桥梁工程建设中的施工裂缝预防管理策略研究

包聪

（中交路桥华北工程有限公司，北京 101100）

桥梁是交通运输的一项关键设施，对于促进社会经济的稳定发展发挥着重要的作用，因此加强对桥梁工程施工建设的研究具有重要的现实意义。裂缝是桥梁工程施工阶段的常见问题，轻则导致联动反应，重则可对整体工程质量造成影响。因此，施工人员应加强对裂缝问题的重视，全面分析总结原因，采取有效的预防管理措施。

1.1 类型

1.1.1 结构性受力裂缝

桥梁工程在施工建设的过程中涉及的环节和流程较多，受外界因素的影响较大，因此使得桥梁工程出现裂缝的概率也较大。由于桥梁形成裂缝的原因不同，使得裂缝在类型上也较多。首先为结构性受力裂缝，其通常是结构应力值达到极限，导致桥梁的承载力下降，从而形成结构性裂缝。结构性受力裂缝在桥梁工程的建设中极为常见，其由外力作用所引发，可导致整个桥梁的承载力下降，对桥梁工程的结构强度也会造成较大的负面影响。尽管部分桥梁工程在施工过程中利用预拱的方式来提升应力，但由于受到荷载的影响，一旦预拱消失，就会引发桥梁的结构性受力裂缝。相较于其他类型的裂缝来说，结构性桥梁裂缝在危害性上相对较小，但一旦裂缝的宽度过大，并超过了设计规定范围，仍旧会存在较大的安全隐患。需及时分析裂缝出现的原因并及时采取科学的措施进行应对，避免问题扩大。

1.1.2 非结构性受力裂缝

非结构性受力裂缝也是桥梁工程施工裂缝的常见类型，与结构性受力裂缝相比，其并不由外力因素所引发，而是由内部结构出现变化而形成，例如由温度所形成的裂缝或者由收缩所导致的裂缝等，如图1所示。从非结构性受力裂缝的类型来进行分析，第一种是自收缩裂缝，在桥梁工程的施工中，混凝土是其中的重要施工材料，混凝土质量以及混凝土的施工质量对于桥梁工程的整体质量可产生决定性的影响。一旦混凝土在施工中缺乏与外界的水分交换，而是在内部利用水泥水化的方式来进行干燥，这种干燥方式可使得混凝土的体积出现收缩，从而形成自收缩裂缝。这种自收缩裂缝一般在混凝土初凝之后高发，并持续到混凝土彻底硬化之后。

图1 桥梁非结构性裂缝

第二种是干燥裂缝。这种裂缝一般在混凝土终凝之后出现，由于混凝土中含有较多的气孔，其在凝结之后的含水量下降，从而使得收缩量不断增加，形成干燥裂缝。

第三种是沉降裂缝。沉降裂缝在桥梁工程的施工中也极为常见，在浇筑混凝土之后，由于其中的骨料在密度上并不一致，一旦受到外力作用，或者受到自身重力的影响，可导致混凝土出现沉降，形成沉降裂缝。

第四种是化学裂缝。由于水泥在水化的过程中可使得混凝土的体积变小，这种方式形成的收缩即为化学收缩。若在配比混凝土的过程中增加水泥用量，会导致化学裂缝出现概率增加。同时，若水泥中铝酸三钙的含量较大，也会增加化学收缩，增加化学裂缝的出现概率。

第五种是钢筋锈蚀所产生的裂缝。钢筋作为混凝土中的重要结构，一旦在保护层上的厚度不足，使得保护层直接接触空气，并受到二氧化碳的侵蚀，从而出现碳化，一旦这种碳化蔓延到钢筋表面，将导致钢筋周围的混凝土在碱度上的下降。增加钢筋周围的氯离子含量，也会破坏钢筋表面的氧化膜，并且混凝土中的氧气以及水分可与钢筋中的铁离子发生化学反应，加速其腐蚀，从而对周围的混凝土产生膨胀应力，导致保护层开裂，生成大量的裂缝，最终对结构造成影响。

1.2 桥梁裂缝的危害

当桥梁工程施工中出现裂缝问题时，在雨水、风沙不断侵蚀的作用下，裂缝会逐渐延伸至内部结构，随着时间的推移，对桥梁整体结构造成严重危害。具体表现在以下几个方面：第一，桩基是桥梁的重要基础，如果桩基存在裂缝问题，必然影响桥梁的稳定性与安全性。第二，钢筋是桩基的主要组成部分，受到自身作用及结构压力的影响，会导致裂缝程度严重，对桥梁的承载性能造成影响，进而影响整个工程质量[1]。第三，受到结构荷载的影响，裂缝问题越发严重，且内部酸碱环境导致内部结构腐蚀加速，最终导致钢筋断裂，对桥梁结构的稳定性造成严重影响。因此，裂缝问题不但对工程质量造成影响，还会导致工期延长，使工程施工成本增加。

2.1 超负荷承载

不同桥梁工程的用途各不相同，因此其设计荷载存在差异。无论在实际应用还是施工建设环节，当桥梁承受载重超出自身实际负载能力，整体结构会受到破坏变化导致结构性裂缝，如图2 所示。导致这一类型裂缝出现的主要原因在于施工阶段，对施工现场的管理不到位，大量的施工设备堆积在现场，桥梁未竣工前便承受自身难以支撑的重量；
或者施工阶段未结合实际对桥梁结构进行受力分析，难以把控工程进度、施工方式不规范等影响桥梁的平衡性，受到巨大应力影响导致结构性裂缝。

图2 桥梁结构性裂缝

2.2 原材料质量问题

桥梁工程具有施工周期长、工程量大，以及使用原材料类型、数量繁多等特点。混凝土便是工程施工使用的主要材料，用量非常大，如果其质量性能不合格，采用存在质量缺陷问题的材料，必然难以达到预期施工效果，难以满足施工设计要求，同时引发裂缝问题。裂缝问题的出现对工程进度及桥梁的质量安全会造成严重影响。

2.3 混凝土温度

目前，我国桥梁的主要结构为钢筋混凝土，水泥是施工建设阶段的常用材料。因为水泥性质较为特殊，对温度的敏感性较强，因此实际使用过程中极易出现温度裂缝。在施工建设阶段，水泥会出现水化热反应，导致混凝土内外部的温差较大，进而出现表面裂缝问题。混凝土在硬化的早期，由于水泥的水化，从而生成大量的热量，而这些热量可导致混凝土内部的温度升高，但混凝土的外部由于受到外界因素的影响，其温度低于内部的温度，这也使得混凝土内部的温度无法正常散发。在温差的作用下，混凝土可出现收缩，从而产生拉应力，一旦拉应力超出了混凝土的极限抗拉强度，则会形成温度裂缝。另外，在寒冷冬季，采取蒸汽养护等措施，养护时维持较高的温度，养护后温度较低，温差较大，进而引发温度裂缝问题。

桥梁工程通常规模较大，所需的施工周期较长，这也使得其在施工中跨越多个季节。由于不同的季节在温度上差异性较大，也会增加施工裂缝的出现概率。总的来说，是由于施工中应用混凝土较多，混凝土一旦受到化学反应的影响，将使得其导热性能下降，内部温差增加，从而生成裂缝。若企业在施工之前没有将自然因素纳入考虑范围内，没有及时采取有效的防范措施，会使得裂缝的出现概率上升。

2.4 混凝土收缩

混凝土收缩也是导致裂缝的主要因素，在桥梁工程施工中十分常见。施工过程中，混凝土的失水收缩与塑性收缩是导致收缩性裂缝的主要因素。施工阶段，完成混凝土浇筑作业后，混凝土逐渐凝固，所含水分减少，同时随着其表面温度的变化，体积处于收缩状态，导致内部收缩力明显下降，内部与表面的收缩程度存在差异，导致混凝土整体应力结构失衡，进而引发收缩性裂缝[2]。不过按平常来看，塑性裂缝一般较浅，且不会长时间存在。塑性收缩导致的裂缝多发生在混凝土浇筑后约5 个小时内，该阶段为塑性收缩的高发期，浇筑后极易出现水化现象，导致混凝土泌水，水分上浮且骨料下沉，进而引发塑性裂缝。

2.5 施工人员专业水平不足

施工人员作为桥梁施工的主体，其专业水平对于施工质量可产生重要的影响。一旦建筑人员专业水平存在不足之处，不仅会增加施工裂缝的出现概率，也会遗留下较大的安全隐患。但从当下桥梁工程施工现状来看，由于其仍旧属于劳动密集型行业，对于人员数量需求较大，部分施工企业为降低成本，没有选择专业水平较高的人员来从事施工工作，且缺乏对于施工人员的专业培训，导致施工人员在专业水平上存在不足之处，尤其是缺乏安全意识以及责任意识，无法依照规范来进行施工，导致桥梁工程出现较多的裂缝。

3.1 加强对载荷的控制

对桥梁工程来说，在整个施工阶段，制定完善、可靠的施工方案对于保证工程质量具有重要意义。在施工设计阶段，设计人员应结合工程实际，对荷载重量进行合理设计。设计荷载的过程中，不但要充分考虑桥梁工程竣工后的使用情况，还需要对施工建设阶段的载重进行全面优化。具体施工阶段，需要对施工现场情况进行认真分析，基于对地质、水文、温度等情况的了解，合理分布施工现场的荷载，避免出现局部区域超载现象。例如，在工程施工阶段，可采用预应力、锚固补充等方法，加固混凝土结构，不但有助于提高桥梁的荷载能力，同时对于预防裂缝问题，保证工程的稳定性具有重要作用。在施工前，还需要认真评估施工方案的可行性，保证方案的可靠性，减少裂缝发生风险，保证工程质量。

3.2 提高施工材料的管理水平

原材料对工程质量有直接影响，严格把控施工材料，能减少裂缝发生风险。因此，在施工阶段，应加大对使用材料的管控力度，采购人员进行采购时，应充分结合工程实际和施工要求，严格把控质量，从源头遏制风险。可利用招投标的方式来选择性价比较高的供应商进行材料的采购，在材料进场之前，还需进行验收，保证所采购的施工材料满足施工所需，为减少裂缝的出现打下坚实的基础。混凝土出现水化热现象极易引发裂缝问题，混合料与掺量对水化热程度有直接影响，适当减少水泥的用量，有助于减少水化热发生风险。在工程施工前，需要对水泥进行水化热试验，确保其满足施工要求后再进行施工。另外，还应加强对骨料质量的管理，质量性能越优异的骨料，其含有泥量越少，受热后并不会出现较大的膨胀，热膨胀引发裂缝问题的概率较低[3]。桥梁工程中采用的混凝土包含多种材料、成分，混凝土混合材料的比例对其质量也有直接影响，只有保证配比科学才能保障材料质量。因此，施工前应全面检测混凝土质量，通过试验明确其配比是否合理，确保施工质量。

3.3 加强对温度的控制

为了能够预防温度裂缝的发散，应加强对施工各环节的管控，严格按照施工标准进行施工，加强施工过程中温度的控制，减少施工前后的温差，避免温度造成的不良影响。使用混凝土时，应严格按照相关要求设定混凝土的配比，减少混凝土内外温差，避免发生水化热现象。例如，夏季施工阶段，需要对混凝土采取有效的散热措施，选择干缩程度较低的混凝土，减少水分蒸发导致的收缩问题，保证混凝土的强度。干燥气候则需要进行洒水，雨天则需要采取有效的防水措施。另外，严格控制浇筑速度，避免裂缝发生。

3.4 做好后期养护工作

做好养护工作对于预防裂缝问题具有重要作用。养护工作不但是工程竣工后的管理工作，在施工后期阶段更需要开展养护工作。施工人员需要结合工程情况，针对出现的裂缝进行灌浆处理，避免其范围扩大。针对桥梁表面出现的裂缝，可以采用防水胶水、裂缝填充等方法进行养护。同时，在开展养护的过程中，由于碱液也是造成腐蚀的重要因素，需在养护时针对排水系统进行维护，保证排水系统能够及时排出雨水，降低雨水对桥梁结构的腐蚀。

3.5 做好人员培训

在桥梁施工中因缺乏专业施工人员，导致施工技术水平较低，从而增加裂缝出现概率的情况，所以需重视施工人员在施工中的重要作用，做好施工人员的培训。在组建施工人员队伍的过程中，需选择专业水平较高的人员作为施工人员。同时，需加大对已有施工人员的培训工作，在培训中除了加入专业的施工知识之外，还需做好安全意识以及责任意识的培训，并完善奖惩机制以及激励机制，将施工人员的工作成果与其薪资相关联，促使施工人员在开展工作的过程中端正工作态度，提升施工质量。

综上所述，裂缝问题在桥梁工程施工中十分常见，其发生的因素繁多，对工程质量会造成严重影响。因此，施工企业及工作人员应加强对裂缝问题的关注，全面分析其成因，采取有效的预防管理措施，保证工程质量。