道路桥梁设计和施工过程中裂缝成因分析

徐合健

烟台华路晟交通工程咨询有限公司 山东 烟台 264000

引言

在道路桥梁建设工程进行期间，混凝土作为工程常用的材料，直接关乎工程整体质量，但是受到外界因素与环境因素的干扰，在工程过程或是投入使用的一段时间出现裂缝，对桥梁行车与人员造成一定的安全威胁。在路桥工程进行期间，必须增加对裂缝控制工作的重视程度，管理人员应该明确自身在此项工作方面承担的责任，掌握裂缝控制方法，在科学的控制手段下，提高混凝土结构的整体质量。

1 裂缝形成的原因

1.1 荷载问题

经过研究发现混凝土出现裂缝荷载问题是一方面原因，道路桥梁工程路基结构可能会受到荷载问题的干预，破坏路基结构，导致混凝土表面出现大量的裂缝。在混凝土路基建造工作进行期间，应该灵活的应用多类设备辅助桥梁工程施工。由于工程部分路基结构强度不达标，让很多大型设备无法良好地进行碾压工作，在施工碾压阶段造成严重的裂缝问题，降低路基整体质量。在道路桥梁施工期间，因为外在因素的监控方式不当，致使混凝土出现大量裂缝。在施工结束后，桥梁正式投入使用，在通行一段时间后，因为车辆荷载破坏桥梁路面结构。当桥梁承受能力小于外界压力时，就会在路面处出现大量裂缝[1]。

1.2 温度造成的裂缝

温度变化会对混凝土带来极为严重的影响，因温度使混凝土造成裂缝的占比较大。各省区也会因地域不同，温度所有差异，并且温度的高低会形成热胀冷缩的情况，会在一定程度上造成混凝土形成变形情况，让混凝土结构与形状都出现改变。混凝土内部有着极大的应力，若是此应力超过了混凝土可以承受的范围，则会造成混凝土出现裂缝的情况。而且在温度较高的情况下，还会使裂缝持续加大。与此同时，道路桥梁工程在施工过程中，混凝土会产生收缩与碰撞，而混凝土其本身因含水量较高，在高温下表面的水分会蒸发较快，内部的水分却未蒸发，这种情况下，也使混凝土内外形成较大温差。并且外层混凝土在施工中受到较大拉力，当拉力强度超过混凝土承载能力时，也会导致道路桥梁工程表面产生裂缝。这对混凝土建筑而言，无疑是一个十分复杂且烦琐的施工工艺。

1.3 由钢筋腐蚀引发的裂缝

在长期的运行过程中，沥青保护层长时间遭受二氧化碳的腐蚀作用，使混凝土的碱度不断降低，加上外部环境中的氯化物破坏混凝土表层的氧化膜，出现锈蚀反应。在氧化物的作用下，混凝土不断膨胀，出现裂缝。

1.4 混凝土自身的化学反应

混凝土内部收缩出现的裂缝无显著的规律可循，但这种类型的裂缝宽度普遍较窄。混凝土受到外部作用力时，自身会出现拉伸应力，导致混凝土出现裂缝。若混凝土并未受到外部作用力时，自身结构也发生变化，导致变形现象出现。此外，水泥自身会产生水化热反应，这种反应也是导致混凝土出现裂缝的主要原因之一。在水化热反应的过程中，水泥会不断地释放热能，但是热能释放分布较为散漫，促使混凝土内部的温度出现差异，导致裂缝出现。

1.5 地基出现形变

道路桥梁之中的混凝土出现裂缝情况，也有可能是由于地基出现沉降情况，如此也会产生一种拉力与结构力，若是结构中超过了混凝土内部的抗拉力，则会使混凝土形成裂缝问题。地基沉降若是在塑性的状态下，则会形成一些不均匀性沉降，混凝土基础结构与支架弱势不均匀，也会出现沉降情况，使得混凝土局部出现变形问题，从而形成裂缝。混凝土由于自身具有一定重力，而且重力也各不相同，则会使混凝土形成重心较不稳定的状态，混凝土在总体上可能形成不均匀情况，若是混凝土在下降时到达了一定位置，在总体模板与钢筋合力作用之下，则会出现裂缝情况[2]。

2 混凝土裂缝防控措施

2.1 施工温度控制

混凝土在道路桥梁施工中可能会受到温度的干预出现裂缝，这也是当前工程中裂缝出现的主要原因。在实际施工中必须定期进行现场测温，结合现代工具预估未来几天施工现场温度变化情况，利用掌握的数据进行合理的控制。在外界温度较高时，需要控制混凝土浇筑的厚度、水化热反应时间。除此之外，清楚混凝土浇筑的注意事项，控制浇筑速度，在工作场地布置测温装置，显示现场温度值，方便工作人员进行温度控制工作。

2.2 严格挑选混凝土搅拌材料

对于控制混凝土裂缝产生来说，首先最基本的就是混凝土本身不能出现问题。在进行混凝土配比及搅拌的过程中，一方面混凝土的配比要科学、合理；另一方面根据配比使用的原材料应当符合使用要求。在混凝土配比这一方面，经过我国长期的混凝土应用，以及我国目前设计人员的经验，一般情况下，如果不是添加特殊外加剂，配比基本不会偏差太多，对混凝土裂缝的产生不会造成太大的影响。但是搅拌过程前，所选用的搅拌骨料以及胶凝材料，对于混凝土的裂缝产生会有着较大的影响。首先，针对选用胶凝材料来说，要保证其品质的要求，一般使用最多的就是水泥胶凝材料，而在搅拌区域的水泥，多用散装水泥搅拌，散装搅拌的水泥不能过多接触未防护的地面，造成水泥返潮失效，失效的水泥在一定程度上会成为混凝土裂缝的诱因。在选择骨料的阶段，对于骨料的含泥量要预先测试，必须保证混凝土粗细骨料的含泥量都能够达到指标，含泥量如果过高，必须进行一定的措施减少含泥量，否则会在混凝土施工后，因为其中的泥土无法起到水化热和结合骨料的作用，从而出现龟裂。因此，应当严格挑选混凝土搅拌原材料，唯有如此，才可以有效确保我国道路桥梁工程施工过程中的整体质量，为人民群众日常的交通出行，提供良好服务。

2.3 灌浆修补裂缝

①针对桥梁的裂缝，第一步先将裂缝内部的油渍、砂浆清除出去；第二步为了进一步清理裂缝，需使用浓度较高的有机溶剂，也要注意在清理的过程中保持干燥。当完成表面的处理后，将裂缝处凿除，将内部较深层次的混凝土凿露出来。如果有部分钢筋露出来，还需要对钢筋进行除锈清理；当有断裂问题时应实施焊接，且在焊接完毕后清理杂物。最后，为了让密实度满足要求，需在裂缝中填入小石子。②埋置灌浆嘴。处理好裂缝表面之后，再埋设灌浆嘴，间距控制在35～40cm为宜，并做好裂缝的密封工作。③气密性检查。完成裂缝密封后，待封缝材料凝固再检测气密性。针对漏气的地方采取密封措施。④灌浆。对浆液进行配置时应结合实际情况，以使浆液的固化时间符合要求，并确保其抗压、抗拉强度符合标准。在开始灌浆前便把所有管道连接好，保证灌浆嘴上阀门处于开启状态，利用压缩空气把杂质清除。灌浆应按由上到下、从左到右顺序进行，通常压力的范围应保证在0.2～0.4MPa的范围内，压力应渐渐提升，防止高压情况下导致裂缝的尺寸增大。如果灌浆的出浆率小于0.1L/min，需调整并维持10min之后便可将阀门关闭[3]。

2.4 防腐处理

路桥投入使用一年后，多会出现不同程度的路面开裂。导致此问题的原因复杂且众多，常见原因有：超载车辆的碾压，受恶劣天气的影响等。最先出现问题的是沥青面，当路桥受到长时间的腐蚀、碾压后，仅表层出现细小孔洞和裂缝，待雨雪混合了腐蚀性杂物渗入裂缝后，导致路面出现积水现象，使路桥面的防水层结构受到破坏。如果此时进行裂缝处理，可以选用树脂类材料对其进行修复，在路面的小孔和细小裂缝位置进行涂刷，避免老化的沥青路面深度开裂。修复的小孔和细小裂缝会形成有力网面，有效提升了沥青路面的抗碾压、抗腐蚀性能，起到修补路桥面的作用。其次，在道路桥梁中存在的一些荷载裂缝，虽然裂缝较为细小，但是在众多的裂缝影响下，会造成结构强度、耐久性降低，此种裂缝对道路桥梁的整体结构有着较大的危害性。因此，在进行施工管理的过程中，应高度重视此类荷载裂缝，灵活应用锚固补充加固、预应力加固等方法来对裂缝做出修复，要求修复完成后不会对道路桥梁的外观以及整体结构产生不良影响。除此之外，还应严格遵守我国交通部发布的路桥养护规范，在路桥投入使用后，应定期实施路面的维护与保养，做到定期检测与检修。检查的最小周期为月，以巡检路桥面设施、路桥台附属构造为主，当发现问题时应及时报修与处理，避免细小的裂缝问题严重化而增加处理难度并埋下安全隐患。特别是汛期，要加大对路桥裂缝问题的巡查力度，并做好巡查记录，以便为后续的路面修复提供修复依据。对于道路桥梁行驶车辆的载重进行严格管理，严禁超载行驶行为发生，避免超载碾压路面造成的损伤，以提升道路桥梁的使用寿命，减少道路桥梁的裂缝问题[4]。

2.5 合理的施工组织

对于混凝土这种动态材料的施工，一定要将其掌握在一定的时间范围内保证施工完成，才能有效地避免施工质量问题，同时有效介绍混凝土裂缝的出现，而在施工混凝土的过程中，可以说是施工组织最为艰难的一个工艺，因为要同时组织人员、材料、机械在同一个时间点进行操作。首先应当在正式浇筑之前沟通好厂家，预定混凝土用量以及时间，确认好之后要对其浇筑场地进行勘察，确定混凝土浇筑设备可以有效停靠工作，同时也要确认隐蔽工作是否通过验收，具备混凝土作业条件。解决现场问题之后，要对其混凝土浇筑机械进行安排进场，时间上要提前混凝土材料到场的时间，组织好机械和材料之后，要进行人员安排，对于放料人员、浇筑人员、收面人员、振捣人员都要系数安排，确保混凝土能够顺畅的施工完成，一旦影响混凝土的浇筑节奏，就容易让混凝土长时间等待，时间过长会让混凝土逐渐凝固，对于混凝土的振捣难度加大，而振捣不密实的混凝土，极易出现裂缝，同时收面也较为困难，因为其水分过度流失，收面摩擦力加大，工人施工效率也会明显下降，加大混凝土裂缝出现的概率。因此时间的控制，对于混凝土浇筑组织是非常关键的，只有控制好浇筑时间，才能够有效避免混凝土由于施工不合理、不科学而导致的裂缝问题出现。

2.6 结构设计优化控制

清楚施工过程要点并结合建设工作内容优化结构方案，在工程优化的方式下，可以使各工序工作良好地进行，对工程过程可能出现的各类问题进行防护。施工人员在工程进行阶段，在混凝土表面覆盖保护材料，从而可以规避混凝土腐蚀问题。工作人员还应该研究混凝土结构，清楚混凝土特性，发现钢筋在混凝土结构中的重要性，使用小直径钢筋或是控制间距等方式，提高混凝土结构的可靠性、安全性。在道路桥梁施工设计环节，需要清楚施工模板工作内容，检测模板的稳固性，保证其达到施工要求。在施工各环节进行混凝土养护工作，在针对性管控方式下，对外界干预因素进行合理的控制，提高桥梁的耐久性[5]。

3 结束语

综上所述，由于道路桥梁能够有效缓解如今日益加大的交通压力，因此受到了人们的高度重视。当道路桥梁混凝土出现裂缝问题后，则会直接影响到混凝土总体结构的耐久度与强度，从而为道路桥梁工程的安全性与稳定性带来严重的不良影响。希望通过本篇文章的分析，能够为有关人员提供些许意见与帮助，进一步提升道路桥梁工程施工的整体质量与效率，为我国社会经济的可持续发展，打造良好基础。