桥梁施工裂缝的成因及对策分析

桥梁施工裂缝的成因及对策分析

摘要：在桥梁施工产生裂缝不仅会工程质量，甚至会导致桥梁垮塌。这个问题经常困扰着桥梁工程的技术设计人员。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。本文对混凝土桥梁在施工过程中产生裂缝的原因作了较全面的分析、总结，以便找出在施工中控制裂缝的对策方法，克服和控制桥梁裂缝造成的影响，从而保证桥梁工程的质量安全。

关键词：桥梁；施工裂缝；产生原因；对策

Abstract: in the bridge construction cracks will not only engineering quality, and even cause the bridge collapsed. The problem often with the bridge engineering technology design personnel. In order to further strengthen the understanding of the concrete bridge crack, try to avoid the harm of large project appear crack. In this paper, the concrete bridge in the construction process of the cracks cause more comprehensive analysis, the summary, so as to find out in the construction of the countermeasures of crack control method, overcome and control the impact of bridge crack, so as to ensure the quality and safety of Bridges.

Keywords: bridge; Construction crack; Reason; countermeasures

0．引言

交通是国家经济运行的命脉，推动经济健康快速的发展。随着经济建设的迅猛发展，我国桥梁的建设规模越来越大。近年来出现了一些桥梁质量事故, 尤其是桥梁施工的裂缝问题，在现代桥梁质量事故中尤为常见，对质量、安全、经济效益造成了重大影响。桥梁施工的质量问题也就显得尤为重要，然而桥梁在施工过程中, 很容易出现裂缝。桥梁裂缝的产生经常困扰着我们桥梁工程技术人员。因此，对桥梁施工中的裂缝产生原因和其处治措施的研究是十分必要的。

1. 桥梁裂缝的种类

桥梁裂缝可分为结构性裂缝及非结构性裂缝两大类型, 其中结构性裂缝可分为设计结构性裂缝及施工结构性裂缝。非结构性裂缝可分为冻胀裂缝, 温差裂缝, 材料干裂缝, 龟裂缝以及其他侵害性裂缝。

2. 结构性裂缝的形成原因

混凝土桥梁裂缝的成因复杂而繁多，甚至几种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。就其产生的原因，大致可划分如下几种。

2.1. 荷载引起的裂缝

荷载裂缝产生的原因在于施工过程中, 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。

2.2. 施工工艺质量引起的裂缝

在桥梁混凝土结构浇筑过程中, 如果施工工艺不适当, 造成施工质量问题, 容易产生纵向的, 横向的, 斜向的, 竖向的, 水平的, 表面的, 深进的各种裂缝; 特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向,裂缝宽度因产生的原因而异, 比较典型常见的有:

2.2.1混凝土保护层过厚, 或乱踩已绑扎的上层钢筋, 使承受负弯矩的受力筋保护层加厚, 导致构件的有效高度减小, 形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

2.2.2混凝土振捣不密实, 不均匀, 出现蜂窝, 麻面, 空洞。

2.2.3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。

2.2.4混凝土搅拌, 运输时间过长, 使水分蒸发过多, 引起混凝土坍落度过低。

3. 非结构性裂缝的形成原因

3.1. 温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质, 当外部环境或结构内部温度发生变化, 混凝土将发生变形, 若变形遭到约束, 则在结构内将产生应力。当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。

3.2. 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结冰温度在一温度以下, 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可达 30%—50% ; 温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多, 吸水性强, 混凝土中水灰比偏大，骨料中含泥土等杂质过多,振捣没有做到密实等原因都会使混凝土早期受冻,可能会产生混凝土冻胀裂缝。

3.3施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由砂、水泥、骨料,添加水、外加剂等拌和组成的。如果混凝土配置所采用原材料质量不过关, 有可能会造成结构出现裂缝。砂石粒径太小, 级配不良, 空隙率大, 将导致水泥和拌和水用量加大, 影响混凝土的强度, 使混凝土收缩加大, 如果使用超出规定的特细砂, 后果更严重。砂石中云母的含量较高, 将削弱水泥与骨料的粘结力,降低混凝土强度。砂石中含泥量高, 不仅将造成水泥和拌和水用量加大, 而且还降低混凝土强度和抗冻性, 抗渗性。

3.4. 钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足, 混凝土保护层受侵蚀炭化至钢筋表面, 使钢筋周围混凝土碱度降低, 或由于氯化物介入, 钢筋周围氯离子含量较高, 均可引起钢筋表面氧化膜破坏, 从而对周围混凝土产生膨胀应力, 导致保护层混凝土开裂, 剥离。由于锈蚀, 使得钢筋有效断面面积减小, 钢筋与混凝土握裹力削弱, 结构承载力下降, 并将诱发其他形式的裂缝, 加剧钢筋锈蚀, 导致结构破坏。

4. 桥梁裂缝在施工中的防治措施

4.1 设计防裂控制措施

为避免出现荷载裂缝，从设计阶段就要开始入手。设计时要尽量多考虑避免结构的突变或断面的突变；但有时在条件的限制下，不可避免会结构突变现象，这时应做好某些细部的处理，常见的有把突变处做成渐变、把转角处做成圆角的形式，并加强斜向钢筋或构造配筋等。增加构造配筋来提高混凝土的抗裂性，以防止温度变化和混凝土收缩而引起的裂缝；尤其当施工物属于薄壁结构时，设计中需按照规范的要求严格控制裂缝宽度，施工单位常会采用足够厚的保护层，从而防止出现钢筋锈蚀引起的裂缝。

4.2. 材料的控制

施工工艺是保证混凝土构件质量的关键, 除施工操作应严格按照施工操作技术的有关要求进行。对原材料应进行严格的检验。在高温下或雨后施工对砂, 碎石应及时调整施工配合比例,保证混凝土的施工质量。

4.3 温度的控制

4.3.1 改善骨料配合比

采用增加添加剂、干硬性混凝土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; 规定合理的拆模时间; 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。

4.3.2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。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非常困难的, 在施工中应注意预防发生贯穿性裂缝的现象。

4.3.3非结构性裂缝防止措施

防止塑性沉降裂缝应该从支架搭设和基础处理方面下手，对支架搭设要进行科学设计并且严格控制好施工，消除部分的非弹性变形需要进行全面积的预压。保证混凝土的保护层有足够厚度，并在混凝土中中添加入一定量的减水剂以减少混凝土的泌水。安排合理的砼浇注顺序和浇筑速度来消除在混凝土浇注的过程中的温差。防止塑性收缩裂缝的措施有加强养护的早期管理以降低混凝土中水份蒸发速率，一般采用结构外露面覆盖海绵、麻袋等浇水养护。

4.3.4钢筋锈蚀引起的裂缝的防治措施

防止钢筋锈蚀；在施工时控制好混凝土的水灰比,用加强振捣来确保混凝土的密实性,防止氧气入侵；同时尽量避免使用含氯盐的外加剂。

4.4 其他防范措施

桥梁工程的管理人员应合理配置好专业的技术指导人员和质检人员，在施工作业时应严格按照设计的方案进行，桥梁结构设计中必须考虑了施工顺序对内力的影响，禁止随意更改施工的时间顺序，以免引起附加应力导致预想不到的结构开裂。在施工中应控制好入模混凝土的温度，浇筑后混凝土的温度也要加以控制，同时注意施工后的养护措施，施工前落实各项施工任务，并做好施工技术交底。

5.常见桥梁裂缝处理办法

桥梁建成后，为确保正常运营，必须加强经常性的检查养护与维修。

5.1 表面修补法

主要适用于对于桥梁结构的稳定及承载力没有影响的表面裂缝以及深裂缝的处理。这是一种有效、简单的修补方法。

5.2 灌浆、嵌缝封堵法

主要适用于有防渗要求或对结构整体性有影响的混凝土裂缝的修补。当修补部位深度较大时，可以利用压力设备把某种浆液材料灌压入混凝土的内部裂缝中，某种浆液材料硬化后和混凝土形成一个整体，从而达到加固桥梁结构、封堵裂缝的目的。

5.3打筛加固封闭法

当钢筋混凝土梁件产生主应力裂缝时，可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法。它是当结构的稳定性能受到裂缝影响时经常采用的一种加固方法。

5.4 电化学防护法

利用施加电场在介质中的作用范围，改变混凝土或钢筋所处环境状态，从而达到防腐的目的。

以上的几种防护方法中，结构加固法和表面修补法由于施工简单方便而比较常用。

6. 结语

总之，在桥梁施工的过程中，为尽量避免工程中出现危害较大的裂缝、少出裂缝。在设计施工中必须严格按照国家有关技术标准、规范进行设计、施工和监理，这是确保混凝土桥梁结构安全的前提和基础。只有采取行之有效的施工控制办法，严格控制好各种施工材料的质量，在施工过程做好现场管理工作，因地制宜，采取有效的措施，从而有效地控制桥梁裂缝的产生。

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