橋梁工程施工中混凝土早期裂縫分析與防治

關(guān)鍵詞: 橋梁 裂縫 原因 控制

　　1.概述

　　隨著我國交通建設(shè)的迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過程中，很容易出現(xiàn)裂縫。有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致橋梁垮塌的報(bào)道屢見不鮮�；炷�土開裂可以說它經(jīng)常困擾著我們的橋梁工程技術(shù)人員。其實(shí)，如果在施工中采取一定的控制措施，很多裂縫是可以克服和控制的。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識，盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文盡可能對混凝土橋梁裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作較全面的分析、總結(jié)，以方便設(shè)計(jì)、施工找出控制裂縫的可行辦法，以保證工程的質(zhì)量。

　　2.常見的混凝土施工裂縫形成原因

　　2.1由荷載效應(yīng)引起的裂縫

　　荷載效應(yīng)一般包括彎矩、剪力、扭矩及拉力等，這類裂縫是由于構(gòu)件下緣拉應(yīng)力早已超過混凝土抗拉強(qiáng)度而使受拉區(qū)混凝土產(chǎn)生的裂縫。荷載裂縫是指混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫， 影響荷載裂縫產(chǎn)生的因素有：

　　2.1.1設(shè)計(jì)計(jì)算階段

　　在設(shè)計(jì)計(jì)算當(dāng)中，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等均會引起眾多裂縫。例如商周高速部分橋梁的下部蓋梁在支撐處出現(xiàn)斜向裂縫，就因設(shè)計(jì)計(jì)算抗剪鋼筋布置不合理造成的。

　　2.1.2施工階段

　　在施工階段，由于不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式等均導(dǎo)致眾多裂縫。如新華互通小箱梁端部腹板與翼緣相接處在施工存放階段出現(xiàn)裂縫，因存放時與計(jì)算模式不相吻合，又沒有采取相應(yīng)的措施，以致出現(xiàn)裂縫。

　　2.1.3使用階段

　　在橋梁使用運(yùn)營階段，由于經(jīng)常有超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛通過；且不可避免的受到車輛、船舶的接觸、撞擊；加之發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等，均可產(chǎn)生裂縫。如連霍高速鄭州段，因近幾年重型車輛通過較多，且荷載遠(yuǎn)超出原設(shè)計(jì)荷載，致使一些簡支梁跨中出現(xiàn)裂縫，后來通過加體外束進(jìn)行加固補(bǔ)救。

　　2.2基礎(chǔ)變形引起的裂縫

　　由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。引起基礎(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：

　　2.2.1人為因素

　　地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)，在沒有充分掌握地質(zhì)情況就設(shè)計(jì)、施工，這是造成地基不均勻沉降的主要原因。比如丘陵區(qū)或山嶺區(qū)橋梁，勘察時鉆孔間距太遠(yuǎn)，而地基巖面起伏又大，勘察報(bào)告不能充分反映實(shí)際地質(zhì)情況。結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別大時，同一聯(lián)橋梁中，混合使用不同基礎(chǔ)如擴(kuò)大基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)；或同時采用樁基礎(chǔ)但樁徑或樁長差別大時；或同時采用擴(kuò)大基礎(chǔ)但基底標(biāo)高差異大時，也可能引起地基不均勻沉降。

　　2.2.2荷載因素

　　在地質(zhì)情況比較一致條件下，各部分基礎(chǔ)荷載差異太大時，有可能引起不均勻沉降，例如高填土箱形涵洞中部比兩邊的荷載要大，中部的沉降就要比兩邊大，箱涵可能開裂。分期建造的基礎(chǔ)，在原有橋梁基礎(chǔ)附近新建橋梁時，如分期修建的高速公路左右半幅橋梁，新建橋梁荷載或基礎(chǔ)處理時引起地基土重新固結(jié)，均可能對原有橋梁基礎(chǔ)造成較大沉降。還有如國道G310民權(quán)段，拱橋因后期加寬，新舊基礎(chǔ)處理不好，在相接處出現(xiàn)裂縫。

　　2.3收縮引起的裂縫

　　混凝土收縮引起的裂縫大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯，成龜裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因。

　　2.4凍脹引起的裂縫

　　大氣氣溫低于零度時，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度損失很大。當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng)，骨料中含泥土等雜質(zhì)過多，混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí)，養(yǎng)護(hù)不力使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝土凍脹裂縫。

　　2.5施工方法和施工工藝質(zhì)量的原因

　　在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、運(yùn)輸、安裝過程中，施工方法不合理、施工質(zhì)量較低，容易產(chǎn)生各種形式的裂縫，產(chǎn)生裂縫的原因主要有以下幾方面：

　　1．骨料進(jìn)場控制不嚴(yán):碎石廠對碎石的分級生產(chǎn)控制不嚴(yán)格，施工單位進(jìn)場的石子混堆、混放，導(dǎo)致混凝土拌合物和易性性能差，造成混凝土質(zhì)量波動，質(zhì)量差的混凝土容易產(chǎn)生裂縫。

　　2．施工前對支架壓實(shí)不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉；施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，由于混凝土自重和側(cè)向壓力的作用使得模板變形。

　　3．混凝土澆筑供料速度不及時，連續(xù)性差，攪拌時間控制不好。

　　4．混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過大。

　　5．混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，漏振或過振，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致截面削弱、鋼筋銹蝕或其他荷載裂縫。

　　6．混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，會使混凝土的水分流失，混凝土失水后表面產(chǎn)生拉應(yīng)力混凝土開裂，出現(xiàn)不規(guī)則的裂縫。

　　7．施工時拆模過早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。

　　3.橋梁裂縫的措施控制

　　綜上所述，橋梁混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因可以歸納為以下幾個方面：溫度、基礎(chǔ)變形、沉縮及凍脹，在施工過程中可以通過以下措施控制混凝土裂縫的產(chǎn)生

　　3.1材料的控制

　　施工工藝是保證混凝土構(gòu)件質(zhì)量的關(guān)鍵、除施工的施工操作應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，對原材料(鋼筋、水泥、砂、碎石、水等)都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的抽樣檢驗(yàn)。對混凝土配合比應(yīng)進(jìn)行對比試驗(yàn)．在高溫下或雨后施工對砂、碎石應(yīng)進(jìn)行含水量實(shí)驗(yàn)，及時調(diào)整施工配合比，確�；炷�土的施工質(zhì)量。

　　3.2 溫度的控制

　　(1)改善骨料級配，采用干硬性混凝土、加添加劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；拌和混凝土?xí)r用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；規(guī)定合理的拆模時問，氣溫驟降時進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化；施工中長期暴露的混凝土澆筑體表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采用保溫等措施。

　　(2)合理地分縫分塊，避免基礎(chǔ)過大起伏；合理地安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。另外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力．防止表面干縮。特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫十分重要。應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的。因此施工中應(yīng)以預(yù)防其貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

　　4.結(jié)束語

　　對于混凝土橋梁裂縫，應(yīng)以預(yù)防為主，為此需要精心設(shè)計(jì)、施工，采用科學(xué)的施工措施，嚴(yán)格施工管理，就可以提高混凝土本身抗拉性能，減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，雖然混凝土橋梁很容易產(chǎn)生裂縫，但是大量的以及成功的工程實(shí)例都表明：只要我們在設(shè)計(jì)、施工工藝、材料選擇以及后期的養(yǎng)護(hù)過程中能夠充分考慮的各種因素的影響，還是完全可以避免危害結(jié)構(gòu)的裂縫的產(chǎn)生。