包聰

（中交路橋華北工程有限公司，北京 101100）

0 引言

橋梁是交通運(yùn)輸?shù)囊豁?xiàng)關(guān)鍵設(shè)施，對(duì)于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展發(fā)揮著重要的作用，因此加強(qiáng)對(duì)橋梁工程施工建設(shè)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。裂縫是橋梁工程施工階段的常見(jiàn)問(wèn)題，輕則導(dǎo)致聯(lián)動(dòng)反應(yīng)，重則可對(duì)整體工程質(zhì)量造成影響。因此，施工人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)裂縫問(wèn)題的重視，全面分析總結(jié)原因，采取有效的預(yù)防管理措施。

1 橋梁工程中施工裂縫的類型和危害

1.1 類型

1.1.1 結(jié)構(gòu)性受力裂縫

橋梁工程在施工建設(shè)的過(guò)程中涉及的環(huán)節(jié)和流程較多，受外界因素的影響較大，因此使得橋梁工程出現(xiàn)裂縫的概率也較大。由于橋梁形成裂縫的原因不同，使得裂縫在類型上也較多。首先為結(jié)構(gòu)性受力裂縫，其通常是結(jié)構(gòu)應(yīng)力值達(dá)到極限，導(dǎo)致橋梁的承載力下降，從而形成結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性受力裂縫在橋梁工程的建設(shè)中極為常見(jiàn)，其由外力作用所引發(fā)，可導(dǎo)致整個(gè)橋梁的承載力下降，對(duì)橋梁工程的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也會(huì)造成較大的負(fù)面影響。盡管部分橋梁工程在施工過(guò)程中利用預(yù)拱的方式來(lái)提升應(yīng)力，但由于受到荷載的影響，一旦預(yù)拱消失，就會(huì)引發(fā)橋梁的結(jié)構(gòu)性受力裂縫。相較于其他類型的裂縫來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)性橋梁裂縫在危害性上相對(duì)較小，但一旦裂縫的寬度過(guò)大，并超過(guò)了設(shè)計(jì)規(guī)定范圍，仍舊會(huì)存在較大的安全隱患。需及時(shí)分析裂縫出現(xiàn)的原因并及時(shí)采取科學(xué)的措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，避免問(wèn)題擴(kuò)大。

1.1.2 非結(jié)構(gòu)性受力裂縫

非結(jié)構(gòu)性受力裂縫也是橋梁工程施工裂縫的常見(jiàn)類型，與結(jié)構(gòu)性受力裂縫相比，其并不由外力因素所引發(fā)，而是由內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化而形成，例如由溫度所形成的裂縫或者由收縮所導(dǎo)致的裂縫等，如圖1所示。從非結(jié)構(gòu)性受力裂縫的類型來(lái)進(jìn)行分析，第一種是自收縮裂縫，在橋梁工程的施工中，混凝土是其中的重要施工材料，混凝土質(zhì)量以及混凝土的施工質(zhì)量對(duì)于橋梁工程的整體質(zhì)量可產(chǎn)生決定性的影響。一旦混凝土在施工中缺乏與外界的水分交換，而是在內(nèi)部利用水泥水化的方式來(lái)進(jìn)行干燥，這種干燥方式可使得混凝土的體積出現(xiàn)收縮，從而形成自收縮裂縫。這種自收縮裂縫一般在混凝土初凝之后高發(fā)，并持續(xù)到混凝土徹底硬化之后。

圖1 橋梁非結(jié)構(gòu)性裂縫

第二種是干燥裂縫。這種裂縫一般在混凝土終凝之后出現(xiàn)，由于混凝土中含有較多的氣孔，其在凝結(jié)之后的含水量下降，從而使得收縮量不斷增加，形成干燥裂縫。

第三種是沉降裂縫。沉降裂縫在橋梁工程的施工中也極為常見(jiàn)，在澆筑混凝土之后，由于其中的骨料在密度上并不一致，一旦受到外力作用，或者受到自身重力的影響，可導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沉降，形成沉降裂縫。

第四種是化學(xué)裂縫。由于水泥在水化的過(guò)程中可使得混凝土的體積變小，這種方式形成的收縮即為化學(xué)收縮。若在配比混凝土的過(guò)程中增加水泥用量，會(huì)導(dǎo)致化學(xué)裂縫出現(xiàn)概率增加。同時(shí)，若水泥中鋁酸三鈣的含量較大，也會(huì)增加化學(xué)收縮，增加化學(xué)裂縫的出現(xiàn)概率。

第五種是鋼筋銹蝕所產(chǎn)生的裂縫。鋼筋作為混凝土中的重要結(jié)構(gòu)，一旦在保護(hù)層上的厚度不足，使得保護(hù)層直接接觸空氣，并受到二氧化碳的侵蝕，從而出現(xiàn)碳化，一旦這種碳化蔓延到鋼筋表面，將導(dǎo)致鋼筋周圍的混凝土在堿度上的下降。增加鋼筋周圍的氯離子含量，也會(huì)破壞鋼筋表面的氧化膜，并且混凝土中的氧氣以及水分可與鋼筋中的鐵離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加速其腐蝕，從而對(duì)周圍的混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層開(kāi)裂，生成大量的裂縫，最終對(duì)結(jié)構(gòu)造成影響。

1.2 橋梁裂縫的危害

當(dāng)橋梁工程施工中出現(xiàn)裂縫問(wèn)題時(shí)，在雨水、風(fēng)沙不斷侵蝕的作用下，裂縫會(huì)逐漸延伸至內(nèi)部結(jié)構(gòu)，隨著時(shí)間的推移，對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重危害。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，樁基是橋梁的重要基礎(chǔ)，如果樁基存在裂縫問(wèn)題，必然影響橋梁的穩(wěn)定性與安全性。第二，鋼筋是樁基的主要組成部分，受到自身作用及結(jié)構(gòu)壓力的影響，會(huì)導(dǎo)致裂縫程度嚴(yán)重，對(duì)橋梁的承載性能造成影響，進(jìn)而影響整個(gè)工程質(zhì)量[1]。第三，受到結(jié)構(gòu)荷載的影響，裂縫問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重，且內(nèi)部酸堿環(huán)境導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)腐蝕加速，最終導(dǎo)致鋼筋斷裂，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。因此，裂縫問(wèn)題不但對(duì)工程質(zhì)量造成影響，還會(huì)導(dǎo)致工期延長(zhǎng)，使工程施工成本增加。

2 橋梁工程中裂縫的成因分析

2.1 超負(fù)荷承載

不同橋梁工程的用途各不相同，因此其設(shè)計(jì)荷載存在差異。無(wú)論在實(shí)際應(yīng)用還是施工建設(shè)環(huán)節(jié)，當(dāng)橋梁承受載重超出自身實(shí)際負(fù)載能力，整體結(jié)構(gòu)會(huì)受到破壞變化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性裂縫，如圖2 所示。導(dǎo)致這一類型裂縫出現(xiàn)的主要原因在于施工階段，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理不到位，大量的施工設(shè)備堆積在現(xiàn)場(chǎng)，橋梁未竣工前便承受自身難以支撐的重量；或者施工階段未結(jié)合實(shí)際對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，難以把控工程進(jìn)度、施工方式不規(guī)范等影響橋梁的平衡性，受到巨大應(yīng)力影響導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性裂縫。

圖2 橋梁結(jié)構(gòu)性裂縫

2.2 原材料質(zhì)量問(wèn)題

橋梁工程具有施工周期長(zhǎng)、工程量大，以及使用原材料類型、數(shù)量繁多等特點(diǎn)?；炷帘闶枪こ淌┕な褂玫闹饕牧?，用量非常大，如果其質(zhì)量性能不合格，采用存在質(zhì)量缺陷問(wèn)題的材料，必然難以達(dá)到預(yù)期施工效果，難以滿足施工設(shè)計(jì)要求，同時(shí)引發(fā)裂縫問(wèn)題。裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)對(duì)工程進(jìn)度及橋梁的質(zhì)量安全會(huì)造成嚴(yán)重影響。

2.3 混凝土溫度

目前，我國(guó)橋梁的主要結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，水泥是施工建設(shè)階段的常用材料。因?yàn)樗嘈再|(zhì)較為特殊，對(duì)溫度的敏感性較強(qiáng)，因此實(shí)際使用過(guò)程中極易出現(xiàn)溫度裂縫。在施工建設(shè)階段，水泥會(huì)出現(xiàn)水化熱反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部的溫差較大，進(jìn)而出現(xiàn)表面裂縫問(wèn)題?；炷猎谟不脑缙?，由于水泥的水化，從而生成大量的熱量，而這些熱量可導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度升高，但混凝土的外部由于受到外界因素的影響，其溫度低于內(nèi)部的溫度，這也使得混凝土內(nèi)部的溫度無(wú)法正常散發(fā)。在溫差的作用下，混凝土可出現(xiàn)收縮，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力超出了混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，則會(huì)形成溫度裂縫。另外，在寒冷冬季，采取蒸汽養(yǎng)護(hù)等措施，養(yǎng)護(hù)時(shí)維持較高的溫度，養(yǎng)護(hù)后溫度較低，溫差較大，進(jìn)而引發(fā)溫度裂縫問(wèn)題。

橋梁工程通常規(guī)模較大，所需的施工周期較長(zhǎng)，這也使得其在施工中跨越多個(gè)季節(jié)。由于不同的季節(jié)在溫度上差異性較大，也會(huì)增加施工裂縫的出現(xiàn)概率?？偟膩?lái)說(shuō)，是由于施工中應(yīng)用混凝土較多，混凝土一旦受到化學(xué)反應(yīng)的影響，將使得其導(dǎo)熱性能下降，內(nèi)部溫差增加，從而生成裂縫。若企業(yè)在施工之前沒(méi)有將自然因素納入考慮范圍內(nèi)，沒(méi)有及時(shí)采取有效的防范措施，會(huì)使得裂縫的出現(xiàn)概率上升。

2.4 混凝土收縮

混凝土收縮也是導(dǎo)致裂縫的主要因素，在橋梁工程施工中十分常見(jiàn)。施工過(guò)程中，混凝土的失水收縮與塑性收縮是導(dǎo)致收縮性裂縫的主要因素。施工階段，完成混凝土澆筑作業(yè)后，混凝土逐漸凝固，所含水分減少，同時(shí)隨著其表面溫度的變化，體積處于收縮狀態(tài)，導(dǎo)致內(nèi)部收縮力明顯下降，內(nèi)部與表面的收縮程度存在差異，導(dǎo)致混凝土整體應(yīng)力結(jié)構(gòu)失衡，進(jìn)而引發(fā)收縮性裂縫[2]。不過(guò)按平常來(lái)看，塑性裂縫一般較淺，且不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存在。塑性收縮導(dǎo)致的裂縫多發(fā)生在混凝土澆筑后約5 個(gè)小時(shí)內(nèi)，該階段為塑性收縮的高發(fā)期，澆筑后極易出現(xiàn)水化現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土泌水，水分上浮且骨料下沉，進(jìn)而引發(fā)塑性裂縫。

2.5 施工人員專業(yè)水平不足

施工人員作為橋梁施工的主體，其專業(yè)水平對(duì)于施工質(zhì)量可產(chǎn)生重要的影響。一旦建筑人員專業(yè)水平存在不足之處，不僅會(huì)增加施工裂縫的出現(xiàn)概率，也會(huì)遺留下較大的安全隱患。但從當(dāng)下橋梁工程施工現(xiàn)狀來(lái)看，由于其仍舊屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)，對(duì)于人員數(shù)量需求較大，部分施工企業(yè)為降低成本，沒(méi)有選擇專業(yè)水平較高的人員來(lái)從事施工工作，且缺乏對(duì)于施工人員的專業(yè)培訓(xùn)，導(dǎo)致施工人員在專業(yè)水平上存在不足之處，尤其是缺乏安全意識(shí)以及責(zé)任意識(shí)，無(wú)法依照規(guī)范來(lái)進(jìn)行施工，導(dǎo)致橋梁工程出現(xiàn)較多的裂縫。

3 橋梁工程建設(shè)中的施工裂縫預(yù)防管理策略

3.1 加強(qiáng)對(duì)載荷的控制

對(duì)橋梁工程來(lái)說(shuō)，在整個(gè)施工階段，制定完善、可靠的施工方案對(duì)于保證工程質(zhì)量具有重要意義。在施工設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)荷載重量進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)荷載的過(guò)程中，不但要充分考慮橋梁工程竣工后的使用情況，還需要對(duì)施工建設(shè)階段的載重進(jìn)行全面優(yōu)化。具體施工階段，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行認(rèn)真分析，基于對(duì)地質(zhì)、水文、溫度等情況的了解，合理分布施工現(xiàn)場(chǎng)的荷載，避免出現(xiàn)局部區(qū)域超載現(xiàn)象。例如，在工程施工階段，可采用預(yù)應(yīng)力、錨固補(bǔ)充等方法，加固混凝土結(jié)構(gòu)，不但有助于提高橋梁的荷載能力，同時(shí)對(duì)于預(yù)防裂縫問(wèn)題，保證工程的穩(wěn)定性具有重要作用。在施工前，還需要認(rèn)真評(píng)估施工方案的可行性，保證方案的可靠性，減少裂縫發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，保證工程質(zhì)量。

3.2 提高施工材料的管理水平

原材料對(duì)工程質(zhì)量有直接影響，嚴(yán)格把控施工材料，能減少裂縫發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。因此，在施工階段，應(yīng)加大對(duì)使用材料的管控力度，采購(gòu)人員進(jìn)行采購(gòu)時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合工程實(shí)際和施工要求，嚴(yán)格把控質(zhì)量，從源頭遏制風(fēng)險(xiǎn)?？衫谜型稑?biāo)的方式來(lái)選擇性價(jià)比較高的供應(yīng)商進(jìn)行材料的采購(gòu)，在材料進(jìn)場(chǎng)之前，還需進(jìn)行驗(yàn)收，保證所采購(gòu)的施工材料滿足施工所需，為減少裂縫的出現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。混凝土出現(xiàn)水化熱現(xiàn)象極易引發(fā)裂縫問(wèn)題，混合料與摻量對(duì)水化熱程度有直接影響，適當(dāng)減少水泥的用量，有助于減少水化熱發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。在工程施工前，需要對(duì)水泥進(jìn)行水化熱試驗(yàn)，確保其滿足施工要求后再進(jìn)行施工。另外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)骨料質(zhì)量的管理，質(zhì)量性能越優(yōu)異的骨料，其含有泥量越少，受熱后并不會(huì)出現(xiàn)較大的膨脹，熱膨脹引發(fā)裂縫問(wèn)題的概率較低[3]。橋梁工程中采用的混凝土包含多種材料、成分，混凝土混合材料的比例對(duì)其質(zhì)量也有直接影響，只有保證配比科學(xué)才能保障材料質(zhì)量。因此，施工前應(yīng)全面檢測(cè)混凝土質(zhì)量，通過(guò)試驗(yàn)明確其配比是否合理，確保施工質(zhì)量。

3.3 加強(qiáng)對(duì)溫度的控制

為了能夠預(yù)防溫度裂縫的發(fā)散，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工各環(huán)節(jié)的管控，嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，加強(qiáng)施工過(guò)程中溫度的控制，減少施工前后的溫差，避免溫度造成的不良影響。使用混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求設(shè)定混凝土的配比，減少混凝土內(nèi)外溫差，避免發(fā)生水化熱現(xiàn)象。例如，夏季施工階段，需要對(duì)混凝土采取有效的散熱措施，選擇干縮程度較低的混凝土，減少水分蒸發(fā)導(dǎo)致的收縮問(wèn)題，保證混凝土的強(qiáng)度。干燥氣候則需要進(jìn)行灑水，雨天則需要采取有效的防水措施。另外，嚴(yán)格控制澆筑速度，避免裂縫發(fā)生。

3.4 做好后期養(yǎng)護(hù)工作

做好養(yǎng)護(hù)工作對(duì)于預(yù)防裂縫問(wèn)題具有重要作用。養(yǎng)護(hù)工作不但是工程竣工后的管理工作，在施工后期階段更需要開(kāi)展養(yǎng)護(hù)工作。施工人員需要結(jié)合工程情況，針對(duì)出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行灌漿處理，避免其范圍擴(kuò)大。針對(duì)橋梁表面出現(xiàn)的裂縫，可以采用防水膠水、裂縫填充等方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。同時(shí)，在開(kāi)展養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中，由于堿液也是造成腐蝕的重要因素，需在養(yǎng)護(hù)時(shí)針對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，保證排水系統(tǒng)能夠及時(shí)排出雨水，降低雨水對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的腐蝕。

3.5 做好人員培訓(xùn)

在橋梁施工中因缺乏專業(yè)施工人員，導(dǎo)致施工技術(shù)水平較低，從而增加裂縫出現(xiàn)概率的情況，所以需重視施工人員在施工中的重要作用，做好施工人員的培訓(xùn)。在組建施工人員隊(duì)伍的過(guò)程中，需選擇專業(yè)水平較高的人員作為施工人員。同時(shí)，需加大對(duì)已有施工人員的培訓(xùn)工作，在培訓(xùn)中除了加入專業(yè)的施工知識(shí)之外，還需做好安全意識(shí)以及責(zé)任意識(shí)的培訓(xùn)，并完善獎(jiǎng)懲機(jī)制以及激勵(lì)機(jī)制，將施工人員的工作成果與其薪資相關(guān)聯(lián)，促使施工人員在開(kāi)展工作的過(guò)程中端正工作態(tài)度，提升施工質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，裂縫問(wèn)題在橋梁工程施工中十分常見(jiàn)，其發(fā)生的因素繁多，對(duì)工程質(zhì)量會(huì)造成嚴(yán)重影響。因此，施工企業(yè)及工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)裂縫問(wèn)題的關(guān)注，全面分析其成因，采取有效的預(yù)防管理措施，保證工程質(zhì)量。