道路桥梁设计问题与施工裂缝成因

刘焕俊

（海阳市公路工程处，山东 海阳 265100）

1 道路桥梁设计问题的成因分析

1.1 理论体系不完善

完整的道路桥梁设计方案是建立在完善的理论体系支撑上的，道桥设计师只有将理论知识和设计经验、建设环境有效结合，才能保证道路桥梁建设的科学合理性。但目前我国的道路桥梁设计还缺乏完善的理论体系支持，一方面由于建筑企业快速发展，整个建筑市场的竞争压力过大，各个企业之间无法形成可行的沟通机制，另一方面由于近年来道桥建设的施工规模不断扩大，设计者面临的地质结构和施工条件更加复杂，造成了相关理论知识的缺失。因此，在施工企业沟通不充分、施工环境复杂的情况下，道桥建设领域的理论体系建设面临着极大的困境。

1.2 道桥设计理念落后

目前部分地区的道桥设计还受到传统设计理念的影响，对新方法、新技术的应用度不高。理念的落后主要体现在以下几个方面：

一是部分道桥设计者出于资金、人力和时间等方面的考虑，没有根据新的建设需求设计与时俱进的施工方案，而是沿用已有设计方案或直接在原有方案上进行修改，这种设计思路在很大程度上限制了道路桥梁设计的革新。

二是部分道桥工程承建企业为了节约成本，降低道桥建设的风险，依旧选择使用传统的设计方案，使得道路桥梁的建设始终停留在原来的层面，无法促进道桥建设领域的发展。

三是目前道桥建设的科学研究者与实际设计者之间存在着一定的隔阂，先进的科研成果无法被设计者有效吸收，实际的设计情况也很少被科学研究者了解，从而阻碍了他们双方的相互促进和发展。

1.3 忽视道桥设计的持续性

道路桥梁的建设不是一朝一夕的工作，而是关于国家和社会永续发展的重要基础建设。道桥设计者在设计道桥施工方案时，要充分考虑到道路桥梁后期的使用、维护和修理，才能最大限度地提高道路桥梁的使用效益。要保证道路桥梁运行的长久性，首先要设计好道路桥梁的结构框架，才能保证各个部件的持久运行。但目前的道桥设计中对道路桥梁的结构、桥梁的桥面结构等方面的关注度不高，导致道路桥梁在实际运行中出现耐久性差、易损坏等不足，对桥梁道路的稳定性和交通运行的顺畅性都有很大影响。

2 道路桥梁设计问题的解决措施

2.1 完善道桥设计理论体系

要完善道路桥梁设计的理论体系建设，首先加强各个道桥建设企业、组织之间的沟通交流，相关机构和协会要发挥行业带头作用，积极展开各种交流会、研讨会，从而促进行业内的理论交流和知识融合，促进道路桥梁设计的创新发展。其次，相关设计者也要加强对各种道路桥梁的勘测检查，灵活吸收其他道桥设计的经验，在实践中积累理论知识，促进道桥设计在理论水平上的进步。最后，设计者在设计中也可以使用各种现代化电子设备，在虚拟环境中提高对理论知识的应用，从而提高各种理论知识的使用力度。

2.2 更新道桥设计理念

不断吸收新的设计思维，融合多种科学、先进的设计理念，以便使道桥设计符合当前社会经济发展的需要。对于道桥设计者来说，要不断加强各种先进知识和技术的学习，反复研究国内外道桥建设的优秀案例，总结出当前道路桥梁设计的新方向和新方法，才能摒弃传统落后的设计观念，实现设计水平的飞跃。对道桥承建企业来说，要突破狭隘的经济成本眼光，而从企业和社会的长远发展角度出发，尝试新的道桥设计方式，在成本和预算允许的情况下最大限度地提升道桥设计的质量，以此保证企业的长期可持续发展。

2.3 提高道桥结构设计的重视程度

道路桥梁的结构好坏是决定道路桥梁能否长久运行的关键。道桥建成后由于自然环境和车辆行路压力等原因，会出现损坏、老化等现象，而一个符合道桥建设地质情况、车流密度和自然环境的道桥结构，能够最大限度地提高工程的使用年限，减少工程的维护成本，提高道桥建设的有效性。因此，道桥设计者要重视道路桥梁的结构设计，在设计中考察施工地的实际情况，准确计算道路桥梁的结构比例，以提高道桥结构的稳定性。

此外，道桥设计者也要根据实际情况选择合适的结构材料，保证道桥结构能够应对当地的地理气候。例如，在降雨量较多的地区，设计者可以在道桥设计中将碎石层作为道桥的基础结构，减少雨水对道桥的腐蚀，提高道桥的使用寿命。

3 道路桥梁施工裂缝的类型

3.1 八字型裂缝

在道路桥梁的施工中，工程主体结构的材料配比是工程结构持久运行的关键。而工程主体结构一般由钢筋混凝土组成，施工时需要根据施工地点的地质条件和地理环境选择合适的水泥、砂石料配比，才能保证结构的稳定。如果水泥于砂石料的配比不合适，就会使道桥施工出现形变或沉降问题，形成八字形裂缝。

3.2 X型裂缝

X形裂缝的形成较为复杂，这种裂缝一般不会在道桥的中心部位出现，而多出现在桥梁中桥墩和桥面的连接点等位置。道路桥梁建成后，可能受自然环境和气候变化的影响，使桥梁发生热胀冷缩的变化，影响桥墩和桥面的连接，从而形成X型裂缝。

3.3 垂直型裂缝

垂直型裂缝是受道桥其他裂缝的影响产生的，当道桥出现裂缝而没有被及时处理时，就会引起更为严重的垂直型裂缝。因此，在桥梁中出现裂缝时，就要对裂缝进行及时修补，一旦忽视早期裂缝，就有可能引起更多的裂缝，从而增加道路桥梁的不稳定性。

3.4 水平型裂缝

水平型裂缝主要是由于道桥路面的载荷压力过于集中而引起的。这种裂缝一般产生于道路桥梁的水平面，多在道路桥梁的施工中就可以被发现，因此道路桥梁的建设者在施工中就要注意裂缝是否出现，一经发现就要及时进行处理，以免形成更大的裂缝。

4 道路桥梁施工裂缝的成因分析

4.1 由于道桥荷载问题形成裂缝

道路桥梁在使用时不仅要承受自身的压力，还要承载车辆的压力，如果在道桥的设计和施工中没有对道桥荷载能力进行准确的测算，会使道路桥梁在长期的使用中出现变形的情况，从而在路面产生凹凸不平和裂缝的现象。道路荷载问题形成的外部因素有两种：一种是受直接应力影响而形成的裂缝，道桥工程在设计初期可能未对道桥荷载进行有效的核算，使实际的荷载数值比设计中的荷载数值更小，从而出现了裂缝；另一种是由于施工阶段对道路桥梁的开洞和凿槽不够重视，使建成后的桥梁荷载量与计划荷载量不一致，从而形成的桥梁裂缝。此外，在施工中碾压工作不达标、大量建筑材料的堆积也可能使道桥的荷载超标，从而使道路桥梁出现裂缝。

4.2 由于混凝土热胀冷缩形成的裂缝

目前的道路桥梁建设一般都将混凝土作为主要材料，而混凝土具有一定的热胀冷缩效应。由混凝土浇筑而成的道桥可能随着温度的变化发生结构的转变，从而破坏原有的道桥结构，出现裂缝。混凝土的这种热胀冷缩效应虽然会受到混凝土自身结构的限制，但也具有一定的局限性，在某些极端的情况下可能直接破坏混凝土的自身结构，形成比较严重的裂缝。例如，在桥梁路面所处的地域温度骤然变化时，桥梁路面的混凝土结构无法适应极大的温度落差，环境的温度应力超过混凝土的结构约束，就会产生裂缝。目前我国道桥建设中所面临的温度问题还十分严峻，部分工程就算对施工工地的地质、地形和环境进行了全面的检测，挖掘出温度变化产生裂缝的原理，也很难采取有效的措施控制混凝土裂缝的出现。

4.3 由于混凝土收缩形成的裂缝

混凝土由砂石、水泥混合而成，在从半液态到固态的转变中会改变其原有的结构，从而产生收缩现象。水泥也可能产生水化热反应，使混凝土原有的水含量快速减少，从而改变混凝土结构，形成裂缝。这种现象不仅出现在混凝土的硬化状态下，在混凝土未硬化时也会出现。混凝土的塑性收缩特性会使道路桥梁的整体体积变小，原有的道桥结构发生改变，从而产生大量的裂缝。道桥施工人员在施工中要根据混凝土的这一特点确定道桥建设的步骤程序，在混凝土浇筑工作与下一步工作之间要留出合适的时间进行观察检测，以保证道桥路面的混凝土配比适用于当地的环境。

4.4 由于材料质量问题形成的裂缝

在道路桥梁的建设中，施工材料的质量是决定施工项目质量的首要因素。目前道路桥梁建设的材料主要是由砂石、水泥、骨料组合而成的混凝土，混凝土材料的选取标准、配制比例以及验收标准都对道路桥梁建设的质量有直接影响。在施工材料的准备阶段，施工人员要充分考虑施工地的自然地理环境，控制好水分与添加剂的使用。如果没有合理控制好施工材料中的水分配比，有可能因为混凝土水分过多而降低结构的不稳定性，从而使道路桥梁出现裂缝。而在使用添加剂时，施工人员要做好各种成分的控制工作，在合适的时机添加合适的剂量，尽量减少各种成分间的化学反应，从而提高道路桥梁的建设效率。

5 道路桥梁施工裂缝的解决措施

5.1 对施工进行合理布局

道路桥梁的建设具有一定的整体性和衔接性，需要在施工前做好对某一区域的整体规划，提升交通运输系统的有效性。施工裂缝的出现在某些程度上是由于对施工场地的了解程度不够，没有根据地质、地理条件选择合适的施工方式和施工材料。因此，要减少道路桥梁建设中裂缝的发生频率，就要在施工前勘测施工场地，根据实际需要设计整体布局，对道路桥梁的布局、结构和材料进行系统的规划，保证建成后的道桥具备足够的荷载力和稳定性。对施工进行整体布局时，不仅要考虑道桥建设自身的需要，也要对周围的居民分布情况、车辆流动量等因素进行仔细勘察，确保道桥有足够的能力保证交通运输的顺利进行。

5.2 对材料进行有效控制

材料不恰当所引起的道桥施工裂缝问题最为常见。由于材料选择需要考虑的因素众多，所产生的影响也最大，因此在道路桥梁的施工中，施工人员要严格按照规定的标准选择材料，并根据施工实际情况选择合适的配比方案，以保证施工的有效性。在道桥施工的材料选择中，施工人员要对材料的来源和材料的等级进行有效的筛查，特别要严格地筛选水泥的等级，因为水泥的质量直接决定了混凝土的整体性能，决定整个道路桥梁建设的稳定性。在道桥施工的材料配比中，施工人员要注意各种材料能够引起的混凝土质量和稳定性的变动，要避免各种混合材料在使用和凝固时出现化学反应，以减少道桥施工前后的差异。

5.3 对施工温度进行适当调配

道路桥梁出现裂缝的主要原因之一是混凝土填装前后的变化，而温度是影响混凝土结构的重要因素。在道桥的建设中，施工人员要加强对现场温度的控制，防止道桥施工中温度的急剧改变。一般来说，道路桥梁施工的温度控制在25℃以内最佳，这时的混凝土具有一定的稳定性，能够有效避免裂缝现象的发生。在实际的施工中，施工人员要提前测定施工现场的温度和天气的变化，根据不同的天气情况采取不同的措施。例如，在天气炎热时，施工单位可以通过测温装置随时对现场温度进行检测，并通过喷雾装置调节施工现场的温度和湿度，也要调节混凝土浇筑的速度和厚度，防止在高温状态下产生强烈的水化热现象。

5.4 对施工中产生的裂缝进行及时处理

道路桥梁施工中可能由于规划、材料或操作的失误产生一些裂缝，这时要对产生的裂缝进行及时的处理。道路桥梁的施工具有整体性，局部位置出现裂缝可能影响其他地方的结构稳定性，从而衍生出更多的裂缝。因此，在施工中发现裂缝之后要及时进行处理，避免产生更严重的裂缝，一般可以采用灌浆法、嵌缝法和表面修补法处理道路桥梁施工中出现的裂缝；灌浆法是指在出现的裂缝中注入特殊材料，使裂缝重新黏合起来，一般采用水泥浆、环氧聚合物和甲基丙烯酸酯等材料。嵌缝法则是将裂缝进行开掘，然后填充一定的材料，这种方式能够保证道桥的外观不受影响。表面修补法是指在道路桥梁的表面填涂材料，这种方法的应用最为常见。

6 结语

总而言之，新的时代发展阶段给道路桥梁的建设提出了更多的要求，相关部门和企业要主动探索目前道桥建设存在的问题，并采取一定的措施加以解决。在道路桥梁的设计方面，工程设计人员要革新设计观念，注意构建设计理论体系，重视道路桥梁的稳定性；在道路桥梁的施工方面，施工人员要对道桥裂缝的类型和原因有全面的了解，在施工中注意施工的整体布局、材料选配、温度调控和裂缝修补，保证道路桥梁的长久运行。