桥梁施工中裂缝成因分析及预防对策

吕文博

（中建路桥集团有限公司，河北 石家庄 050000）

1 工程概况

某公路工程全长12.8km，设计行车速度70km/h，该工程分为A、B 两个标段施工，每个标段中均包含有1 座桥梁。桥梁为混凝土简支箱梁结构，其中A 标段桥梁先行施工并投入使用，经过几个月的运行，检测得知A标段桥梁存在裂缝问题，严重影响使用安全，为避免B标段桥梁后续施工中出现同样的情况，决定对桥梁施工中裂缝的成因及防治措施进行分析，同时将A标段桥梁裂缝进行处理，保证工程整体的使用安全。

2 桥梁施工中裂缝成因分析

2.1 裂缝的危害

（1）桥梁裂缝问题的出现会对桥梁带来巨大的危害，其最为严重的危害主要包括2项，分别为渗透危害和腐蚀危害。其中渗透危害主要是对桥梁结构的损害，由于裂缝的存在，当遭遇雨雪天气时，桥面的积水会透过裂缝渗透至桥梁结构内部，并在外界环境及行车荷载的作用下，导致桥梁结构受损，同时出现各类病害，如坑槽、水损害等，如造成的损害严重甚至会直接影响桥梁的使用安全[1]。

（2）腐蚀危害主要是对桥梁钢筋的损害，裂缝的出现会导致钢筋外层的保护层裸露于空气中并遭受不断磨损，经长时间的磨损后钢筋会直接与空气中的水分接触，从而被慢慢锈蚀，随着锈蚀问题的发生，桥梁裂缝也会逐步扩大，桥梁结构的强度、刚性逐渐降低，若不能及时发现并处理，甚至会导致桥梁坍塌而引发安全事故。

2.2 桥梁裂缝成因

2.2.1 设计原因

（1）桥梁的具体施工均需要根据设计图纸进行，因此，桥梁的设计是否合理可直接决定桥梁的施工质量，如设计阶段存在差异则必然会导致桥梁面临质量问题，在设计阶段导致桥梁出现裂缝形式主要分为以下2项：

（2）第一是在设计前期，设计单位没有安排勘测人员对施工现场进行详细调查，而直接根据自身的工作经验开展设计工作，导致桥梁设计完成后缺乏针对性，无法有效地面对当地环境、气候变化带来的影响，从而出现裂缝现象[2]。

（3）第二是在设计阶段设计单位未能对桥梁各部分的受力结构详细说明，且没有进行详细的设计交底，导致施工单位施工中未理解设计意图便开始施工，待桥梁建设完成后产生各部分结构受力不均的问题，从而引发裂缝问题。

2.2.2 材料原因

（1）桥梁施工材料可直接决定其建设质量，如材料质量不合格则很容易导致裂缝问题的发生，在桥梁建设过程中采用的材料主要为混凝土，混凝土是由水泥、砂石以及水拌和而成，针对混凝土材料导致裂缝的原因可分为2种，首先原材料质量不合格，施工单位选用原材料时没能做好材料的入场检测，或材料入场后没能合理存储，导致施工采用原材料质量不合格，从而引发桥梁裂缝问题。

（2）混凝土材料的配合比设计不合理，混凝土是通过水泥和沙子利用水拌和得到的混合料，为保证混凝土的性能满足要求，需要严格控制各类原材料的使用比例，如施工单位掺加的原材料配比不合理，则拌和后得到的混凝土坍落度、强度均会发生变化，若使用不满足要求的混凝土施工，势必会导致桥梁出现裂缝问题[3]。

2.2.3 施工原因

桥梁施工工艺不到位也是桥梁裂缝产生的重要原因之一，因施工工艺导致裂缝出现的情况可分为3种情况，首先施工前施工单位没能做好准备工作，未对施工人员进行技术交底，或施工方案不合理，从而因施工不到位导致桥梁质量不合格，并引发裂缝问题；其次，在混凝土浇筑施工中，针对大体积混凝土施工单位没能分层浇筑，或浇筑完成后没能及时振捣、振捣时间不够、振捣深度不足，导致混凝土未能充分振捣密实，待施工完成后引发混凝土表面发生裂缝问题；最后，在混凝土浇筑完成后，施工单位没有重视养护工作，混凝土强度未能达到设计要求时便停止养护作业，从而导致裂缝问题的发生。

2.2.4 温度原因

（1）桥梁施工采用的混凝土材料具有热胀冷缩的特性，当外部环境的温度或混凝土结构内部温度发生变化时，混凝土会随之出现一定的变形，若变形产生的应力超过混凝土的抗压强度时，就会导致混凝土出现裂缝问题。此类裂缝称为温度裂缝，产生的主要原因是温度变化，温度裂缝主要位于桥梁表面或者深层，其中桥梁表面裂缝发生在混凝土浇筑1～2d后，深层裂缝发生在混凝土养护之后，温度裂缝的宽度及深度不确定，根据遭受的温度变化确定，温度较低时产生的裂缝普遍较宽，温度较高时产生的裂缝普遍较细。

（2）温度裂缝产生的根本原因是温度的变化，在桥梁施工中导致温度变化的因素有很多，首先水泥材料遇水会发生水泥水化反应，此过程会向外释放大量的热，当大体积混凝土浇筑时，混凝土中热量难以释放，会导致混凝土内部温度过高，并与外界产生温差，最终形成裂缝[4]；其次，桥梁施工周期较长，当在冬季施工时，由于外界环境的温度较低，冷空气的影响较重，会导致混凝土的早期强度较低，待养护完成后其表面容易产生裂缝问题；最后，在混凝土养护阶段，施工单位多采用蒸汽养护的方式，如养护时间不够便停止养护，混凝土表面的温度会迅速回落，从而导致混凝土出现回缩现象并产生裂缝。

3 桥梁施工中裂缝预防对策

3.1 裂缝治理

（1）对本工程A标段现存的裂缝问题，施工单位根据不同情况采取了不同的处理措施，其中针对混凝土表面裂缝，裂缝深度在1.5mm以内，且宽度在0.3mm以下的均采取简单的修补法，表面裂缝并未对桥梁结构造成实质性的损伤，只是影响桥梁的美观性，修补时采用的材料为水泥浆或环氧胶泥，涂刷修补材料前，先将混凝土裂缝表面清理干净，然后直接涂刷于裂缝位置，同时为避免混凝土出现再次开裂的现象，还需在混凝土表面粘贴有玻璃纤维布，以提高混凝土的抗裂能力。

（2）对混凝土表面裂缝深度在1.5mm以上，或者宽度在0.3mm以上的位置采取填充法修补，填充法施工时先在裂缝位置利用设备打开一个V形槽，然后利用吹风机将槽内的杂物全部清理干净，再利用合格的环氧树脂材料进行有效填充，使裂缝全部填充密实且与混凝土表面保持平整即可，此方法处理后，可以有效提升混凝土的防水性能，同时还能避免钢筋结构遭受锈蚀，从而杜绝混凝土再次出现开裂问题[5]。

（3）对于混凝土开裂深度、宽度过大，已经对桥梁结构造成实质性损伤的位置，可以采用结构加固法进行处理。常用的结构加固法包括体外预应力加固、支点加固、粘贴碳纤维板加固以及喷射混凝土补强等，根据本工程桥梁裂缝对结构的损伤情况，决定采用粘贴碳纤维板的加固方式。加固前先将裂缝中的杂物全部清理干净，然后利用环氧树脂材料将裂缝全部填充密实，填充至混凝土表层后，涂刷黏结剂，将准备好的碳纤维板固定于桥梁结构遭受损伤的位置，从而达到桥梁结构加固的目的。

3.2 裂缝预防对策

3.2.1 做好桥梁设计

为避免B 标段桥梁工程施工后再度出现裂缝问题，根据调查的裂缝成因，在B标段桥梁施工前要先进行合理的桥梁设计。

（1）安排检测人员对施工现场的气候、环境、地质等基本情况进行调查，然后在设计中提前对可能引发裂缝问题的因素进行防治；

（2）缝问题，因此，在桥梁设计中可适当增加钢筋的数量。添加的钢筋宜具有直径小、密度大的特点，以保证增加钢筋数量后，可有效减少大体积混凝土的面积，从而降低裂缝出现的概率。

（3）桥梁裂缝主要发生在建筑结构的边缘位置，混凝土内部裂缝较少，因此，在桥梁设计阶段可以在裂缝高发位置采取必要的措施，增加混凝土的抗拉强度，如改变混凝土的配合比要求、改变混凝土浇筑面积等[6]；

（4）桥梁的后浇带可有效地缓解混凝土膨胀冷缩而发生的形变，从而避免裂缝的出现，因此，在设计中应合理安排后浇带的位置，以及后浇带的数量，以减少裂缝问题的发生；

（5）桥梁设计中针对应力集中的区域可设计加强措施，从而避免桥梁因应力而发生混凝土开裂问题。

3.2.2 明确材料质量

（1）桥梁施工时应严格控制材料的质量，以避免裂缝问题的发生，针对混凝土的原材料水泥、砂石、水而言，水泥材料的选用应参照国家标准，选用和易性好且收缩性小的水泥材料，以保证桥梁施工后的耐久性及强度；砂石材料应选择干净、质地坚硬的河砂，以及干净坚硬的碎石，以保证混凝土的强度；水应采用干净可饮用的自来水，水源确定后需进行检测，确定水中无其他矿物质即可。

（2）混凝土使用的所有原材料入场前需检测其质量证明、合格证、出厂证明等文件，并对原材料进行抽检，抽检比例不得小于材料总量的3%，抽检不合格的材料不允许进场，材料检测合格的材料入场后分类存储于施工现场，存储场地不得遭受雨淋或日晒，如水泥材料的存储时间超过3个月，使用前需重新检测其性能，不满足要求的应废弃处理

（3）除原材料质量的控制外，还要做好混凝土配合比的设计，各类原材料的用量必须精确控制，确定混凝土配比后可通过实验验证配比是否合理，如不合理需及时调整，直至满足要求为止。此外，为避免裂缝问题的发生，配比设计时可根据当地环境，在混凝土中掺加适量的外加剂，外加剂的用量及类型根据桥梁施工环境确定，外加剂掺入后混凝土材料的性能仍需满足设计要求[7]。

3.2.3 把控施工工艺

（1）为避免裂缝问题的出现，在桥梁混凝土施工时应采用严格的控制措施，桥梁浇筑混凝土前，应安排人员对模板和支架、钢筋及其保护层厚度、预留件等进行详细的检查与核对，确定无误后才能开始混凝土浇筑，同时混凝土浇筑时先要检查其坍落度，不满足要求的混凝土禁止浇筑，满足要求的混凝土浇筑时应连续一次浇筑完成，浇筑过程中要注意对模板、钢筋、预埋件的保护，避免遭受冲击而变形。

（2）为避免混凝土浇筑时出现裂缝，浇筑过程中要采取一定的散热措施，同时做好混凝土的振捣作业，振捣时间必须充足，振捣后如混凝土表面出现泛浆，则证明混凝土已振捣密实，此时应立即开展养护作业，养护方式的选择需根据施工季节确定，夏季养护时可洒水养护，冬季养护时不可以直接洒水养护，应用保温材料覆盖后保湿养护，通过对施工过程的合理控制，可有效减少桥梁裂缝问题的发生。

3.2.4 控制施工温度

（1）为避免混凝土因温度的变化而产生裂缝问题，桥梁施工中应严格控制施工温度，其中针对混凝土水热化反应产生的温度，施工单位可事先在桥梁结构内部铺设冷却管，混凝土浇筑时利用水循环的原理消耗因水热化反应产生的热量，从而避免混凝土内外温差过大而出现裂缝，同时施工单位还可以减少水泥材料的用量，在满足配比要求的同时将水泥的用量控制在最低，从混凝土本身减少水热化所产生的热量[8]。

（2）对桥梁施工时外界温度的控制，如在冬季施工外界环境温度较低，桥梁施工时可在施工现场利用遮盖的方式，降低外界环境的干扰，从而降低混凝土结构内部与表变的温度差异，避免裂缝的出现；如在夏季施工外界环境的温度较高，此时桥梁施工时可边洒水边施工，通过洒水的方式降低混凝土表面的温度，同时利用遮盖物覆盖于混凝土表面，缩小混凝土结构的内外温差，以避免发生裂缝问题。

4 结语

在道路桥梁施工中，裂缝问题的出现对桥梁建设质量具有巨大的影响，施工单位如不能严格按照施工方案进行作业，施工时不能控制好每项施工工序的质量，必将造成裂缝情况的产生。因此，为杜绝桥梁裂缝问题的出现，桥梁建设时应做好设计、材料选择、施工、温度控制等各个要点，以保证桥梁的美观与使用安全。