道路桥梁设计与施工中的裂缝成因

段思全 中国瑞林工程技术股份有限公司

1 前言

当前，在道路桥梁建设中经常会遇到桥梁开裂问题，影响桥梁后期的正常使用。为了提高道路桥梁质量，降低裂缝出现概率，减少因开裂问题引发的事故，应该从设计阶段及施工阶段分析引发路桥裂缝的原因，然后优化路桥设计，控制施工工艺，提高路桥质量，以保证道路桥梁的安全性、耐久性及稳定性，为后期的行车安全打下基础。

2 裂缝的危害

我国建筑行业在随着科技的进步不断发展，社会的进步发展也对我国道路桥梁的建设和交通运输提出了更高的要求，道路桥梁的设计和施工在社会的发展进程中也扮演者越来越重要的角色，干系着经济的发展和进步。基于此，建筑企业之间也存在着越来越激烈的竞争，为了拥有更多的市场份额，就要有更好的施工质量、口碑和企业形象，就意味着施工过程中要尽量避免问题的出现，保证较高的工程质量。然而在道路桥梁的设计和施工建设过程中，施工管理问题常常会导致混凝土裂缝的出现，这一病害不仅会严重影响施工质量，还会对施工单位的声誉造成负面影响。

3 造成施工裂缝的原因

3.1 施工材料的质量问题

道路桥梁工程能够很好地推动国家经济发展，但是在具体施工过程中，要对其施工质量进行严格的把控，如果施工质量不合格，那么不仅会对工程的外观产生影响，还会对工程的安全以及质量造成影响。相关人员要重视对工件材料以及施工工艺进行把控，在具体生产过程中要重视级配工作，尤其要重视砂石和水泥等材料的分配工作，这些工作做到位才能够确保工程的硬性条件符合标准，从而混凝土的强度以及耐久性等也符合标准。

3.2 温度差异

当前道路桥梁工程中常用的施工材料是混凝土、沥青混凝土。这类材料虽然具有诸多优点，但也容易受到温度、湿度的影响而产生裂缝。尤其是在混凝土浇筑施工中，混凝土内部热量聚集，温度急剧升高，但外部温度较低，过大的内外温差给混凝土施加了一种应力，当温差应力超过混凝土所能承受的最大抗拉强度时，便会产生裂缝。

3.3 施工裂缝

道路桥梁施工中，混凝土的配比不能达到设计要求，或者在混凝土施工中没有按照规范工序进行施工操作，比如混凝土的振捣不均匀、初凝时间小于3h、混凝土分层或分段浇筑时接头部位处理不好，则易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝；或者后浇混凝土养护不到位，会导致混凝土收缩而引起裂缝。除此之外，道路桥梁施工中，由于现场堆积的荷载过大，超出路桥的承载能力，也会产生裂缝。

3.4 收缩问题

收缩裂缝是由于混凝土具有收缩性能而产生的一种裂缝类型，且在道路桥梁工程中较为常见。在施工的过程中，需要考虑到混凝土的收缩性并对这一性能加以重视，收缩裂缝的产生不仅会对施工质量造成影响，更会影响到施工工程中的其他结构。混凝土的收缩性会导致混凝土在受到环境因素后发生形状变化，产生裂缝病害。施工人员在对道路桥梁工程中的混凝土进行浇筑后需要进行一段时间的等待才能继续后续施工。在完成混凝土浇筑后的一段时间内，混凝土结构中的水泥将会产生水化热反应，这种反应会快速蒸发掉混凝土结构中的水分，导致混凝土结构的收缩。当这种情况发生时，塑性收缩问题也会发生在未硬化的混凝土中。当混凝土发生硬化，混凝土的水分蒸发，导致表面湿度降低，不能达到工程施工的标准和要求，而后混凝土将会收缩，体积变小，产生较为严重的龟裂和裂缝病害。

3.5 荷载引起的裂缝

荷载裂缝根据道路桥梁的承载能力出现不同的特征，裂缝大多出现在中心受压区域或者受拉区、受剪区和振动严重部位。根据结构不同的受力方式，产生的裂缝具有不同的特征。（1）中心受压。此种情况下，在构件中会沿着受力方向出现短而密的平行裂缝（见图1），这种裂缝大多出现在桥墩上。（2）受弯。此种情况下，在弯矩最大截面附近，从受拉区边缘开始出现与受拉方向垂直的裂缝（见图2），并逐渐向中和轴方向发展。（3）受剪。当桥梁主筋及抗剪切筋设置不足，箍筋设置过密时，会出现斜向破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪切破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝（见图2）。

图1 中心受压

图2 弯曲裂缝、剪切裂缝

荷载问题也是产生混凝土裂缝的一大主要原因，荷载问题的产生主要与道路桥梁工程的路基结构建造有关。在混凝土路基的建造过程中需要使用多种不同的设备进行施工。部分路基结构的强度不高，当大型设备对其进行施工碾压时，会造成十分严重的裂缝问题，导致路基的质量大打折扣。

4 道路桥梁施工中混凝土裂缝问题的应对措施

4.1 合理布局

在进行道路桥梁工程建设施工前，应该勘测和了解实际的施工场地情况，然后要对施工工程进行整体设计，需要结合实际场地情况对施工工程进行合理布局。施工人员需要结合工程设计充分考虑具体的施工情况，科学、合理地对钢筋、混凝土等施工结构材料进行安排，使工程的荷载力和稳定性符合施工要求和标准，防止在施工中出现裂缝。在对布局问题进行设计和探讨时，应该充分考虑到道路桥梁在施工结束后付诸使用的过程中的交通运输情况，具体路段具体分析，不能一概而论，要尤其注意交通繁忙的路段的最大荷载。此外，还要充分考虑到施工过程中可能出现的环境变化和天气变化等影响，并对此做好解决预案，防止施工过程中裂缝的产生。

4.2 不断提升混凝土与钢筋的品质

混凝土的质量直接影响了道路桥梁工程的具体施工质量，道路桥梁工程中的主要受力构件是混凝土和钢管，这两种施工原材料被广泛应用于工程的施工过程中。施工人员在具体施工过程中，要对路基路面情况进行科学合理的分析，并且还要关注天气等其他因素，然后对施工原材料的配比进行科学合理地制定和调整，除此之外，还要充分地考虑到车辆和行人的通行问题。要想确保工程的使用具有稳定性和安全性，就要对钢筋和混凝土等施工原材料的质量进行控制。

4.3 控制温度差异

温差是引发混凝土裂缝的重要因素，因此减少或避免裂缝产生，就必须对施工过程中的温差做严格控制。具体控制措施如下：（1）进行工程设计时，根据工程使用要求，在确保道路桥梁使用功能不受影响的情况下减少工程中的凹凸结构，以此减小温差对混凝土的影响，避免温差裂缝的产生。（2）在施工期间密切关注当地天气、温度变化，根据具体的温度情况选择合适的施工时间，制定相应的控温方案。（3）进行混凝土浇筑施工时，将冷却水管设置在大体积混凝土内部，利用其达到内部降温作用，促使混凝土表面与内部温差减小，从而防止混凝土裂缝的产生。（4）施工时根据具体情况灵活采用分块、分层浇筑方式来减缓混凝土内部热量聚集速度，加快热量散发，从而降低裂缝出现概率。（5）施工中和施工后要及时开展养护工作，组建专门的养护队伍在混凝土施工结束后及时洒水养护，防止混凝土出现干裂问题。必要时给作业面覆盖土工布或草席，并定时、定期进行洒水养护，避免混凝土水分迅速蒸发或内外温差过大导致裂缝出现。在进行洒水养护时，洒水的频率、次数以及每次洒水量都需根据施工区域内湿度、温度等条件具体确定。

4.4 优化结构设计

通过对过往施工工程的总结可以对现有的施工过程和结构进行优化。优化的目的是使工程的施工过程更加合理，一定程度上提高工程的施工质量，并保证工程结构的稳定和安全，防止结构问题的产生。施工人员要在混凝土表面加一层保护膜，防止混凝土发生腐蚀问题。除此之外，工作人员还应该注意到钢筋在结构中的重要性，可以通过缩小间距和使用小直径钢筋的方式来使混凝土结构更加稳固，降低产生裂缝的可能性。

4.5 道路桥梁的后期保养

在修建道路桥梁工程正式结束之后，为了保险也是为了消除安全隐患来避免裂缝的扩散，修建人员就需要去加强对桥梁的后期保养和逐渐优化改进，定期检查混凝土材料构造的损害程度以及保养和修补。由于对于道路桥梁这个工程来说，后期保养程度效果能够直接对这整个工程造成影响和。因此，修建人员及道路桥梁工程养护单位需要根据工程的具体方案和实际情况进行修补，这样在进行仔细认真的时候同时做好对每一个细节的保养，合理地控制这些混凝土质量，才能做到没有裂缝出现。现在进行后期养护工作时候，也应该科学地去规划道路桥梁的后期保养，这样才能从整体上提高该道路桥梁修补养护的积极效果。

5 结束语

综上所述，路桥的设计与施工中引发混凝土裂缝的原因较多，要从提升道路桥梁设计方案的安全性、控制好原材料质量、提升施工人员的质量控制意识、完善混凝土浇筑方案四个方面预防裂缝。设计之前，应调查工程地质，合理选择基础类型，根据荷载预测合理设计构件的尺寸、钢筋的设置；施工中，应选择合理的混凝土浇筑方案，采取分层浇筑、二次振捣等措施控制混凝土的浇筑温度等，实现预防裂缝的效果。