趙娟娟

（四川益通工程技術(shù)有限公司，四川 閬中 637400）

0 引言

在當前時代下，城市化進程日益加快，道路橋梁的建設(shè)和施工進入全新的發(fā)展階段，道路橋梁安全成為時代的熱點。工程施工單位需要發(fā)揮自身的能動性，緊跟行業(yè)和時代的發(fā)展腳步，加強對諸多新技術(shù)和新工藝的利用，結(jié)合地域環(huán)境與施工過程，詳細分析裂縫成因，針對不同類型的裂縫采取不同的應(yīng)對策略，為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進奠定堅實基礎(chǔ)。

1 道路橋梁裂縫的概述與特點

道路橋梁的建設(shè)關(guān)乎經(jīng)濟社會的長遠發(fā)展，截至2022 年底，我國擁有公路橋梁103.3 萬座，總長約8576 萬延米，特大橋8816 座，總長約為1612 萬延米。在道路橋梁工程中，裂縫是一種常見的結(jié)構(gòu)問題，裂縫的產(chǎn)生與橋梁的設(shè)計、材料、施工等因素密切相關(guān)，裂縫的存在往往會對橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和使用壽命產(chǎn)生負面影響。因此，深入了解道路橋梁裂縫，采取相應(yīng)的防治措施，對于提高橋梁工程的質(zhì)量和可靠性具有重要意義。

裂縫的形態(tài)特點是裂縫在空間中的分布形式，其一，縱向裂縫通常呈直線狀，沿著橋梁的縱向方向延伸；其二，橫向裂縫呈橫截面狀，垂直于橋梁的縱向方向；其三，斜裂縫則呈斜向延伸，可能在縱向和橫向之間夾角。裂縫的寬度是評估裂縫嚴重程度的重要指標，其特點直接影響裂縫的修復(fù)難度和成本。毛細裂縫的寬度通常較小，難以直接觀察到；而寬縫的寬度較大，容易通過肉眼直接觀察到。裂縫的發(fā)展速度指的是裂縫在一定時間內(nèi)擴展的程度，有些裂縫在較短時間內(nèi)迅速擴展，而有些裂縫在長時間內(nèi)保持相對穩(wěn)定，把握裂縫的發(fā)展速度便于技術(shù)人員及時采取科學(xué)的維修和加固措施。

2 道路橋梁施工中橋梁裂縫的危害

2.1 影響結(jié)構(gòu)承載能力

第一，裂縫的存在導(dǎo)致橋梁截面不連續(xù)，直接影響橋梁的整體受力性能，降低截面的抗壓和抗剪承載能力。第二，裂縫使橋梁結(jié)構(gòu)在裂縫附近產(chǎn)生局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，可能導(dǎo)致材料的局部破壞，甚至引發(fā)裂縫擴展和結(jié)構(gòu)的進一步損傷。第三，裂縫使橋梁結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易受到外界環(huán)境的侵蝕。在長時間的作用下，橋梁結(jié)構(gòu)材料的老化速度加快，進一步影響結(jié)構(gòu)的承載能力。第四，裂縫的存在使橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生較大的撓度，撓度的擴大不僅影響橋梁的使用舒適性，還會加劇裂縫的發(fā)展[1]。

2.2 縮短橋梁使用壽命

第一，橋梁結(jié)構(gòu)在使用過程中逐漸劣化，裂縫是結(jié)構(gòu)劣化的早期表現(xiàn)，如果無法及時進行修復(fù)和加固，將會加速結(jié)構(gòu)的老化速度，縮短橋梁的使用壽命。第二，裂縫是導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)腐蝕和侵蝕的通道。裂縫的存在使得濕氣、酸雨等有害物質(zhì)更容易滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，加速橋梁材料的腐蝕過程。第三，裂縫的存在使得橋梁結(jié)構(gòu)的維修難度增加，隨著裂縫的擴展，修復(fù)所需的時間和成本都會逐漸增加，影響結(jié)構(gòu)的可維修性和可維護性。第四，由于裂縫的影響，橋梁需要更加頻繁地維護和檢查，不僅會增加運營管理成本，還會對橋梁的正常運營造成干擾。

2.3 影響行車安全

第一，裂縫的存在會導(dǎo)致橋梁整體穩(wěn)定性下降，在強風(fēng)、大雨等惡劣天氣條件下，橋梁受到的外部荷載可能引發(fā)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，從而影響行車的安全。第二，裂縫存在的情況下，會增加橋梁結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性和脆弱性，進一步增加事故的風(fēng)險，特別是在高交通流量的橋梁上，裂縫會成為事故發(fā)生的隱患。第三，裂縫可能導(dǎo)致橋梁部分封閉或限重，影響交通的流暢性，交通流暢性的下降容易引發(fā)交通擁堵，給人民出行造成不便。第四，由于裂縫修復(fù)需要對橋梁進行維修，導(dǎo)致橋梁封閉或交通限制，進一步加大維修對交通流暢性的影響。

2.4 增加后期維護成本

隨著裂縫的擴展和結(jié)構(gòu)劣化，橋梁的修復(fù)難度和成本將逐漸增加。尤其是對于大面積、深度裂縫，修復(fù)所需的時間和費用都會成倍增加。第一，裂縫的存在使得橋梁需要更加頻繁的維護，增加后期維護的成本，維護頻率的增加意味著更多的人力和物力投入；第二，橋梁裂縫問題導(dǎo)致維護周期的延長。若裂縫問題無法及時得到解決，維護周期的延長將進一步加大后期維護的成本；第三，為預(yù)防裂縫問題的發(fā)生，橋梁需要加大預(yù)防性維護的投入，包括定期巡檢、監(jiān)測設(shè)備的安裝等，都會增加后期維護的成本。

3 道路橋梁裂縫的類型及成因分析

3.1 外部荷載施加作用力

二次應(yīng)力裂縫和直接應(yīng)力裂縫是負載裂縫中的代表，主要是由于前期的工程設(shè)計不科學(xué)，工程設(shè)計人員沒有深入施工現(xiàn)場開展調(diào)查工作，只是從理論角度分析和計算大量的信息和數(shù)據(jù)，難以達到理想的工程設(shè)計目標。并且忽略模型彎曲剛度等一些重要的參數(shù)，導(dǎo)致橋梁承受較大的撞擊力和承載力，進而引發(fā)嚴重的橋梁裂縫問題。在橋梁工程中，單層鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)的受力部位和受力結(jié)構(gòu)存在一定差異，會導(dǎo)致橋梁梁體扭曲，承重較大，是誘發(fā)橋梁單層裂縫的主要原因。此外，鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)過度受力會引發(fā)一些混凝土裂縫，主要是因為在工程設(shè)計過程中，計算得出的間接應(yīng)力模型并不合理，導(dǎo)致最終的鋼筋混凝土單層橋梁主體結(jié)構(gòu)受力與預(yù)先的工程設(shè)計參數(shù)不一致。

3.2 溫度裂縫

外部的溫度變化也會對道路橋梁的施工質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，溫度變化也是造成橋梁裂縫的主要原因（見圖1）。不同地區(qū)的地理位置和氣候環(huán)境存在一定差異，溫度變化情況也存在差異，溫度的高低會造成熱脹冷縮的情況，如果無法及時采取有效的應(yīng)對措施，會引發(fā)混凝土收縮變形，使得混凝土的形狀和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。如果混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力，該應(yīng)力超過混凝土的承受范圍，會造成混凝土裂縫，如果外部的溫度相對較高，可能使裂縫進一步擴大。結(jié)合該類工程的施工來看，溫度裂縫可以細分為表層裂縫和深層裂縫，表層溫度裂縫多發(fā)生在施工期間，走向無一定律，?？v橫交錯呈龜紋狀。深層和貫穿的溫度裂縫一般與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件短邊方向平行或接近平行，裂縫沿全長分段出現(xiàn)，多發(fā)生在混凝土澆筑后2～3 個月或更長時間，且冬季縫寬，夏季縫窄。因此，在道路橋梁工程施工中，施工人員需要充分發(fā)揮自身的能動性，采取措施合理控制外部溫度，為道路橋梁工程的施工營造良好的外部環(huán)境。

圖1 溫度裂縫

3.3 沉降裂縫

部分地區(qū)的路段地面會出現(xiàn)不同程度的沉降，一般是因為道路橋梁的承重壓力過大，超過道路橋梁的承載力極限值，導(dǎo)致地面上出現(xiàn)大面積的裂縫，不僅會威脅到道路橋梁的運營，還會增加人民的出行風(fēng)險。需要注意的是，不同地區(qū)的氣候條件和路基土層都存在一定差異，即便是相同的壓力，沉降問題的表現(xiàn)也不盡一致。沉降問題會誘發(fā)裁切裂縫和彎折裂縫，沉降控制是一項嚴峻的難題，是橋梁施工和維護中的關(guān)鍵任務(wù)。結(jié)合該類工程的施工來看，之所以會出現(xiàn)沉降裂縫，一般是因為同一聯(lián)橋梁采用規(guī)格差異較大的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，譬如混用樁基礎(chǔ)與擴大基礎(chǔ)，引發(fā)不均勻的沉降裂縫。此外，在軟土地基等一些特殊地基上施工時，并沒有采取合理的地基處理方法固結(jié)地基土層，導(dǎo)致基礎(chǔ)荷載不斷加大，橋梁長期受到地面的荷載作用后，譬如山體滑坡和雨水沖刷，導(dǎo)致原有土層出現(xiàn)變形和壓縮，也是誘發(fā)混凝土不均勻沉降的主要原因。

3.4 收縮裂縫

鑒于混凝土自身的堿性特征，在道路橋梁的施工中，不同骨料之間會形成硅膠膠體，該類膠體的吸收性較強，會從其他的施工材料中吸收水分，最終膠體不斷加大，會出現(xiàn)一定程度的收縮現(xiàn)象，如果收縮范圍超過規(guī)定標準，則可能引起收縮裂縫，該類裂縫雖然對橋梁構(gòu)件的承重力并沒有較大影響，但是會給橋梁的構(gòu)造外觀造成影響。之所以會出現(xiàn)該類裂縫，主要是因為混凝土表層水分揮發(fā)之后，呈現(xiàn)出向里發(fā)展的趨勢，鋼筋混凝土內(nèi)外干縮問題存在一定差異，在水泥混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)管束的作用下，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定的拉伸應(yīng)力，是誘發(fā)混凝土開裂的主要原因。因此，在工程施工中，需要基于工程建設(shè)的實際需求，合理調(diào)整配合比，控制骨料質(zhì)量，并對施工原材料的反應(yīng)過程進行監(jiān)督和控制，能夠有效規(guī)避收縮反應(yīng)引發(fā)的裂縫問題。

4 道路橋梁施工中橋梁裂縫的防治策略

4.1 嚴格把關(guān)施工材料

施工材料作為工程建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，與整個工程的施工質(zhì)量聯(lián)系緊密，因此需要將施工質(zhì)量的管控當作一項重要任務(wù)。首先，合格的建筑材料應(yīng)具備足夠的抗壓、抗彎和耐久性能，能夠滿足橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。其次，混凝土是橋梁結(jié)構(gòu)中主要的建筑材料，其配比的合理性直接影響混凝土的性能。適量的水膠比和砂率等參數(shù)的合理設(shè)計有助于降低混凝土的收縮，減少裂縫的產(chǎn)生。再次，在施工前，對所選用的建筑材料進行質(zhì)量檢測必不可少，對混凝土強度、抗?jié)B性、抗凍融性等關(guān)鍵性能的檢測，確保施工材料的質(zhì)量符合設(shè)計要求，減少因材料問題引起的裂縫風(fēng)險。最后，在石料的挑選環(huán)節(jié)，實現(xiàn)檢驗石粉的含粉量，保障混凝土粗、細骨料的含粉量滿足工程建設(shè)的實際需求。若含粉量過高，需要采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，對于拌和原料的選用，要求施工人員充分發(fā)揮自身的能動性。

4.2 合理控制施工溫度

第一，混凝土在硬化過程中會釋放熱量，稱為混凝土澆筑溫升，選擇在溫差相對較低的時段進行混凝土澆筑，能夠減緩混凝土的升溫速度，降低溫度裂縫的發(fā)生概率；第二，在施工前，要充分考慮施工季節(jié)的氣溫特點，避免在極端高溫或低溫的季節(jié)進行大規(guī)?；炷翝仓?，以減少溫度變化引起的裂縫風(fēng)險；第三，在炎熱季節(jié)或者高溫地區(qū)進行施工時，可對混凝土材料進行預(yù)冷處理，進而降低混凝土的初始溫度，常用措施包括在混凝土配合物中加入冰塊和冷水；第四，在高溫環(huán)境下，避免在中午和下午進行澆筑，一般選擇在早晨或傍晚進行澆筑，能夠減少混凝土與高溫環(huán)境的接觸時間，同時可以采取一定措施，譬如使用遮陽棚；第五，技術(shù)人員需要結(jié)合工程建設(shè)的實際需求，選用一定的礦物摻和料，能夠有效減少水泥的水化熱釋放，達到降低混凝土溫度的目標，分層、分塊間隔澆筑大體積混凝土，間隔時間為5～7d，以利于散熱和減少約束。

4.3 優(yōu)化工程組織管理

制訂科學(xué)合理的施工方案是防治裂縫的首要任務(wù)。第一，施工方案應(yīng)根據(jù)具體工程情況，包括橋梁結(jié)構(gòu)、材料特性、氣候條件等因素，制訂合理的施工步驟和時間安排，避免施工操作不當引發(fā)裂縫問題。第二，采用現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)實時監(jiān)測關(guān)鍵節(jié)點，包括對混凝土澆筑、支撐結(jié)構(gòu)施工等關(guān)鍵步驟的實時監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)施工異常，采取措施進行調(diào)整，減少橋梁裂縫；第三，建立詳細的施工記錄，包括施工過程中的關(guān)鍵參數(shù)、施工人員操作、材料使用情況及施工溫度等信息，利于追溯分析施工過程，及時發(fā)現(xiàn)問題，提高施工質(zhì)量。以混凝土澆筑為例，在澆筑前經(jīng)由試驗室對混凝土進行試配，確定最佳配合比，明確混凝土的具體用量，并安排專業(yè)的技術(shù)人員前往施工現(xiàn)場開展試驗，獲取工程施工所需的各種參數(shù)，在完成機械設(shè)備和施工材料的組織工作之后，合理安排人員的工作，包括澆筑人員、放料人員、振搗人員和養(yǎng)護人員，科學(xué)控制澆筑時間，能夠有效規(guī)避橋梁裂縫問題。

4.4 有序開展后期養(yǎng)護

第一，實施橋梁的定期巡檢與維護，發(fā)現(xiàn)裂縫等問題及時進行修復(fù)。巡檢包括對橋梁結(jié)構(gòu)的全面檢查，發(fā)現(xiàn)潛在問題，采取預(yù)防性的維護措施，降低裂縫發(fā)生的風(fēng)險。第二，對橋梁進行專業(yè)的養(yǎng)護管理，采取防腐、防水、防震、保濕等措施（見圖2），延長橋梁的使用壽命。第三，加強養(yǎng)護管理可有效減緩橋梁結(jié)構(gòu)的老化速度，減少裂縫的產(chǎn)生；在橋梁出現(xiàn)裂縫問題時，采取及時、有效的維修措施，根據(jù)裂縫的具體情況選擇修補材料和技術(shù)，保障維修效果，防止裂縫擴大。蒸汽養(yǎng)護是一種常用的養(yǎng)護方式，能夠有效控制提溫和降溫的速率。值得注意的是，澆筑混凝土預(yù)制箱梁頂板在水化反應(yīng)下的溫度比較高，在混凝土終凝時利用塑料膜進行遮蓋，在彎矩和剪應(yīng)力最小的部位設(shè)置天窗，天窗坐落于同一斷面上，間隔控制在1m 以上，并控制出氣孔的位置和間隔距離。在完成基礎(chǔ)的混凝土澆筑工作后，針對不同的施工需求采取相應(yīng)的保溫和補水措施。

圖2 橋梁保濕薄膜

5 結(jié)語

在道路橋梁施工中，裂縫的成因較為多樣，不僅威脅到人民的安全出行，還會阻礙經(jīng)濟社會的長遠發(fā)展，有序推進橋梁裂縫的研究工作，能夠為后期的裂縫防治工作提供理論參考。工程施工人員需要加大對橋梁裂縫防治工作的重視，基于工程建設(shè)的實際需求，選用提高橋梁抗裂縫能力的新材料和新技術(shù)，為降低裂縫危害提供可行的解決方案。同時，在施工過程中，需要積極研究可能引發(fā)裂縫的因素，為工程實踐提供科學(xué)指導(dǎo)，不僅能夠推進我國建筑工程行業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級，還能夠保障我國經(jīng)濟社會的持續(xù)健康發(fā)展。