求，还要保证温度的稳定性，还应加强原材料的准备工作，对绝热温度进行严格控制，以及实时维护，以确保混凝土高质量、高效率的施工。