道路桥梁施工中出现裂缝的原因分析

徐学莲

【摘要】论文基于道路桥梁施工裂缝的不良影响展开分析，同时讨论了道路桥梁施工裂缝的形成原因，如荷载过大、温度变化、水化热影响、施工材料质量问题等，通过研究优化结构设计、加强施工材料管理、温度控制、加强施工图纸管理、确保混凝土浇筑质量、防止钢筋锈蚀、施工养护等措施，其目的在于降低道路桥梁施工裂缝发生概率，延长道路桥梁工程的使用寿命。

【关键词】道路桥梁工程;施工材料;施工质量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.08.074

引言：

在道路桥梁工程施工中，裂缝病害属于常见的施工问题，该问题的存在不仅会影响道路桥梁的综合性能，缩减道路桥梁工程的使用寿命，而且也会增加车辆行驶风险，威胁驾驶员生命安全。基于道路桥梁施工裂缝形成原因，拟定可靠的预防措施，可以尽可能规避道路桥梁裂缝问题，延长道路桥梁工程的使用寿命。

1、道路桥梁施工裂缝的不良影响

1.1影响内部构件质量

道路桥梁施工裂缝的出现会让雨水、空气中水分逐渐混入到结构中，从而对钢筋结构、路面基层、沥青层产生腐蚀作用。而碱性混凝土的钝化作用、路面基层矿物也会在二氧化碳、水、氧气作用下逐渐失效，造成结构出现腐蚀问题，使结构强度逐渐下降，从而导致整个道路桥梁工程综合强度下降。并且裂缝处结构综合强度的下降，也会打破整个结构应力分布的平衡状态，裂缝位置也容易成为应力集中的部位，而其他位置的构件也会受到影响，从而降低了构件应用质量，影响到道路桥梁工程的使用寿命。

1.2造成渗水

道路桥梁工程裂缝问题的出现，也会带来渗水问题。道路桥梁裂缝可以分为宏观裂缝与微观裂缝两种，裂缝的出现也破坏了整个结构的完整性，此时水体会沿着裂缝逐渐下渗，并且对混凝土、沥青面层内部、路基进行侵蚀，这样使得结构的抗渗性不断下降，最终导致道路桥梁结构渗水问题。而且施工裂缝也会在荷载、温度作用下深度和宽度也会不断增大，例如，在结构位置很容易出现穿透性裂缝，这样结构也容易出现渗水问题，缩减道路桥梁工程的使用寿命。

1.3引发混凝土结构碳化

混凝土碳化是结构出现的一类化学腐蚀，其原理在于空气中的二氧化碳借助裂缝进入到混凝土内部，和混凝土中的碱性物质产生化学反应，从而将碱性物质转换为了碳酸盐与水，从而导致混凝土的碱性水平下降，即混凝土出现了碳化问题。在碳化厚度超出混凝土保护层厚度后，那么在水与空气的作用下，混凝土对于钢筋的保护作用也会消失，从而导致钢筋出现锈蚀问题。但混凝土的碳化作用并不会直接导致结构性能劣化，但也是需要注意的问题。

2、道路桥梁施工裂缝预防

2.1明确施工裂缝种类

施工过程中。可以根据跨度作为评估指标，将裂缝分为两类，第一类统称为宏观裂缝，指的是裂缝宽度平均值超过 0.05mm 或裂缝宽度在 0.2mm～0.3mm 之间，但裂缝不会再扩大。另一类统称为微观裂缝，指的是肉眼无法直接观察到，但实际存在，这类裂缝在设计标准规定以内，不影响正常使用。道路桥梁结构中的各个构件允许的最大裂缝宽度标准如表1所示。

2.2预防裂缝的意义

按要求进行裂缝预防处理，能够提高结构的完整性，基于道路桥梁工程施工环境的基础情况，拟定相匹配的裂缝预防措施，能够最大限度的减少结构裂缝数量，从而让结构形成一个整体，确保结构应力分布的均匀性，以满足建筑规范荷载要求。延长结构的使用寿命，施工裂缝的出现将直接影响到混凝土结构的使用寿命，如混凝土碳化作用、渗水作用等情况都会加快结构的腐蚀速度。而预防裂缝措施的应用，可以降低外部环境条件对于混凝土结构的腐蚀作用，从而使结构可以在较长时间内维持在较为稳固的状态，提高工程的耐久性。减少养护成本支出，目前道路桥梁工程的设计寿命均在100年以上，部分道路桥梁工程设计寿命超过150年。在道路桥梁工程投入到使用后，也需要定期进行养护，这样也可以及时解决施工问题，确保道路桥梁工程运营环境的安全性。施工裂缝作为危害性较大的施工问题，做好相应的预防处理工作，可以在一定程度上减少后期养护成本支出，提高道路桥梁工程所带来的综合效益。

3、道路桥梁施工裂缝形成原因

3.1荷载过大

在道路桥梁施工裂缝的形成原因中，荷载过大属于非常常见的影响因素，荷载裂缝示意图如图1所示，该因素产生的影响主要体现在以下几方面：（1）道路桥梁工程施工过程中，会使用到总量较大的钢筋材料、混凝土材料、沥青材料等，这些材料本身具备较大重量，在结构施工后也会产生自重荷载，如果结构的自重荷载超过了道路桥梁工程的预计承受荷载，那么在荷载作用下也会导致施工裂缝的发生。（2）道路桥梁工程投入使用后，主要服务于区域之间的经济交流，在社会经济快速发展的背景下，区域之间的经济交流频繁度也在提高，即道路上通行的车辆总数也在增加，在此情况下，道路上所产生的荷载总量也在增加，在车辆荷载和结构自重荷载的共同作用下，也容易带来道路桥梁结构裂缝问题，如沥青路面开裂、桥体裂缝等，从而威胁到道路桥梁工程使用安全性。

3.2温度变化

进行道路桥梁工程施工时，混凝土结构性能直接影响到整个工程的韧性与稳定性。混凝土结构中水泥是主要施工材料，同时也充当粘合剂的作用。在凝结过程中如果外界温度和内部温度之间的温差大于10℃，此时混凝土结构内部也会出现收缩力，并且内部也会产生较大应力，致使混凝土无法形成完整结构，从而导致混凝土结构内部出现空鼓问题。而且在结构拉应力的作用下，结构也会容易出现结构裂缝，此时也将影响到结构的荷载性能，影响到施工活动的顺利進行。在路面铺设时多使用沥青材料进行铺设，在铺设时沥青温度过高或过低，都将影响到沥青铺设结果的合理性。例如，在冬季进行桥梁路面施工时，外部气温相对较低，如果沥青拌和料温度较低，并且在运输时没有做好保温措施，导致沥青温度逸散到外界，运输到现场时核心温度小于120℃，那么此时进行摊铺时，也将直接影响到沥青材料铺设质量，影响到最终的铺设效果。

3.3水化热影响

在章节3.2中已经提到过，混凝土在凝结过程中会产生较多的水化热，如果未能合理的处理水化热问题，也将导致混凝土裂缝问题。基于以往应用经验可以得知，混凝土凝结过程中产生的水化热总量，如果其对外逸散速度小于混凝土材料的凝结速度，那么此时释放出的热量会堆积在混凝土内部，使混凝土出现不断变形的情况，从而导致施工裂缝灾害。在道路桥梁工程的现浇结构中，单次浇筑的混凝土总量较多，因此混凝土对外逸散热量时所需的时间也更长，如果在混凝土凝结过程中，没有预留出足够时间进行养护，这样也造成混凝土过早终凝的情况，那么混凝土凝结时产生的水化热，也会堆积在混凝土内部，在热胀冷缩作用下，导致混凝土结构出现收缩裂缝的问题。

3.4施工材料质量问题

除上述提到的影响因素外，施工材料质量也是导致混凝土施工裂缝问题主要原因。该问题主要体现在以下几方面：在拟定混凝土施工原材料采购计划时，未对现场实际情况进行考量，使得材料采购计划中的相关内容，和实际作业要求存在脱节，如使用了水化热过高的水泥材料、含泥量较大的集料等，这样也使材料初始质量不满足作业要求，进而影响到混凝土浇筑质量，导致施工裂缝问题。道路桥梁工程作业期间为了减少总成本支出，单次采购的材料总量较大，而这些材料在长期未使用情况下很容易出现变质问题，由于现场材料管理体系完善度较低，导致了变质问题的混入，这样也造成浇筑质量的不合规，从而降低施工裂缝病害的发生概率。

4、道路桥梁施工中裂缝预防

4.1优化结构设计

通过优化结构设计，能够避免混凝土结构应力集中的情况，从而减少荷载裂缝问题。从实际应用情况来看，应注意以下内容：对道路桥梁工程所在区域的基础资料进行整理，包括交通环境、气候环境、地质环境等，对于获取资料进行综合整理，以此来作为道路桥梁工程结构设计时的重要参考。利用BIM技术来建立道路桥梁工程模型，并且在计算机软件辅助下可以对结构应力分布情况进行直观了解，并且可以利用软件来完成结构荷载、承载强度等内容计算，根据所得到的计算结果来优化现有结构，这样也可以充分避免结构应力冲突问题，提高结构设计结果的合理性。

4.2加强施工材料管理

通过加强施工材料管理，可以减少材料质量带来的负面影响，也为后续施工活动的展开创造有利条件。从实际作业情况来看，第一，在设计方案的拟定中需做好深度分析，利用BIM技术建立的工程模型，来确定道路桥梁工程各结构强度要求，并以此来拟定可靠的材料采购计划，在计划中需要细化材料参数，优选水化热较低的水泥材料，并且也需遵循采购计划中的相关要求落实采购任务，以提高材料采购结果的可靠性。第二，完善施工材料质量检查计划，可细分为材料进场前复检、材料使用期间抽检、长期未使用材料应用前复检等内容，以长期未使用材料应用前复检制度为例，对于超过三个月未使用的施工材料，需要做好质量复核工作，已经变质的材料不允许使用，以确保施工结果的可靠性，减少施工裂缝问题。

4.3温度控制

做好温度控制工作，能够减少温度带来的负面影响，降低施工裂缝问题的发生概率。在混凝土施工过程中，需做好浇筑温度的控制工作。通常情况下，在混凝土浇筑时外部温度应控制在5℃-35℃，例如在夏季施工时应挑选傍晚、清晨等时间段进行混凝土浇筑，并且拌和用的石子和模板也会提前用水进行降温，从而降低浇筑时温度环境带来的影响，减少混凝土裂缝问题。做好浇筑后温度的控制工作，道路桥梁工程混凝土结构的养护周期不少于14d，期间外部环境温度也处于较大 的波动性，因此也需要根据温度波动情况来调整养护措施，确保结构内外温度差控制在10℃以内，从而确保混凝土浇筑结果的可靠性，减少温度裂缝问题。

4.4加强施工图纸管理

通过加强施工图纸管理，可以提高施工过程的有序性，减少施工变更引起的质量问题。从实际应用情况来看，在具体作业活动中，做好施工图纸的审核工作，施工图纸在应用前都需要利用“双审”制度来进行检查，即先由设计单位进行自查，确定没有问题后再提交给审核单位进行审查，针对性改进其中存在的问题，直到满足要求才允许施工。做好施工图纸的深入分析，了解不同施工环节需要注意的内容，借助建立的模糊分析模型来整理可能导致施工裂缝出现的因素，提前拟定处理措施和应对措施，以此来减少施工问题，提高工程項目的施工质量。施工活动开始前，技术人员也需要和施工人员进行技术交底，帮助施工人员明确各施工细节，从而有目的开展施工活动，降低施工问题的发生概率。

4.5确保混凝土浇筑质量

确保混凝土浇筑质量，能够有效避免施工裂缝问题，提高混凝土结构的成型质量。从实际应用情况来看，在具体管理活动中也需注意以下内容：在道路桥梁工程施工中，所需要浇筑的混凝土总量较多、综合强度较大，因此为了避免混凝土浇筑时出现离析问题，注浆管端口和浇筑面之间的距离应控制在2.0m以下，同时避开钢筋、螺纹管等结构，避免混凝土产生的冲击力损坏这些结构。在混凝土浇筑环节，需采取分层浇筑的方式进行作业，相邻浇筑层之间的时间间隔不能超过60min（夏季应控制在45min内），以此来提高混凝土浇筑结果的完整性。在混凝土浇筑活动中需要秉持“由下至上”、“由中间向两侧”的顺序进行浇筑，过程保持运输浇筑的状态，并且在浇筑后及时进行二次抹灰处理，以确保混凝土液面的平整性。

4.6防止钢筋锈蚀

在应对钢筋腐蚀问题时做好钢筋材料的检查工作，对于钢筋存在的锈蚀问题，需要及时进行处理，并且在钢筋绑扎前也需要再次进行检查，清除掉锈迹后再进行绑扎作业。如果发现锈蚀比较严重的钢筋，也需要及时进行更换，或在性能评估后对其进行降级使用，以减少钢筋锈蚀带来的负面影响。在钢筋组装过程中，也需要做好钢筋组装位置、垫块安装位置的检查工作，将钢筋和模板的距离控制在合理范围，避免距离过近出现钢筋露出问题，对于发现的露筋问题也需要及时作出处理，以减少钢筋腐蚀带来的负面影响。

4.7施工养护

除上述提到的预防措施外，在实际应用中也需做好施工养护工作。在养护过程中做好混凝土内部降温处理，例如在夏季进行施工时会在浇筑位置提前布置冷却管，其降温速度控制字啊1.0～1.5℃/d，对于强度超过C40的结构，冷却管降温速度应调整到2.0～3.0℃/d，以起到良好的降温功能。等待混凝土完成振捣处理后，需要在表面覆盖塑料薄膜和保温材料，每日按要求进行洒水，维持混凝土表面湿度，同时将养护周期调整到14d以上，提高结构成型质量。

结语：

综上所述，优化结构设计能够避免混凝土结构应力集中的情况，加强施工材料管理，可以减少材料质量带来的负面影响，做好温度控制工作，能够减少温度带来的负面影响，加强施工图纸管理，可以提高施工过程的有序性，确保混凝土浇筑质量，能够有效避免施工裂缝问题。基于道路桥梁工程施工裂缝产生原因，拟定可靠预防措施，对于降低施工裂缝发生概率，延长道路桥梁工程使用寿命有着积极地促进作用。

参考文献：

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