桥梁工程施工中混凝土早期裂缝分析与防治

关键词: 桥梁 裂缝 原因 控制

　　1.概述

　　随着我国交通建设的迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，很容易出现裂缝。有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说它经常困扰着我们的桥梁工程技术人员。其实，如果在施工中采取一定的控制措施，很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结，以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法，以保证工程的质量。

　　2.常见的混凝土施工裂缝形成原因

　　2.1由荷载效应引起的裂缝

　　荷载效应一般包括弯矩、剪力、扭矩及拉力等，这类裂缝是由于构件下缘拉应力早已超过混凝土抗拉强度而使受拉区混凝土产生的裂缝。荷载裂缝是指混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝， 影响荷载裂缝产生的因素有：

　　2.1.1设计计算阶段

　　在设计计算当中，由于结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等均会引起众多裂缝。例如商周高速部分桥梁的下部盖梁在支撑处出现斜向裂缝，就因设计计算抗剪钢筋布置不合理造成的。

　　2.1.2施工阶段

　　在施工阶段，由于不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式等均导致众多裂缝。如新华互通小箱梁端部腹板与翼缘相接处在施工存放阶段出现裂缝，因存放时与计算模式不相吻合，又没有采取相应的措施，以致出现裂缝。

　　2.1.3使用阶段

　　在桥梁使用运营阶段，由于经常有超出设计载荷的重型车辆通过；且不可避免的受到车辆、船舶的接触、撞击；加之发生大风、大雪、地震、爆炸等，均可产生裂缝。如连霍高速郑州段，因近几年重型车辆通过较多，且荷载远超出原设计荷载，致使一些简支梁跨中出现裂缝，后来通过加体外束进行加固补救。

　　2.2基础变形引起的裂缝

　　由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。引起基础不均匀沉降的主要原因有：

　　2.2.1人为因素

　　地质勘察精度不够、试验资料不准，在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁，勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。结构基础类型差别大时，同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础；或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时；或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。

　　2.2.2荷载因素

　　在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。分期建造的基础，在原有桥梁基础附近新建桥梁时，如分期修建的高速公路左右半幅桥梁，新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。还有如国道G310民权段，拱桥因后期加宽，新旧基础处理不好，在相接处出现裂缝。

　　2.3收缩引起的裂缝

　　混凝土收缩引起的裂缝大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。

　　2.4冻胀引起的裂缝

　　大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失很大。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强，骨料中含泥土等杂质过多，混凝土水灰比偏大、振捣不密实，养护不力使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。

　　2.5施工方法和施工工艺质量的原因

　　在混凝土结构构件制作、运输、安装过程中，施工方法不合理、施工质量较低，容易产生各种形式的裂缝，产生裂缝的原因主要有以下几方面：

　　1．骨料进场控制不严:碎石厂对碎石的分级生产控制不严格，施工单位进场的石子混堆、混放，导致混凝土拌合物和易性性能差，造成混凝土质量波动，质量差的混凝土容易产生裂缝。

　　2．施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉；施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于混凝土自重和侧向压力的作用使得模板变形。

　　3．混凝土浇筑供料速度不及时，连续性差，搅拌时间控制不好。

　　4．混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大。

　　5．混凝土振捣不密实、不均匀，漏振或过振，出现蜂窝、麻面、空洞，导致截面削弱、钢筋锈蚀或其他荷载裂缝。

　　6．混凝土养护不到位，会使混凝土的水分流失，混凝土失水后表面产生拉应力混凝土开裂，出现不规则的裂缝。

　　7．施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

　　3.桥梁裂缝的措施控制

　　综上所述，桥梁混凝土产生裂缝的主要原因可以归纳为以下几个方面：温度、基础变形、沉缩及冻胀，在施工过程中可以通过以下措施控制混凝土裂缝的产生

　　3.1材料的控制

　　施工工艺是保证混凝土构件质量的关键、除施工的施工操作应严格按照施工技术规范的有关规定进行，对原材料(钢筋、水泥、砂、碎石、水等)都应进行严格的抽样检验。对混凝土配合比应进行对比试验．在高温下或雨后施工对砂、碎石应进行含水量实验，及时调整施工配合比，确保混凝土的施工质量。

　　3.2 温度的控制

　　(1)改善骨料级配，采用干硬性混凝土、加添加剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；拌和混凝土时用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；规定合理的拆模时问，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化；施工中长期暴露的混凝土浇筑体表面或薄壁结构，在寒冷季节采用保温等措施。

　　(2)合理地分缝分块，避免基础过大起伏；合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。另外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力．防止表面干缩。特别是保证混凝土的质量对防止裂缝十分重要。应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的。因此施工中应以预防其贯穿性裂缝的发生为主。

　　4.结束语

　　对于混凝土桥梁裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，采用科学的施工措施，严格施工管理，就可以提高混凝土本身抗拉性能，减少混凝土裂缝的产生，虽然混凝土桥梁很容易产生裂缝，但是大量的以及成功的工程实例都表明：只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。