道路橋梁設(shè)計(jì)與施工中裂縫成因淺析

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摘要:道路橋梁是我國(guó)國(guó)家交通干線建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵組成部分，在實(shí)際的道路橋梁建設(shè)過(guò)程中，非常容易受到各類綜合因素的影響，同時(shí)也會(huì)因?yàn)楦黝惥C合因素導(dǎo)致在施工過(guò)程中產(chǎn)生橋梁裂縫。鑒于此，筆者結(jié)合自身的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)重點(diǎn)針對(duì)道路橋梁設(shè)計(jì)以及道路橋梁施工裂縫的產(chǎn)生原因展開(kāi)分析。希望對(duì)于相關(guān)的人員提供參考與借鑒的作用。

關(guān)鍵詞:道路橋梁;設(shè)計(jì)隱患;策略

0前言

道路橋梁屬于我國(guó)最主要的基礎(chǔ)設(shè)施工程，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的意義和作用。對(duì)一個(gè)國(guó)家而言，道路橋梁設(shè)計(jì)效果和質(zhì)量對(duì)民生經(jīng)濟(jì)有著非常重要的影響，同時(shí)一旦道路橋梁工程質(zhì)量降低，會(huì)為人民群眾的生命安全埋下不小的隱患，如圖1所示。

1工程案例

1．1工程概況

該工程項(xiàng)目位于四川省境內(nèi)，作為該區(qū)域的重點(diǎn)市政工程項(xiàng)目之一，項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容主要分為橋涵建設(shè)工程和道路建設(shè)工程兩部分。道路建設(shè)工程分為兩條，預(yù)設(shè)直線段車速為40km/h，路面為瀝青混凝土材料，為了確保施工質(zhì)量和效果，相關(guān)的工程建設(shè)單位先針對(duì)工程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了分析和檢查，檢查后發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在一定問(wèn)題，需要進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化和完善。

1．2設(shè)計(jì)問(wèn)題

1)設(shè)計(jì)方案和道路橋梁發(fā)展?fàn)顩r存在出入。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了節(jié)約成本，可能會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目的工期進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)也充分考慮到道路橋梁發(fā)展?fàn)顩r等因素以及在具體施工過(guò)程中出現(xiàn)各類因素難以有效協(xié)調(diào)等問(wèn)題，在設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)理念方面依然存在一些需要改進(jìn)的地方。兼顧到這樣的因素，可能會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目的實(shí)用性乃至壽命產(chǎn)生影響，對(duì)工程項(xiàng)目整體的發(fā)展產(chǎn)生不良影響。2)設(shè)計(jì)階段對(duì)于竣工后性能問(wèn)題考慮有限。在工程項(xiàng)目進(jìn)入到設(shè)計(jì)階段之后，有少數(shù)設(shè)計(jì)人員過(guò)于注重工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)剛度和性能等方面，并會(huì)重點(diǎn)針對(duì)強(qiáng)度和設(shè)計(jì)間的匹配度進(jìn)行分析，但是針對(duì)工程項(xiàng)目竣工之后的考慮卻比較少。一旦道路橋梁正式投入到使用后，道路橋梁周邊的環(huán)境和交通流量等因素必然會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目的使用和相關(guān)性能產(chǎn)生不良影響。鑒于此，在道路橋梁的設(shè)計(jì)階段就要全面考慮各類因素，如果不能進(jìn)行充分考慮，可能會(huì)導(dǎo)致鋼筋規(guī)格和實(shí)際施工要求不相匹配的情況，從而對(duì)道路橋梁的安全性能產(chǎn)生影響。

1．3道路橋梁裂縫的產(chǎn)生原因

一方面，要對(duì)道路橋梁設(shè)計(jì)重心加以剖析;另一方面，要對(duì)道路橋梁建設(shè)期間裂縫的成因進(jìn)行探析，通過(guò)探析發(fā)現(xiàn)，致使道路橋梁出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題的因素大致如下。沉降裂縫形成原因。道路橋梁等項(xiàng)目，會(huì)由于基礎(chǔ)在縱向方面的不勻稱下沉亦或橫向的位置移動(dòng)致使混凝土架構(gòu)中的附加應(yīng)力增大，這種應(yīng)力增大到高于混凝土抗拉力之后，會(huì)致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不勻稱下降，通過(guò)剖析可以知道，導(dǎo)致沉降裂縫出現(xiàn)的因素如下。1)在工程項(xiàng)目開(kāi)展前，沒(méi)有充分做好地質(zhì)勘察工作，也沒(méi)有具體了解施工區(qū)域的地質(zhì)情況。從而導(dǎo)致在具體的工程項(xiàng)目施工中產(chǎn)生不均勻沉降等問(wèn)題。此外，如果地基位于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域，在建設(shè)道路橋梁的過(guò)程中，可能會(huì)存在橫跨多個(gè)地質(zhì)區(qū)域施工的現(xiàn)象，考慮到地質(zhì)條件差異因素的影響，非常容易出現(xiàn)不均勻沉降。2)在施工過(guò)程中，舉例來(lái)說(shuō)如果相同聯(lián)的橋梁采取差別類型較大的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)時(shí)，即采用混用樁基礎(chǔ)和擴(kuò)大基礎(chǔ)，混用不同樁徑和樁長(zhǎng)的樁基礎(chǔ)，或者在標(biāo)高較大的基底上進(jìn)行基礎(chǔ)擴(kuò)大，都會(huì)引發(fā)不均勻沉降裂縫。3)采用地基處理方法加固軟土地基，減小地下水位上浮力，增加基礎(chǔ)荷載。但是，道路橋梁在長(zhǎng)期受到地面荷載作用后，如雨水沖刷、滑坡等，會(huì)引起原土層的變形和壓縮問(wèn)題，從而引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)不均勻沉降。在道路橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，如果混凝土施工工藝質(zhì)量不合格，可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)橫向裂縫、縱向裂縫、貫穿裂縫、表面裂縫等走向、部位均不同的裂縫。導(dǎo)致混凝土裂縫的原因如下。1)在針對(duì)混凝土進(jìn)行振搗施工的過(guò)程中，由于沒(méi)有做好振搗工作，會(huì)產(chǎn)生大量的麻面、蜂窩等，進(jìn)而為混凝土裂縫產(chǎn)生埋下伏筆。此外，如果混凝土自身的流動(dòng)性較差且澆筑速度過(guò)快，則會(huì)導(dǎo)致混凝土硬化前后的沉降差異較大，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。2)因?yàn)榛炷吝\(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)有很多水分流失，這種情況下混凝土坍落度降低，在大體積混凝土作業(yè)過(guò)程中較易產(chǎn)生開(kāi)裂問(wèn)題，為確?；炷亮鲃?dòng)性能符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，盲目增大水占比或者水泥占比，致使混凝土出現(xiàn)大幅收縮，產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。3)在混凝土逐層澆灌期間，若未對(duì)澆灌間隔進(jìn)行嚴(yán)控，在上一層混凝土初次凝結(jié)之后馬上進(jìn)行下層混凝土澆灌，或許致使不同層面的混凝土無(wú)法緊密融合，進(jìn)而產(chǎn)生橫向裂縫。另外，在逐段澆灌混凝土期間，若未對(duì)新舊混凝土接觸面進(jìn)行有效處理，也或許致使裂縫出現(xiàn)。4)澆筑混凝土?xí)r選用的模板剛度不夠，或模板結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在澆筑混凝土?xí)r會(huì)使模板變形，產(chǎn)生變形;澆筑混凝土后，將模板拆下，使混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，從而產(chǎn)生裂縫。

2提升道路橋梁設(shè)計(jì)與施工的相關(guān)措施

2．1設(shè)計(jì)方面的措施

2．1．1道路橋梁工程的耐久性設(shè)計(jì)。在針對(duì)該道路橋梁工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須綜合考慮各類因素對(duì)橋梁使用壽命以及耐久度產(chǎn)生的影響。設(shè)計(jì)人員不僅要考慮一些環(huán)境因素的影響，而且要考慮部分人為因素的影響。在上述因素的干預(yù)下，有可能導(dǎo)致橋梁的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷面和裂縫現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還可能會(huì)產(chǎn)生安全事故。結(jié)合大量的案例分析可知，在設(shè)計(jì)橋梁的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員一定要針對(duì)橋梁所處區(qū)域的實(shí)際情況對(duì)橋梁的耐久度進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員需要考慮不同氣候條件對(duì)橋梁壽命產(chǎn)生的影響，同時(shí)還要通過(guò)分析最大交通流量以及施工場(chǎng)地條件等因素對(duì)橋梁耐久度進(jìn)行預(yù)測(cè)，確保在符合設(shè)計(jì)要求的情況下大幅提高道路橋梁的耐久性和安全性。2．1．2做好公路橋梁項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的質(zhì)量控制。公路橋梁工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效果直接影響橋梁投入使用后的使用安全性和基本功能。鑒于此，當(dāng)公路橋梁工程項(xiàng)目進(jìn)入到設(shè)計(jì)階段后，一定要采取嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施。例如相關(guān)的建設(shè)單位應(yīng)該留給設(shè)計(jì)部門相對(duì)充裕的設(shè)計(jì)時(shí)間，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要保障工程項(xiàng)目的各類設(shè)計(jì)參數(shù)都符合我國(guó)的公路橋梁工程項(xiàng)目規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中賦予創(chuàng)新思維和創(chuàng)新理念，要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中盡可能地使用一些先進(jìn)的儀器和設(shè)備，以此提升設(shè)計(jì)圖紙的精確性，為后期的施工創(chuàng)造有利條件。2．1．3合理選擇設(shè)計(jì)方案。在針對(duì)道路橋梁工程項(xiàng)目的主體結(jié)構(gòu)展開(kāi)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須要出臺(tái)多種設(shè)計(jì)方案，而施工單位和建設(shè)單位要通過(guò)分析后從中篩選出最科學(xué)和合理的設(shè)計(jì)方案，以此確保工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量和橋梁的使用壽命?？紤]到道路橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目中的環(huán)境條件差異比較大，且施工的范圍比較廣，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要優(yōu)先針對(duì)公路橋梁的主體結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后考慮到施工成本和施工難度等因素來(lái)選擇合適的設(shè)計(jì)方案。例如在我國(guó)很多大跨度橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往都采用預(yù)裝配置設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用該方案可以大幅提高公路橋梁設(shè)計(jì)效果和質(zhì)量。

2．2施工方面的措施

2．2．1加強(qiáng)施工材料管理力度。由于施工材料是影響裂縫成因的重要因素，所以需要加強(qiáng)對(duì)施工材料的選擇以及管理。一方面，需要按照工程以往施工經(jīng)驗(yàn)以及工程現(xiàn)場(chǎng)勘察各項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)果，確定本次工程建設(shè)使用材料規(guī)格以及各方面情況，并按照結(jié)果對(duì)材料展開(kāi)科學(xué)選擇;另一方面，要做好材料抽樣檢測(cè)工作，保證進(jìn)場(chǎng)材料能夠與設(shè)計(jì)要求相符，石料粒度以及瀝青材料材質(zhì)等均能達(dá)到施工要求，從而從源頭起降低裂縫產(chǎn)生幾率。2．2．2重視施工溫度管理。溫度差會(huì)在很大程度上對(duì)混凝土內(nèi)部質(zhì)量與外部質(zhì)量產(chǎn)生影響，導(dǎo)致開(kāi)裂問(wèn)題產(chǎn)生。為減小溫度差對(duì)混凝土質(zhì)量的影響，技術(shù)工作者應(yīng)當(dāng)嚴(yán)控作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)溫度?？山?jīng)過(guò)科學(xué)使用冷水，使砂的溫度下降，保證在較短時(shí)間混凝土溫度符合要求;或者把冷水管插進(jìn)混凝土內(nèi)，確保在進(jìn)模以前，混凝土溫度一直處于恰當(dāng)水平。2．2．3重視施工工藝控制。在對(duì)施工工藝進(jìn)行控制方面，應(yīng)當(dāng)抓好下述工作:①嚴(yán)控材料拌和工藝，保證各種建材拌和皆是依照有關(guān)要求進(jìn)行，確保材料混合勻稱，比如在瀝青、石料拌和期間，應(yīng)當(dāng)對(duì)投放比重進(jìn)行嚴(yán)控，且需要遵照一邊攪拌一邊加熱的準(zhǔn)則，合理控制攪拌溫度，避免溫度影響材料攪拌，確保材料自身性能處于最佳狀態(tài);②在攪拌作業(yè)以前，應(yīng)當(dāng)查看材料潔凈水平，明確存在雜物與否，第一時(shí)間進(jìn)行處理，避免雜物影響到材料質(zhì)量;③嚴(yán)控水滲透和負(fù)載問(wèn)題，在初次配制材料的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土進(jìn)行碾壓，利于以科學(xué)的碾壓方式，實(shí)現(xiàn)提升混凝土強(qiáng)度的目標(biāo);④因?yàn)槟雺嘿|(zhì)量與施工裂縫的出現(xiàn)存在較為緊密的聯(lián)系，為此為降低裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的不良影響，應(yīng)當(dāng)抓好碾壓操作，確保碾壓一次到位;⑤對(duì)橋梁結(jié)合位置進(jìn)行恰當(dāng)處置，確保每個(gè)細(xì)節(jié)均符合有關(guān)要求，保證結(jié)合位置緊實(shí)度與設(shè)計(jì)要求相符，避免結(jié)合裂縫的產(chǎn)生。

3結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前道路橋梁在設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中存在的一些核心問(wèn)題展開(kāi)了分析，并根據(jù)當(dāng)前道路橋梁在設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中存在的問(wèn)題給出相應(yīng)的解決方案，以此來(lái)提升道路橋梁設(shè)計(jì)效果和質(zhì)量，并對(duì)道路橋梁施工過(guò)程中產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行了分析和探討。通過(guò)優(yōu)化施工操作以及做好施工溫度控制等手段，對(duì)裂縫問(wèn)題形成有效預(yù)防，保證裂縫開(kāi)裂程度能夠被控制在合理范圍之內(nèi)，不會(huì)對(duì)橋梁道路項(xiàng)目正常使用造成較大干擾，從而最大限度保護(hù)來(lái)往行人以及車輛安全，保證道路橋梁工程使用價(jià)值。

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作者:劉軍 吳玲松 單位:成都謙德方略工程管理咨詢有限公司 西藏通遠(yuǎn)工程勘察設(shè)計(jì)有限公司成都分公司