道路桥梁设计问题与施工中裂缝成因分析

文／刘立宁 北京路桥瑞通养护中心有限公司 北京 102400

刘鹏 北京鑫实路桥建设有限公司 北京 102400

关常春 北京鑫实路桥建设有限公司 北京 102400

许红林 北京路桥瑞通养护中心有限公司 北京 102400

引言：

桥梁道路项目和市政道路、排水给水、桥梁建造等工程有极大关系，是城市建造不能缺少的施工项目，和我们的生活、生产有十分紧密的联系。桥梁道路施工的管控，直接显示了施工企业的管控水准，路桥建造工程的水准高低，也直接突显了一个城市的对外形象。所以，桥梁道路施工企业的管控能力要伴随时代与技术的进步逐步提高，以应对逐步发展的城市与日趋激烈的市场竞争。具体到管控的每个环节，从设计到组织施工，接着到施工现场和验收交付，施工管控工作要贯穿始终。

1.道路桥梁的发展现状

经济和社会的发展与进步过程中，为了更好的顺应城市化进程，我国当前社会的建筑模式大多数以高层建筑为主，因为城市的资源有限，人口却在不断地增长，为了能够容纳更多的城市人口，城市的发展模式与人们对于生活方式的需求也在不断地提高，无论是对城市基础设施建设还是出行环境等都有了更高的要求。当前城市居民的生活水平逐渐提高、生活逐渐富足，私家车等用于出行的交通工具越来越多，对我国交通系统的运行造成了极大的压力，为了保证市民的正常出行，减少交通阻塞与交通事故的发生，政府积极进行了公路道路桥梁的相关建设与优化，以达到缓解交通压力的目的。当交通建设大幅度增加的同时，市场会涌入大批量的建筑施工单位和施工团队，随着施工团队的增加，道路桥梁的建设质量就无法实现统一，会形成多种质量结果并存的局面。这是因为当施工单位过多，建筑管理团队短时间内不能形成统筹化的管理，只能沿用传统的单一管理办法，导致管理力度不足，无法保证工程的整体质量。质量没有保障，就会影响到出行市民的人身财产安全，要避免这些问题的发生，就需要做好建筑施工团队的管理，严格执行与落实建筑标准，加强质量通病问题的治理与预防。

2.道路桥梁施工技术概述与重要性分析

道路桥梁施工技术是基于道路桥梁施工专业所诞生的技术体系，根据施工内容和施工结构的不同，主要包含路基施工，路面施工，桥梁基础施工，桥墩施工，梁桥施工，拱桥施工，桥面施工等几个不同的施工模块，基本涵盖了道路，桥梁，工程，施工的所有常规内容，其本身不仅强调了施工过程当中的施工内容，施工流程，施工注意事项，同时也包含了现代施工材料的应用说明以及问题处理，通过构建完善的道路桥梁施工技术体系，能够培养出高素质，高水平的施工设计人才以及问题运营管理人才，确保施工问题以及桥梁道路问题出现时，有对应的方法或措施予以解决。通过分析现在的道路与桥梁施工技术，总结施工过程当中的些问题，以及对应策略能够在当前道路，传输施工过程当中提升施工人员关注度，完善技术内容技术流程，解决施工问题，提高施工的质量和效率，进一步保障施工的时效性和进度。其次，施工技术是维持道路桥梁施工工作正常开展的核心与关键，技术本身从方法、流程、内容、要点等不同方面进行详细的解释与说明，确保施工人员在实际施工过程当中能够遵循施工技术体系和施工方案，提升施工技术的应用水平，降低问题产生的可能性，保障施工项目本身的质量以及使用期限。

3.道路桥梁设计问题

3.1 理论体系不完善

在具体的道路桥梁施工中，为了提升设计方案的科学性，设计人员需要充分考虑施工现场的环境和信息因素，科学考量道路桥梁设计是否规范，施工区域条件布置是否满足地质条件和参数体系的设计需求，只有保证这些信息的科学性，才能让设计方案更加合理，使设计细节更符合道路桥梁建设的实际需求。但是在现阶段的设计中，因为施工现场环境十分复杂，市场竞争日趋激烈，地质结构呈现出多样性特点，现有的设计理论体系缺乏，这对于设计的有效性提升非常不利，无法保证设计符合具体的道路桥梁设计需求。

3.2 桥梁耐久性较差

道路桥梁的耐久性会直接影响使用的安全性，因此考虑到耐久性问题，就需要从桥梁结构入手，加强耐久性设计。但是现阶段的施工中，人们对道路桥梁结构耐久性设计重视程度不够，无形中会导致耐久性问题衍生，因为道路桥梁的使用频率较大，各种问题极易滋生，因此需要对其经常性的进行修补，一旦修补不及时，就会使道路桥梁使用的稳定性受到影响，无形中使道路桥梁保养的费用增加，不利于道路桥梁施工单位实现经济效益。

4.道路桥梁出现裂缝的主要原因

4.1 混凝土原材料

混凝土由水泥、骨料及外加剂等组成，通过硬化作用从而形成人工石材。若混凝土原材料质量不合格，就会导致混凝土裂缝的产生。例如，混凝土的砂石硬度超出标准范围，使得混凝土收缩量不符合设计要求，导致裂缝的产生。若混凝土拌合物中出现膨胀岩，会产生吸水氧化反应，使得混凝土体积膨胀，整体破裂变形。水泥属于胶凝材料，遇水后反应放热，导致混凝土温度升高。混凝土的水化反应一般是在浇筑完成7h 后不再出现。在这个时间段内，混凝土内部产生大量热量，若无法及时排出，会与外层混凝土产生温差，导致混凝土开裂。据研究发现，1g 的水泥平均可以产生500J 的热量。换言之，1m3 的水泥，需要350 ～500kg 的水泥，则产生的热量有17500 ～27500kJ 的热量，温度可以高达70℃。对于桥梁工程中的大体积混凝土而言，整体体积大，内部的热量更难以散失，因此混凝土内外温差持续时间较长，温度从内由外越来越低，表面出现拉应力，当拉应力超过混凝土抗拉轻度时，混凝土开裂。

4.2 沉陷裂缝

除了以上的影响因素外，还有最常见的地基沉降的影响。大多数桥梁在使用一段时间后都会出现沉降，如果沉降为不均匀沉降，则桥梁结构内部出现剪力，当外界产生的剪力超过了混凝土内部的抗剪强度时，混凝土出现开裂。对于桥梁而言，当混凝土出现裂缝后要及时修补，以免影响内部钢筋的性能。钢筋在混凝土内部主要承担抗拉的能力，因此要保护好混凝土内部的钢筋，防止雨水进入，腐蚀钢筋。除了不均匀沉降导致的裂缝外，还有施工不当造成开裂。混凝土的浇筑要完成振捣、倒入模具及拆模等重要步骤。混凝土的强度达到设计的80%以后才可以拆模，如果提前拆模会降低混凝土强度，出现开裂。对于此类问题，应及时刷漆，做好防水工作。

4.3 载荷型裂缝的成因

载荷型裂缝是道路桥梁的常见裂缝，其形成原因主要是由于当超重载荷超过路面承载能力时，会使得路面结构层的弯拉应力超过道路桥梁结构层的抗拉极限，从而导致载荷型裂缝的形成。不仅如此，由于沥青混凝土面层是公路路面的最上层，顶层平面的状态会直接受到下层平面的影响，而沥青混凝土路面结构基层在超重载荷的作用下会产生极大的弯拉应力，超重载荷作用下路面表层的弯拉应力会远小于路面结构基层，随着超重载荷对于沥青路面的长期作用，当结构基层的破坏达到一定程度时裂缝便会不断扩传导至沥青路面表层，形成可见的载荷型裂缝，因此当沥青路面形成载荷型裂缝时通常已发生严重的结构基层破坏。

4.4 桥梁管理不到位

我国对于桥梁拥有一套独立的管理体系，在平常的工作过程中都会通过该管理体系来对桥梁的相关事宜进行管理。而随着时代的进步，桥梁的修建技术、修建规模、修建标准等都已经有了非常多的变化，因此这就使得以往的管理方案失去管理有效性，在部分管理规则上会失去管理作用，并且过于老旧的管理观念也会对现代化的桥梁事业发展产生束缚。由于我国的桥梁数量庞大，桥梁管理体系并不能够对所有地区的桥梁进行管理，通常情况下，桥梁管理体系会对城市地区和国省道路的桥梁进行管理，而对于乡村、山区的公路桥梁来说，很难有效地落实具体的管理措施。乡村、山区的公路桥梁较为狭窄，并且公路桥梁的污染情况与城市地区相比往往会更大，因此这也就导致乡村及山区的公路桥梁出现的破损程度更大，桥梁的使用寿命及质量都会大幅度缩短及降低。而由于山区、乡村地处偏远地区，通行量与城市地区相比较少，因此这也就导致地方的桥梁管理人员不会对乡村及山区地区的桥梁进行有效的维护及保养，很多乡村及山区地区的桥梁会长时间得不到有效的保养及维护。严重时甚至是会让桥梁的路基受到损坏，降低了桥梁的使用寿命和质量，造成一些不可逆的影响。人们在使用这类桥梁时，所面临的安全风险也相对较高。

5.道路桥梁设计问题与施工中裂缝防治对策

5.1 设计角度的防治在

道路桥梁工程的施工设计中，为了从设计角度对裂缝问题进行解决防治，就应该加强对各种因素的考虑和分析：①应该科学分析设计中的强度问题，科学的验算挠度，分析造成混凝土收缩的原因，科学的设计道路桥梁具体施工中需要的厚度，提升桥梁工程的整体强度和刚度。②考虑钢筋布置的密度问题，保证直径密度均匀分布，如此设计的优势是为减小温度变化导致的收缩问题。同时对于钢筋布置的密度相关问题的处理，应该提升配筋率，最大限度地提升混凝土的拉伸能力和干缩应变能力，防止混凝土在实际的收缩中出现应力聚集现象，该问题需要从设计层面进行防治。从我国道路桥梁施工的规范来看，为了防止结构收缩造成的裂缝问题，就要重视对伸缩缝的设计，伸缩缝对于裂缝的预防发挥着关键作用。具体的道路桥梁设计工作开展中，需要详细对收缩比例问题进行控制，从多个角度考虑多层路面道路的长度问题，根据相关规范将长度控制在50m 范围以内，对于长度超过范围的情况，应该科学设计伸缩缝，对于长度设计超出范围较小的情况，可以利用后浇带弥补，避免结构的不合理设计导致收缩开裂。③考虑道路桥梁的耐久性问题，在道路桥梁的后续使用中，会有大量的车辆通行及雨水的冲刷，桥梁的设计必须能够承受长时间的车辆载荷，具有较强的排水能力。保证在地震等地质灾害下，其具有较强的使用寿命和抗灾害能力，虽然经过长时间的使用，道路桥梁的耐久度和使用寿命会不断降低，从而导致各种桥梁裂缝问题出现，但是合理的设计，可以将道路桥梁结构使用的耐久程度提升，延长道路的使用年限和周期。

5.2 施工角度的防治措施

在道路桥梁的施工中，做好施工阶段的防治，能够有效避免裂缝出现。这就需要在施工管理过程中，保证混凝土浇捣的有效性，在混凝土施工之前，需要设置合理的操作平台，为操作人员留有一定的空间，避免操作人员在操作的过程中出现直接踩踏钢筋事件，影响负弯矩钢筋作用的发挥。在实际的混凝土浇筑过程中，应该优化施工流程，做好施工过程中的钢筋管理，能够随时将需要的钢筋复位，保证钢筋位置设计的合理性和准确性。同时加强对荷载问题的应对，施工人员需要根据道路桥梁工程的等级，确定工程的最佳载荷量，具体对施工现场情况进行考察，详细分析施工中的地质地形、土壤、水文、环境、气候、温度等因素，避免道路桥梁工程施工荷载量超过工程既定荷载量的极限值，施工中可以通过预应力法、锚固补充法等实现对混凝土结构加固，提升道路桥梁工程的承载力和稳定性，实现对载荷问题的解决，避免裂缝问题出现。在施工速度的控制方面，也需要利用科学的方法，避免使用蛮力影响现浇混凝土施工质量，只有从施工的角度出发，才能避免现浇混凝土施工中出现整体结构和裂缝问题，提升工程的总体施工质量。

5.3 沉陷裂缝预防处理措施

为避免沉陷裂缝给桥梁工程施工带来的不利影响，应采取以下措施:第一，对松软土、填土等软弱地基而言，上部结构施工前应做好必要的地基处理，如夯实或加固，从而提高地基的承载性能。第二，模板工程应具备足够的承载力，模板支撑面应足够稳固且受力均匀;模板拆除时间应严格控制，不宜过早或过晚，拆除过程中各构件应有序进行;在冻土区搭设模板时，应采取一定的防冻措施。第三，混凝土浇筑过程中应避免地基被水侵蚀。

5.4 混凝土混合料的制备与运输控制

混凝土混合料是沥青道路施工中的重要材料，原材料质量、混合料配制方法和材料施工工艺等均会对沥青混凝土面层平整度与质量产生直接影响，若沥青、混凝土等材料质量不达标会导致配制好的沥青混凝土混合料不满足质量要求，若沥青混凝土混合料质量达标但运输不当也可能导致施工时的沥青混凝土混合料质量不满足施工要求，上述因素均会增加沥青路面裂缝形成风险。此外，由于公路路面施工属于户外建设项目，沥青混凝土混合料的供给与保存受天气、环境及地形等的影响较大，恶劣天气及复杂地形都可能导致材料状态发生变化，因此不可控因素的影响也增加了路面施工的复杂性与难度，也是导致沥青路面缝隙形成的风险因素。在施工过程中应当结合道路工程实际情况设计符合标准的施工方案，对于昼夜温差大、气候条件寒冷地区的路面应当进行针对性的设计，科学制备沥青混凝土混合料，保证沥青混凝土混合料质量达标，在运输过程中对沥青混凝土混合料的温度进行严格控制才能有效保证材料质量。

5.5 桥梁养护及维修加固

要想切实提高公路桥梁的使用寿命及质量，那么就必须要对公路桥梁进行定期养护和维修加固，及时发现公路桥梁可能存在的一些病害问题，然后对其进行处理，确保这些小的病害不会对公路桥梁的正常使用产生影响。在众多的公路桥梁养护及维修加固技术当中，裂缝处理技术的应用可以更好地提高公路桥梁使用的耐久性。在桥梁工程的施工过程中，会遇到一些常见的病害问题，其中裂缝就是众多病害当中常见的一种，也是对桥梁工程质量造成较大影响的病害。如果在施工过程中不对裂缝病害进行及时有效的处理，那么裂缝就会随着时间而不断扩大，最终引发更加严重的病害。桥梁会出现裂缝病害，主要有以下几个原因：首先是环境温度的影响。常见的公路桥梁工程的施工材料为沥青混凝土，沥青混凝土会很容易受到外界环境温度的影响，如果在施工过程中没有对刚施工的公路桥梁路面进行养护，在昼夜温差较大的情况下，沥青混凝土就会不断地膨胀收缩，从而导致路面局部出现或大或小的裂缝。最严重的是在道路内部出现裂缝，严重破坏了桥梁的结构强度，从而使得工程质量严重下降。其次是超过道路承载力问题。桥梁是有明确的荷载标准的，如果车辆的荷载量超过了桥梁的荷载标准，那么道路就会由压力过重而导致路面的变形及沉降，从而引发裂缝病害的出现。目前我国在桥梁工程裂缝病害的处理技术方面的发展已经较为完善，在对裂缝病害进行处理时，应该注意根据不同的病害情况来选择较为合适的病害处理技术。目前，常见的裂缝病害处理技术有以下几种：首先是表面修补技术，该技术主要是应对一些常见的轻度裂缝病害，这类裂缝的裂缝长度及宽度都较小，因此可以选择黏结剂来对其进行修复处理；其次是注浆修补技术，该技术主要应用于裂缝病害程度适中的情况，这种情况下的裂缝已经较为严重，简单地使用黏结剂已经无法对裂缝进行修补，因此就需要通过把水泥砂浆与环氧树脂等材料混合注入到裂缝中去，从而实现对裂缝的填充及黏接；再者是使用填充修补技术，这类技术主要应用于裂缝病害非常严重的公路桥梁工程中，这类裂缝已经是属于大型裂缝，需要使用材料对裂缝进行填充，然后进行一系列的加固处理。

结语：

综上所说，为进一步提高道路与桥梁的施工质量，需要加强该领域施工技术的分析通过，总结施工技术当中的细节问题并就施工裂缝和道路桥梁施工连接处的问题进行有效分析，在此基础上通过软土层铺设以及材料填充或者以一体化成型的施工方法，建设完善的道桥系统，减少道路与桥梁当中的裂缝从而延长该交通设施的使用寿命和期限，确保在下一阶段的使用过程当中能够稳定维持城市交通的正常运行，保障来往车辆的行驶安全。