張平ZHANG Ping；游海倫YOU Hai-lun

（武漢信達(dá)雅路橋技術(shù)有限公司，武漢 430050）

0 引言

伴隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展，道路橋梁工程的發(fā)展迅速。但是，道路橋梁工程出現(xiàn)裂縫問題較多，道路橋梁工程出現(xiàn)裂縫會(huì)直接影響到工程的安全性和使用價(jià)值。那么，就需要對工程出現(xiàn)裂縫的因素進(jìn)行細(xì)致分析，探究道路橋梁工程設(shè)計(jì)和施工相關(guān)性，規(guī)避道路橋梁設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題和裂縫出現(xiàn)。

1 工程案例分析

在研究過程中，為了保障本文的數(shù)據(jù)具備有效的可行性，可以分析某道路橋梁。某道路橋梁于1998年建成，在建設(shè)完畢后，其經(jīng)過10多年的運(yùn)行，在常規(guī)的保養(yǎng)中，在橋梁的橋體以及橋箱部位出現(xiàn)嚴(yán)重裂痕。經(jīng)過對裂痕的集中分析，可以得知造成裂痕的主要原因?yàn)闃蛄号潘O(shè)施不完善所致。在運(yùn)行過程中，整個(gè)流水線路出現(xiàn)裂痕。此外，在設(shè)計(jì)過程中沒有考慮到荷載問題，導(dǎo)致荷載過重，無法完成承重，出現(xiàn)壓力裂痕。整個(gè)施工材料出現(xiàn)問題，因此其裂縫問題影響了道路橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這些裂縫在橋梁的主體結(jié)構(gòu)上。隨著整個(gè)力度傳導(dǎo)，其整體延伸到了結(jié)構(gòu)表面。在力的滲透作用下，影響橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對整個(gè)結(jié)構(gòu)造成威脅。此外，道路墻的裂縫也影響其整體使用期期限，并直接表現(xiàn)。

2 道路橋梁工程中的常見裂縫

2.1 八字形裂縫

所謂八字形裂縫，主要是指道路橋梁的裂縫呈現(xiàn)出八字形狀。而之所以會(huì)出現(xiàn)此種裂縫，主要是因?yàn)槭┕げ牧戏矫娲嬖趩栴}。針對橋梁工程來說，其主體結(jié)構(gòu)需要使用的材料是以鋼筋混凝土為主。一旦水泥和砂石料的比例沒有按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行混合，則會(huì)導(dǎo)致制成的混凝土出現(xiàn)變形的情況，或者是會(huì)發(fā)生沉降情況，從而產(chǎn)生八字形裂縫。與此同時(shí)，存在施工材料短缺的情況，或者是使用檢驗(yàn)不合格的混凝土，也會(huì)有很大的可能性造成八字形裂縫。

2.2 垂直型裂縫

出現(xiàn)垂直型裂縫，主要原因在于受到橋梁間隙與橋梁結(jié)構(gòu)間裂縫的影響。在前期階段，裂縫的間隙相對來說是比較小的，此時(shí)，可以采用有效的維修措施，對其進(jìn)行補(bǔ)救，并進(jìn)行相應(yīng)的加固。但是沒有第一時(shí)間針對垂直型裂縫進(jìn)行維修，會(huì)導(dǎo)致其縫隙不斷擴(kuò)大，隨著時(shí)間的推移，會(huì)逐漸引發(fā)更多的垂直型裂縫，并且也會(huì)引發(fā)更多其他類型的裂縫。

2.3 水平型裂縫

橋梁在水平面上出現(xiàn)的一些裂縫，被稱為水平型裂縫。一般情況下，在進(jìn)行橋梁施工的過程中，會(huì)產(chǎn)生該種類型的裂縫。而之所以會(huì)產(chǎn)生該種類型的裂縫，主要原因在于橋梁水平面受到的載荷壓力過于集中。一旦發(fā)現(xiàn)水平型裂縫，需要第一時(shí)間進(jìn)行處理，并采用科學(xué)、有效的措施。如果處理不及時(shí)，或者是處理方法不適合，會(huì)導(dǎo)致水平裂縫不斷擴(kuò)大，并且擴(kuò)大的速度會(huì)加快，進(jìn)而影響后續(xù)施工。

3 道路橋梁設(shè)計(jì)問題成因

3.1 工程的耐久性能相對較差

我國在進(jìn)行道路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，大多數(shù)情況下都會(huì)強(qiáng)調(diào)耐久性問題，但是并沒有提出明確的使用年限，而且也沒有真正的落實(shí)，由此導(dǎo)致一些工程項(xiàng)目存在年久失修的情況，也有一些工程項(xiàng)目存在較多的安全隱患。與此同時(shí)，在工程的設(shè)計(jì)中沒有對路面的結(jié)構(gòu)重點(diǎn)關(guān)注，導(dǎo)致橋梁工程所具有的耐久性不足，橋面落實(shí)需要經(jīng)常性的修復(fù)，就會(huì)導(dǎo)致工程穩(wěn)定性和安全性不佳，造成運(yùn)輸和交通不夠流暢，還會(huì)顯著提高工程結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)和維修的成本，造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益銳減。

3.2 水壓因素

工程在水壓的作用之下，會(huì)導(dǎo)致參與工程施工的道路橋梁材料以及瀝青出現(xiàn)脫模狀況，工程表面粘力喪失。若是工程表面粘力不足就會(huì)造成瀝青路面出現(xiàn)松散和坑洼的狀況，其所具有的功能性將會(huì)被顯著削弱，導(dǎo)致工程的橋面有裂縫出現(xiàn)[1]。

3.3 荷載因素

工程在荷載的作用之下會(huì)導(dǎo)致工程的路面有裂縫出現(xiàn)?，F(xiàn)階段，絕大部分的工程都運(yùn)用的材料為瀝青混凝土材料，但是其劣勢在于：該材料將會(huì)受到車輛的荷載嚴(yán)重影響，導(dǎo)致工程的基層結(jié)構(gòu)因?yàn)闈B透水導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫（如圖1）。同時(shí)，也有可能會(huì)導(dǎo)致底部脫空。與此同時(shí)，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，沒有重視最大載重量的問題。在這樣的情況下，一旦出現(xiàn)超載現(xiàn)象，會(huì)有很大的可能性導(dǎo)致道路橋梁出現(xiàn)問題，其中，可能會(huì)出現(xiàn)道路橋梁裂縫，甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致坍塌或者是損毀等事故。為此，需要重點(diǎn)關(guān)注荷載因素。

3.4 設(shè)計(jì)因素

在設(shè)計(jì)的過程中，由于需要考慮到外觀以及道路橋梁結(jié)構(gòu)，因此很多時(shí)候設(shè)計(jì)人員忽視了溫度變化。一些關(guān)注溫度變化的設(shè)計(jì)人員又會(huì)忽略結(jié)構(gòu)長度和平面外形，這就會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。開展設(shè)計(jì)的過程中，需要考慮到整體結(jié)構(gòu)當(dāng)中的內(nèi)力分配問題，進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，從而更好地處理開洞口的大小。首先討論道路橋梁設(shè)計(jì)方面的原因，由于溫度的變化，路面經(jīng)常會(huì)在夏天發(fā)生膨脹，那么如果沒有使用合適的措施進(jìn)行控制，就會(huì)導(dǎo)致路面受到拉扯擠壓而出現(xiàn)裂縫。解決這一問題的措施就是使用保溫措施，如果路面沒有設(shè)置保溫層，那么路面將會(huì)受到膨脹影響。其次，則是路面超長問題帶來的影響，由于溫差與材料變形，路面與整體結(jié)構(gòu)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)橫向開裂問題。

3.5 結(jié)構(gòu)因素

在設(shè)計(jì)的過程中，主要的原則就是整個(gè)道路橋梁結(jié)構(gòu)功能都必須滿足兩個(gè)狀態(tài)的實(shí)際要求。首先，承載力極限狀態(tài)下能夠保證結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)變化，不會(huì)出現(xiàn)失去平衡等等情況，這對于變形控制來說有著關(guān)鍵的意義和作用。其次，則是正常使用極限狀態(tài)，在這一狀態(tài)下需要保證結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生超過正常使用時(shí)的變形、裂縫、耐久、振動(dòng)以及其他影響使用的狀態(tài)。目前人們主要關(guān)注第一種情況，但是對于正常使用極限狀態(tài)卻經(jīng)常忽略[2]。

3.6 溫度因素

在施工過程中，混凝土自身由周圍溫度的環(huán)境變化而變化。因此，在橋梁建造中，極有可能因部分材料在熱脹冷縮的性質(zhì)下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致其建筑的構(gòu)件產(chǎn)生變形問題，影響混凝土的安全使用性能（如表1所示）。在道路橋梁項(xiàng)目中，需要使用到較大體積的混凝土，在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，會(huì)形成水化熱反應(yīng)。針對此種情況，并沒有及時(shí)采用有效的處理措施，由此導(dǎo)致混凝土內(nèi)外出現(xiàn)較大的溫差，進(jìn)而形成應(yīng)力作用，產(chǎn)生裂縫。

3.7 材料質(zhì)量

施工材料質(zhì)量是引發(fā)裂縫產(chǎn)生的主要原因。當(dāng)前，橋梁建設(shè)中混凝土，砂石，水泥、骨料占比較大，這些材料的質(zhì)量必須得到保證，才能保證橋梁不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。想要保證材料符合建設(shè)需求，檢測時(shí)就要嚴(yán)格遵循國家標(biāo)準(zhǔn)。檢測人員可按400立方米或600立方米為單位，對砂石進(jìn)行檢測，嚴(yán)格參照含泥量、顆粒級等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。如果不合格，可能會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，影響其抗?jié)B性，最終導(dǎo)致裂縫的形成。

表1溫度因素

3.8 環(huán)境因素

要考慮環(huán)境因素，比如道路橋梁的受寒性、水溫性，施工環(huán)境是否潮濕。在施工時(shí)要考慮季節(jié)對施工的影響，避免雨水對橋梁產(chǎn)生影響，生成裂縫。工作人員要保證表面的瀝青結(jié)構(gòu)沒有透水現(xiàn)象，以及路面下層結(jié)構(gòu)不漏水，完善道路排水系統(tǒng)，確保沒有積水。

4 道路橋梁設(shè)計(jì)問題與施工中裂縫成因防治對策

4.1 重視工程布局、荷載與排水設(shè)計(jì)

首先，在工程進(jìn)行施工之前，施工人員需要對施工的實(shí)地現(xiàn)場進(jìn)行全面化勘察，對工程施工的四周環(huán)境和地質(zhì)狀況，充分掌握與了解[3]。將工程的實(shí)際狀況相結(jié)合，探究對橋梁工程的總體布局與核載力實(shí)施計(jì)算，從而保障道路橋梁工程所需要承受的荷載力，可以在可承受范圍內(nèi)從而顯著降低，由于荷載因素會(huì)導(dǎo)致路橋梁工程出現(xiàn)裂縫。其次在對道路橋梁工程中排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候需要重點(diǎn)關(guān)注需要保障工程，中人行橫道不會(huì)被路面的排水狀況所影響，有效規(guī)避工程面兒出現(xiàn)滲水狀況（如圖1所示）。例如，技術(shù)工作人員能夠在道路橋梁工程面，與人行道間設(shè)計(jì)處擋板，需要保證擋板高于工程面[4]。

圖1荷載以及排水設(shè)置

4.2 設(shè)計(jì)層面防治

在設(shè)計(jì)層面，整體結(jié)構(gòu)混凝土除了需要考慮到強(qiáng)度要求之外，還需要進(jìn)行撓度計(jì)算以及裂縫驗(yàn)算，在設(shè)計(jì)的過程中考慮到施工方面等原因以及混凝土自身的收縮因素，需要適當(dāng)增加整體結(jié)構(gòu)厚度，從而增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)剛度。其次則是需要使用較小并且直徑密度分布比較均勻的鋼筋進(jìn)行鋼筋布置，主要的目的就是為了防止溫度變化帶來的收縮應(yīng)力影響。主要的處理方法就是適當(dāng)提升配筋率，這能夠提升混凝土體的極限拉伸應(yīng)變以及混凝土抵抗干縮變形的能力。主要的目的就是能夠避免混凝土在開展收縮的過程中出現(xiàn)非常嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。根據(jù)我國的相關(guān)施工規(guī)范提出，未來為了避免結(jié)構(gòu)溫度收縮造成的開裂現(xiàn)象，需要設(shè)置伸縮縫，從而避免熱脹冷縮帶來的開裂。在設(shè)計(jì)過程中要分析混凝土各種收縮比例關(guān)系，如表2所示。多層路面道路橋梁控制長度建議不超過50m，高層道路橋梁則是建議不超過45m。如果超過了這一長度，就需要設(shè)置伸縮縫，如果超出的量不大，那么就可以使用后澆帶的方式來避免現(xiàn)澆瀝青混凝土整體結(jié)構(gòu)收縮開裂[5]。

表2自收縮與干燥收縮所占比例

4.3 施工層面防治

在施工管理方面需要更加嚴(yán)格，澆搗混凝土?xí)r，需要設(shè)置操作平臺(tái)，避免施工操作人員直接踩踏鋼筋，造成負(fù)彎矩鋼筋不發(fā)揮作用。同時(shí)澆筑的過程中需要注意加強(qiáng)對于整個(gè)施工流程當(dāng)中的鋼筋管理，隨時(shí)將一些位置不正確的鋼筋進(jìn)行復(fù)位，保證位置始終處于準(zhǔn)確。施工速度需要在科學(xué)組織的基礎(chǔ)上來進(jìn)行控制，避免蠻干造成的現(xiàn)澆瀝青混凝土整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量損害。只有這樣，才能夠?qū)F(xiàn)澆瀝青混凝土整體結(jié)構(gòu)裂縫這一多發(fā)常見問題得到控制和管理。整體結(jié)構(gòu)不能夠過早承擔(dān)荷載，主要的原因就是混凝土在澆筑之后需要擁有一個(gè)硬化的過程，只有經(jīng)過了硬化過程才能夠擁有相關(guān)強(qiáng)度。在這一過程中，需要注意對混凝土進(jìn)行保養(yǎng)，避免對混凝土施加任何的外力[6]。

4.4 材料層面防治

在瀝青混凝土的過程中材料也有著關(guān)鍵的意義。首先選擇骨料的過程中需要控制骨料當(dāng)中含泥量，盡量較低含泥量。對于暴曬之后的砂石料，澆水降溫，澆筑之前也需要使用清水來對模板降低溫度[7]。其次則是需要注意摻加外加劑，外加劑當(dāng)中需要擁有減水、增塑、緩凝、引氣、膨脹等等功能的外加劑。再次則是需要摻加粉煤灰，粉煤灰當(dāng)中的主要成分就是氧化硅、氧化鋁等等物質(zhì)，在反應(yīng)之后就能夠生產(chǎn)氫氧化鈣，從而起到減水、致密、勻質(zhì)的作用。最后，需要控制混凝土的強(qiáng)度等級，現(xiàn)澆整體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級要求不大于C30。對于一些特殊情況需要使用高強(qiáng)度等級混凝土或者高強(qiáng)度等級水泥時(shí)，需要考慮使用低水化熱的水泥和加強(qiáng)澆水養(yǎng)護(hù)，從而更好地便于混凝土凝固時(shí)的水化熱釋放。這能夠避免混凝土在凝固的過程中出現(xiàn)裂縫，在源頭上控制裂縫問題[8]。

此外，相關(guān)建筑單位需要不斷重視和加強(qiáng)對道路橋梁施工材料的管理。具體來說，建筑單位不僅需要認(rèn)識到施工材料對道路橋梁建設(shè)的重要性，也需要結(jié)合諸多方面，對建筑材料管理制度進(jìn)行科學(xué)建立和合理完善。同時(shí)，需要嚴(yán)格控制施工材料的進(jìn)出庫情況。開展施工材料質(zhì)量管理工作，需要重點(diǎn)針對以往出現(xiàn)的相關(guān)問題進(jìn)行深入分析和全方面探究，并實(shí)時(shí)檢查混凝土材料的配比比例以及具體的使用量，由此從根本上避免施工浪費(fèi)情況的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)施工成本的有效節(jié)約。在道路橋梁工程中，經(jīng)常使用的建筑材料主要有瀝青、混凝土以及沙子等。相關(guān)人員在采購時(shí)，需要針對這些材料進(jìn)行科學(xué)對比和有效分析，由此選擇出性價(jià)比高的材料。

4.5 施工中的溫度控制

進(jìn)行溫度控制，可以在施工過程中有效避免混凝土內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生的裂縫問題。具體來說，相關(guān)人員在進(jìn)行混凝土攪拌時(shí)，需要注意對水量的有效控制，保證加入適量的水，能夠有效滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)要求。在夏季施工時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注澆筑的厚度，并進(jìn)行有效控制，由此促使混凝土快速散熱，并能夠快速成型。與此同時(shí)，針對混凝土的質(zhì)量水平，也需要進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，并進(jìn)行有效提升。在保證其質(zhì)量水平的情況下，能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)抗裂性的增加。在實(shí)際的施工現(xiàn)場，相關(guān)人員需要正確放置混凝土，不可以出現(xiàn)隨意堆放的情況，由此防止發(fā)生潮濕，避免混入雜質(zhì)。

4.6 施工全過程的質(zhì)量控制

在進(jìn)行道路橋梁工程項(xiàng)目施工時(shí)，對于施工工藝的選擇是十分重要的，并且注重施工技術(shù)實(shí)施的具體情況，其直接關(guān)系到裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)會(huì)對工程整體質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響。如果選擇的施工工藝出現(xiàn)錯(cuò)誤，有很大的可能性會(huì)影響到混凝土結(jié)構(gòu)，造成不同程度的裂縫問題。比如，在混凝土的保護(hù)層達(dá)到一定的厚度時(shí)，相應(yīng)的鋼筋保護(hù)層也會(huì)出現(xiàn)變化，使得厚度出現(xiàn)增加情況，進(jìn)而容易形成鋼筋裂縫。由此可見，加強(qiáng)施工技術(shù)的規(guī)范性是非常重要的，而且需要保證施工管理的嚴(yán)格性，進(jìn)而對結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行有效控制。

5 結(jié)束語

綜上所述，設(shè)計(jì)人員在對道路橋梁工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要依照現(xiàn)有道路橋梁工程設(shè)計(jì)中存在的問題以及施工環(huán)節(jié)中裂縫形成的因素進(jìn)行詳細(xì)探究，并通過設(shè)計(jì)層面、施工層面以及材料層面，對道路橋梁裂縫問題進(jìn)行有效防治，從而保障道路橋梁工程裂縫出現(xiàn)的概率顯著降低。