蔡 锋

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075）

当前，在道路桥梁建设中经常会遇到桥梁开裂问题，影响桥梁后期的正常使用。为了提高道路桥梁质量，降低裂缝出现概率，减少因开裂问题引发的事故，应该从设计阶段及施工阶段分析引发路桥裂缝的原因，然后优化路桥设计，控制施工工艺，提高路桥质量，以保证道路桥梁的安全性、耐久性及稳定性，为后期的行车安全打下基础。

1 道路桥梁中主要的裂缝类型

在道路桥梁项目建设中，施工过程中的质量控制对于道路桥梁的整体质量有着较大的影响。常见的道路桥梁裂缝一般分为荷载裂缝和非荷载裂缝。

1.1 荷载引起的裂缝

道路桥梁在使用过程中要承受自身荷载与来自外部流动车辆的荷载，在荷载力与次应力的作用之下，就会产生不同程度的裂缝，这些裂缝可以称为荷载裂缝。荷载裂缝根据道路桥梁的承载能力出现不同的特征，裂缝大多出现在中心受压区域或者受拉区、受剪区和振动严重部位。根据结构不同的受力方式，产生的裂缝具有不同的特征。

（1）中心受压。此种情况下，在构件中会沿着受力方向出现短而密的平行裂缝（见图1），这种裂缝大多出现在桥墩上。

图1 中心受压

（2）受弯。此种情况下，在弯矩最大截面附近，从受拉区边缘开始出现与受拉方向垂直的裂缝（见图2），并逐渐向中和轴方向发展。

（3）受剪。当桥梁主筋及抗剪切筋设置不足，箍筋设置过密时，会出现斜向破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪切破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝（见图2）。

图2 弯曲裂缝、剪切裂缝

1.2 温度变化引起的裂缝

混凝土是一种特殊的热胀冷缩的材料。在浇筑混凝土时，通常内部的温度较高，如果外界环境的温度较低，则会使混凝土内外温差较大，在温度应力的作用下，使混凝土出现较多的裂缝，最终破坏混凝土结构的强度，影响道路桥梁的整体质量。浇筑混凝土时，水泥水化过程中会释放大量的热量，而混凝土的导热系数低，表面热量散失快、内部热量散失慢，内外降温速率不同，形成内外温差。此时，当外部环境温度突降，混凝土表面会发生冷缩现象，也就是温度收缩，形成收缩裂缝。温度收缩与混凝土骨料组成、混凝土的强度及温度降低的速率、幅度有关，因此，在现场混凝土浇筑过程中应采取有效的温控措施，同时要避免连续浇筑时间过长、昼夜温差大造成混凝土不均匀收缩而产生裂缝。

1.3 施工裂缝

道路桥梁施工中，混凝土的配比不能达到设计要求，或者在混凝土施工中没有按照规范工序进行施工操作，比如混凝土的振捣不均匀、初凝时间小于3h、混凝土分层或分段浇筑时接头部位处理不好，则易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝；或者后浇混凝土养护不到位，会导致混凝土收缩而引起裂缝。除此之外，道路桥梁施工中，由于现场堆积的荷载过大，超出路桥的承载能力，也会产生裂缝。另外，在施工中应该预留泄水孔，泄水孔的周围属于受力薄弱部位，若施工控制不到位也很容易出现施工缝隙。

2 道路桥梁设计与施工中裂缝的预防措施

2.1 工程概况

某大桥主跨170m，为大跨径预应力混凝土连续刚构桥，主梁截面为箱型，其中箱顶板宽8m、底板宽5m，边跨及跨中现浇段箱梁梁高4m，根部截面高11m。该桥在施工过程中出现裂缝，经过仔细检查、分析发现，该桥梁出现的裂缝主要是荷载裂缝（见图3）及温度变化引起的裂缝（见图4）。

图3 某大桥荷载裂缝现场图片

图4 某大桥温度裂缝现场图片

2.2 桥梁裂缝的控制措施

（1）提升道路桥梁设计方案的安全性。首先，要熟悉工程地质情况，结合地基的承载力要求进行道路桥梁的基础设计，避免因为基础承载力不足造成基础不均匀沉降，从而出现裂缝的现象；在选择荷载、行车道的数量等参数时，要有一定的预见性，做好桥梁的荷载预测，保证其在使用年限内都能满足使用要求。其次，路桥的结构设计中，要根据荷载、跨度等参数合理设计构件尺寸，并进行结构验算。最后，要结合道路桥梁开裂的主要原因优化路桥设计。对于混凝土和沥青路面，都要按规范要求设置伸缩缝，避免路面和桥面在外力的作用下出现开裂，要提升路面材料的强度，防止因为路面长期的磨损而导致开裂。

（2）控制好原材料质量。路桥工程对结构的安全性、耐久性要求较高，以确保桥梁建成通车后的安全性能和使用寿命，充分发挥路桥工程运输价值。公路桥梁工程中高性能混凝土应用较为普遍，高性能混凝土在路桥结构中的应用可以有效提升路桥工程的工程质量，减少因受恶劣天气影响而发生裂纹和变形的问题。施工技术人员要控制混凝土成分，保证坍落度在l8～20cm，要适当添加粉煤灰、缓凝剂，且经过试验合格之后才可以配置混凝土。

（3）提升施工人员的质量控制意识。在道路桥梁施工过程中，要重点提高施工人员的专业技能水平。进场施工之前，要结合道路桥梁的施工工序与工艺技术开展施工人员培训，促使施工人员熟练掌握施工操作工艺，以及施工机械设备的操作，提高施工人员的操作水平，强化施工质量。针对施工裂缝，技术人员要分别强化施工管理力度与质量控制力度，在施工中严格监督施工人员的操作流程，保证施工人员能严格依照规定开展施工，保障施工质量。

（4）完善混凝土浇筑方案。第一，分层浇筑。混凝土构件尺寸较大，浇筑厚度、面积较大时，如果一次浇筑成型，混凝土内部热量就无法及时散出，混凝土表面热量散失快、内部热量散失慢，造成混凝土内外温差大，产生温度应力。当温度应力大于混凝土的极限抗拉强度时，混凝土会发生开裂，形成裂缝。为了预防此类裂缝，应该采取分层浇筑的方式，横向增设“后浇带”完成浇筑工作。分层浇筑可以分成全面分层、斜面分层、分段分层三种浇筑方式，在大面积混凝土的浇筑中，要结合现场实际情况选择合适的分层浇筑方式。

第二，采用二次振捣，提高混凝土的抗裂性。二次振捣最重要的是把握振捣时间，二次振捣时间的选择与混凝土的坍落度、外加剂、水泥种类等参数相关，因此在二次振捣前要进行实验，以确定最佳振捣时间。当最佳振捣时间确定之后，要结合前期施工计划合理安排振捣方案，同时为质量事故预留整改时间。通过二次振捣，可提高振捣密实性，预防混凝土开裂。

第三，掌控出机温度。在混凝土原材料中，砾石比热容最小、质量占比最大，水的比热容最大、质量占比最小，这两种材料对混凝土的出机温度影响最为明显。为了控制混凝土的出机温度，最佳方案是降低砾石温度。因此，在外界温度较高的施工期，要做好原材料的防护，避免阳光直接照射，比如通过覆盖、搭建帐篷等措施对砾石进行避光处理。如有需要，还应该在使用砾石前用凉水冲洗，降低其温度。通过降低出机温度，减少混凝土水化热，降低混凝土内外的温差，可预防混凝土裂缝的出现。

第四，掌控浇筑温度。对混凝土浇筑温度的控制，可以合理降低混凝土内外温差，降低温度应力。在混凝土浇筑阶段，要根据季节选择合适的建筑方案。夏季，混凝土浇筑过程中可以利用草包将泵管包裹起来，并喷洒凉水，对混凝土起到降温作用；在混凝土的传送上，要选择坡度较大，可以将混凝土一次送到浇筑位置的方式，减少混凝土暴露时间与暴露面积。冬季，要合理控制混凝土的浇筑厚度，一般在1m左右；为了降低混凝土表面温度的散失速度，可以增设烤炉，达到减小混凝土内外温差的效果。通过以上措施，能够降低混凝土内外温差，降低混凝土内部的温度应力，从而减少混凝土裂缝的出现。

3 结束语

综上所述，路桥的设计与施工中引发混凝土裂缝的原因较多，要从提升道路桥梁设计方案的安全性、控制好原材料质量、提升施工人员的质量控制意识、完善混凝土浇筑方案四个方面预防裂缝。设计之前，应调查工程地质，合理选择基础类型，根据荷载预测合理设计构件的尺寸、钢筋的设置；施工中，应选择合理的混凝土浇筑方案，采取分层浇筑、二次振捣等措施控制混凝土的浇筑温度等，实现预防裂缝的效果。