高速公路桥梁梁板裂缝的原因及施工技术研究

张玉江*

（中交一公局第七工程有限公司，河南郑州，451450）

引言

近年来，大量的桥梁在我国各个城市修建起来，起到了改建或者扩建城市道路的作用。混凝土裂缝出现在桥梁建造和施工过程当中是很常见的问题，只是有的裂缝小到肉眼看不到或者细小到不足以影响桥梁结构的安全使用，在外界的作用条件下有的裂缝还会继续扩大或外延，造成对混凝土桥梁刚度和强度的不利影响。必须进行严格的相关控制，全面分析产生裂缝的原因，采取相对应的控制措施，加强预防。

1 裂缝成因

1.1 荷载因素

施工的过程是导致荷载裂缝出现的主要时间段，施工的机具、材料等不加以限制的随意堆放，桥梁结构和受力的特点在没有被施工人员完全的了解的情况下，施工过程当中进行随意的翻身、起吊、运输、安装；施工的工程不按照图纸准确进行，或者施工顺序的随意调整，桥梁的受力模式受到随意的改变，疲劳强度验算没有在桥梁结构的机器下进行等。在设计计算的阶段：计算结构的时候缺算、漏算等情况：不合理或者不科学的计算模型，使得受力假设的结构与实际不匹配，内力和配筋的错误计算结果，结果的安全系数没有达标，没有将施工的可能性考虑到设计结构当中；设置较少或不足的钢筋造成了结构刚度的不足。

1.2 操作不当

在桥梁预应力施工过程中，施工操作不按照设计规范进行，未达到规范或设计要求的构件混凝土龄期、弹模、强度等，提前张拉或者超张拉未经设计单位认可，同时不按照设计图纸的要求，随意改变顺序张拉，从而引起了混凝土结构的局部裂缝或者破坏性的裂缝。

1.3 温度原因

热胀冷缩是混凝土的物力特性之一，当桥梁的外部环境或者结构内部的温度发生改变，混凝土将会改变形态，倘若变形遇到了相应束缚，那么结构内就会出现应力，温度裂缝会在应力超过混凝土抗拉强度的时候产生。温度应力在部分大跨径桥梁中可以达到甚至超越荷载应力。随着温度的变化而相应的扩张或者收缩是温度裂缝与其他裂缝的主要区别特征。引起温度变化的主要施工原因有：

（1）水热化。大体积的混凝土在施工过程当中，尤其是在浇筑之后因为水泥的水化热，导致了内部温度的升高和内外大差距的温度，最终使得裂缝出现在混凝土的表面。

（2）施工措施在蒸汽养护或者冬季施工过程当中的不够合理，裂缝就容易在混凝土骤冷骤然、室内外温差大的情况下发生。

（3）预制梁的时候安装横隔板，支座预埋钢板，或者在焊接调平钢板时，不恰当的焊接措施，容易导致受热暴涨开裂。张拉预应力构件时运用电热法会使预应力的钢材温度升到很高，同时造成混凝土的构件开裂。

（4）由于在夏季施工时温度环境高，不及时在混凝土浇筑后进行养护或覆盖保湿会造成长短、宽窄不等的裂缝出现在混凝土表面。

1.4 冻胀裂缝

低于零度的大气气温环境，使造成冰冻出现在吸水饱和的混凝土的出现，流动的水变成冰，导致9%的体积膨胀。同时过低的气温下，混凝土凝胶孔在微观结构中的迁移以及再分布，造成了渗透压导致了混凝土的膨胀了增加，同时强度减弱最终引起裂缝。受冻最严重的情况发生在混凝土初凝的时候，成龄后的受冻达到了30%-50%的混凝土强度损失。倘若不积极采取保温措施应对应力孔道灌溉后，冬季施工可能引发沿管道方向的冻胀裂缝。所以必须采用相应措施保证当温度低于5度时混凝土不受冻。发生冻胀破坏的必要条件是温度低于零度且混凝土吸水饱和。当混凝土的骨料空隙多且吸水性强；骨料中含义杂质过多的泥土，大比例的混凝土水灰比及不密实的振捣；不到位养护造成的早期混凝土受冻等，均是混凝土冻胀裂缝出现的可能因素。为保障在低温或负温条件下混凝土硬化，在冬季施工时应采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法等养护方法或者将水中拌入防冻剂到混凝土当中去。

1.5 基础变形

当不够准确的地质勘查和实验数据收集使用，差异巨大的地基地质与结构荷载，大差距的相邻结构类型基础、基础置于滑坡体或者溶洞或者活动断层等不良地质、施工前压实对现浇梁板支架不足或者支架的刚度不够当支架下沉不均匀时，都会引起基础不均匀沉降或者位移。基础竖向的不均匀沉降或者水平方向的位移，会使结构当中出现一定的附加应力超过混凝土结构的抗拉能力，最终导致结构开裂的现象发生。

1.6 材料质量

水泥、砂、骨料、搅拌和水以及一定的外加剂是混凝土的主要组成部分，如果采用不合格质量的混凝土材料，也可能会引起裂缝结构的发生。

太小的砂石粒半径、不良的级配，或者大的空隙率，都会增加水泥和拌和水量，耽误混凝土强度，加大混凝土的收缩。倘若采用的特细砂超出了规定范围，会导致严重的后果。高含量的云母在砂石当中，会降低水泥及骨料的粘合力，削弱混凝土的强度。含泥量高的砂石，会导致水泥及拌和水用量的增加同时会减弱混凝土的强度、抗冻性、抗渗性。过多的有机质和轻物质在砂石当中，将会拖累水泥的硬化过程，削弱混凝土的强度，这在早期显得尤为明显。在硼化物与铝酸三钙的化学反应下，会膨胀2.5倍的体积。杂质含量高的水和外加剂、氯化物等会造成大程度的钢筋腐蚀影响。采用含碱的物料造成碱骨料的一定影响，会引起混凝土的裂缝由内到外产生。

1.7 施工工艺

不合格的施工工艺，不严格控制质量的施工，会产生各种横纵的、斜向的、表面的深入的、贯穿各处的裂缝。那些细长薄壁的结构出现缝隙会尤为明显。由工艺造成的常见裂缝有：

（1）过厚的混凝土保护层，或者已扎绑的上层钢筋遭到乱踩会减小构建的有效高度，形成与受力钢筋垂直方向和混凝土表面的裂缝。

（2）不密实、不均匀的混凝土振捣，导致蜂窝、麻面、空洞的出现，最终构成裂缝的起源点钢筋的腐蚀。

（3）快速的混凝土浇筑，低流动性的混凝土，硬化前由于混凝土尘实不足，尘实过大的硬化过程，裂缝特别容易发生在浇筑的数小时后，这也称作为塑性收缩裂缝。

（4）在初期养护时急剧干燥混凝土。

（5）在混凝土施工过程当中采取泵送，保证流动的混凝土，加大水和水泥的使用量。或者因为其他因素的增加了水灰比，造成了硬化时混凝土凝结收缩量的增加，导致了不规则的混凝土裂纹。

（6）分层或者分段浇筑混凝土时候，处理不干净接头部位，并且多次浇筑接缝处同样强度的水泥砂浆，裂缝容易在新旧混凝土或施工缝隙之间出现。

（7）装配式结构，在构件的运输、堆放时，不处于一条垂直线上的支承垫木，或者过长的悬臂，在剧烈的颠簸发生在运输过程当中；不恰当位置的吊装，构件较小的T梁等侧向刚度，加固措施不可靠的侧向等，都会导致裂缝的产生。

（8）铺装桥面层的施工过程当中，由于处于上下两层接缝处的混凝土处理不够清洁到位，存在油污、砂子、混凝土浮浆、没有按照要求支垫的桥面钢筋网片，不密实的振捣等等情况。

1.8 断开裂缝

混凝构件上的受拉时候，在截面上发生的裂缝也称之为断开裂缝。这一类型的裂缝是在荷载作用下受到拉构件下发生的，同时会随着正截面外延。小荷载时，共同受拉下的混凝土和钢筋，构件状态处于没有开裂的状态；加大的荷载，达到抗拉强度上线的混凝土从而开裂，混凝土退出了工作，钢筋开始承受全部的拉力，这就导致了裂缝的出现。强大的负荷下，达到钢筋的流限，加大了钢筋的延伸率，这时的构件濒临破坏的临界点。

2 结束语

总而言之，桥梁从设计、施工、监管以及运营方面都牵涉颇多，各种各样的原因导致在桥梁结构的施工过程当中出现裂缝。同时裂缝出现的形式也是千奇百怪、五花八门的。因此，只有全面确切的了解裂缝出现的原因，才能够采取科学、合理、恰当的措施在施工过程当中，严格控制材料的质量问题，运用恰当、合宜的施工工艺、技术，增强施工现场的管理，结合现场的各种条件、材料特点、周遭温度等多种外部因素、可变因素，选择最为科学合适的手段、措施，就能有效防止、控制产生有裂缝的现象，保证整体工程的内在质量以及外部质量，保证桥梁结构建筑的安全、合理构建。

[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

[2] 《公路桥梁施工技术规范》JTG/TF50-2011 中华人民共和国交通部发布.

[3] 《公路工程管理务实》全国一级建造师职业资格考试用书(第三版).

[4] 《混凝土质量控制标准》GB50164-2011.

[5] 冷云开.高速公路桥梁梁板裂缝的原因及施工技术探讨[J].低碳世界,2015(13):246-247.