针对桥梁施工中裂缝产生的原因进行探讨

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摘要：在桥梁施工过程中，由于施工环节的管理不到位。造成桥梁裂缝经常出现。导致施工进度缓慢，工期时间长等等原因。本文针对对桥梁常见裂缝的产生原因进行了分析，并针对每种裂缝，提出了相应的施工改良措施，并简要地介绍了裂缝的修补工艺，仅供参考。

关键词：裂缝；桥梁施工；塑性沉降；结构力

一、工程概况

某特大桥2座（单幅），左线长2762m，右线长1851m；大桥1座（单幅），右线长703.83m；路基长221.532m。桥位处河滩覆盖层为卵石，主河槽上覆盖层为卵石或漂石，其下均为强～弱风化石英片岩。标段桥梁上部结构采用25m后张法预应力混凝土箱梁先简支后连续，下部为独立柱墩，墩顶设盖梁，柱式墩，桩基础。本标段桥梁桩基均为钻孔灌筑桩，采用岩石旋转钻机和冲击钻机成孔，吊车吊放钢筋笼，自动计量混凝土拌和站拌制混凝土，混凝土输送车运输，吊车吊装或输送泵入仓浇筑混凝土。系梁、承台模板采用组合钢模板，墩身和盖梁采用整体定型钢模板，混凝土入模根据地形情况采用滑槽、吊车吊装或输送泵，为防止高墩柱混凝土在浇注过程中离析，混凝土通过设有减振装置的串筒灌筑，并做好墩柱四周的振捣工作。扩大基础施工根据地质条件采用挖掘机开挖，次坚石辅以小型爆破，人工配合清底，组合钢模模板，滑槽入模。混凝土养护采用定做塑料薄膜袋包裹密封自然养护工艺。为了防止裂缝的产生，必须从每个细节做起。具体在施工时，应力求做到以下几点：

1．在进行混凝土箱梁预制浇筑时，通过采用箱梁整体式组合钢模板台车系统、预制存梁台座和门吊基础均进行预应力管桩和搅拌桩基础处理，确保模板及基础稳固和减少沉陷，并均匀、对称地浇注混凝土。

2．在拆模时，采用混凝土试件强度来进行指导拆模的具体时间，从而避免因拆模过早而造成的混凝土强度不足产生的受力开裂。

3．浇筑后养生时，杜绝外荷载对梁体的作用。

4．对于可能由于设计不合理而导致的结构性裂缝，应通过及时与设计单位进行沟通，进行设计变更优化，以解决锚孔、结构突变、槽洞和应力集中等部位的配筋不合理等问题。

5．须严格按图纸尺寸施工，确保结构构件钢筋、预应力束的位置，同时严格控制钢筋保护层厚度不宜过大，以减小素混凝土区的收缩开裂。

6．为了控制因温度应力较大引起的裂缝，可采用“硅酸盐水泥+高效减水剂+混凝土活性细掺合料”的复合配置，同时配以级配良好的粗细骨料，形成高密实、低水胶比、耐久性好、工作性能优的混凝土材料。不仅如此，在混凝土浇注时，严格按施工方案进行分层浇注，并把分层厚度严格控制在30cm，使混凝土在施工过程中能充分地散热。7．由于施工工期长，因此须对夏季和冬季的混凝土温度控制措施分别对待：夏季降温措施可采用粉料提前进场同时分袋入罐、砂石料遮盖、洒水降温、搅拌用冷水等；冬季升温措施可采用骨料加热、热水拌和、加快浇注速度、延长搅拌时间等，以控制混凝土的入仓温度。

8．保证混凝土的养生环境。浇筑完成后，进行养生时必须保证混凝土表面的湿度，养生时水分越充分，混凝土的体积收缩则越少。

二、桥梁裂缝的分类

从桥梁结构受力的角度分析，裂缝可以分成因结构受力产生的裂缝和非结构受力产生的裂缝两类。

（一）因结构受力产生的裂缝

温度裂缝。温度裂缝是桥梁施工过程中经常遇到的裂缝形式，产生原因顾名思义是由于混凝土构件局部温度不一致，热胀冷缩不均衡而产生的。此类裂缝的一般出现在混凝土厚度较大，或是长度较长的构件中，且一般在锚固端，长度较短。荷载裂缝。对于钢筋混凝土构件，也有很多裂缝是由于在设计阶段，对构件的尺寸或是配筋率设计不足，导致其承载能力偏低，在荷载作用下便产生裂缝。受力性质不同，产生的裂缝形态也不同。承受拉（轴）力和弯矩的构件在横截面有一维的拉应力，承受剪力和扭矩及其他复合受力结构有主拉应力。这些构件将出现垂直于主拉应力方向的裂缝。裂缝一般沿构件宽度方向贯通部分或全截面。仔细观察还可发现表面裂缝的多种形态和宽度的变化规律。例如截面较大的拉杆，除了贯通全截面较宽的裂缝外，还有在钢筋附近短而窄的裂缝；截面高度较大的梁，裂缝宽度在钢筋位置处较窄，而稍远处的腹部裂缝更宽；梁端斜裂缝在截面高度中间部分最宽，上、下端较窄，等等。

（二）非结构受力产生的裂缝

由于桥梁处在一个开放的环境，因此影响裂缝的因素很多，主要有混凝土收缩徐变、塑性沉降、水化热、组分间的碱骨料反应以及所采用水泥的细度等。混凝土徐变产生的裂缝一般是由于浇筑混凝土时，水用量较大，随着时间的推移，水分的蒸发，轻者在构件表面出现麻面，重者会产生裂缝。此类裂缝一般都较短且较细，分布较均匀。

混凝土塑性收缩产生的裂缝常出现在大面积的板壳表面，因气温高、风速大等原因，在混凝土浇注数小时后，混凝土表面由于蒸发速度超过了本身泌水速度而产生裂缝。此类裂缝。一般表现为不规则的鸡爪形，且均为细微的表面裂缝。混凝土塑性沉降引起的裂缝。在浇筑钢筋混凝土构件时，混凝土中的骨料塑性下沉，下沉过程中，如骨料受到顶部钢筋的阻碍，会使得顶部钢筋处的沉降与两侧的沉降相差过大，从而在钢筋上方出现顺筋的表面裂缝。此类裂缝一般出现较少，且较短，较粗。混凝土水化热引起的裂缝。此类裂缝一般出现在大体积的混凝土构件表面，是由于水泥水化热导致混凝土构件内外温差过大引起。

由组分间的碱骨料反应引起的裂缝。由于水泥的碱液与活性骨料的硅酸盐化学反应后，会析出体积增大几倍的胶体，使混凝土胀裂，产生裂缝。此类裂缝的特点是裂缝中充满白色沉淀。

由于水泥细度而引起的裂缝，此类裂缝产生的原因一般容易被忽视，且在实际施工过程中也较为普遍。由于市场价值不合理导向，现在很多的水泥生产商为追求混凝土强度，将水泥磨得很细，强度越高的水泥被认为质量也越高。水泥颗粒过细的直接结果就是提高了早期强度，但同时也产生很多不利影响：（1）水泥颗粒过细，使水泥早期水化热过分集中，使混凝土结构早期易于产生温度差异裂缝，从而影响混凝土的结构强度和长期耐久性；（2）水泥颗粒过细，使得混凝土早期干燥收缩变形较大，更容易产生早期收缩裂缝；（3）水泥颗粒过细，混凝土早期强度发展快，但混凝土后期强度发展潜力小，使实际结构安全度大大降低；（4）随着水泥颗粒比表面积的增加，混凝土徐变也随之增加，对预应力混凝土结构不利；

（5）随水泥颗粒比表面积的增加，与相同高效减水剂的适应性变差。为增大流动性和减小流动性损失需要掺加更多的高效减水剂，不仅增加施工费用，也可导致混凝土中水泥用量的增加。

三、裂缝的处理措施

（一）改良施工工艺

针对不同原因产生的裂缝，具体的改良施工工艺也有所不同。对于由温度荷载引起的裂缝，在施工时可以采用分层、分块浇筑，采用低热的水泥、预冷骨料、预埋冷却水管以及设置排气孔等措施，减小温差，降低温度应力及温度次应力；对于荷载裂缝，则需要勘察方和设计方多沟通交流，便于设计方在桥梁设计阶段，充分考虑实际交通环境和各个可能因素，做到尽可能准确、科学的设计，同时具体在施工时，设计方和施工方多交流，做到有问题及时通气，共同协商解决；对于由混凝土徐变产生的裂缝，采用科学合理的配合比，严格按照既定的配合比施工，并根据具体施工环境做适当调整；对于由混凝土塑性收缩产生的裂缝，施工时只需用覆盖养护，控制混凝土表面湿度等措施便可防止其产生；对于由混凝土塑性沉降引起的裂缝，实际施工时，通过改善配合比、减少泌水、加大保护层等来防止，在初凝前将表面重新抹面压光也可使裂缝闭合；对于由水泥细度引起的裂缝，应选择合适细度的水泥，并对采用的水泥要进行相关试验，严格按照相关规范进行操作，准确地读取数据并进行科学分析，选择合适项目的水泥。

（二）裂缝修补

裂缝，在施工过程中是必然会产生的，采取正确的施工工艺，可以有效减少裂缝的数量，但并不能有效的消除。因此，在裂缝产生后，如何进行裂缝修补，显得至关重要。目前使用较广的裂缝修补方法是灌浆法。灌浆法是在裂缝产生的地方，凿一个2cm宽，2cm深的小口，将结构胶等粘接剂通过空压机注入裂缝内，使裂缝闭合，再加外表面找平。此法一般适用于裂缝较少的情况。如裂缝较多，面较大，则可先灌浆后，再在表面粘贴三层耐碱玻纤布，达到封闭裂缝并保护混凝土构件表体的功效。

四、结束语

施工过程中，裂缝是不可避免的。除了正确的施工，科学的管理以及及时的修补外，还需要各工程建设方之间的良好沟通和交流，充分客观地了解实际情况，共同协商，才能确保工程质量，将裂缝控制在“最佳状态”。