公路桥梁施工技术质量研究

所属栏目：公路工程类论文
发布时间：2012-09-14 11:57:30  更新时间：2012-09-14 11:45:29

摘要：随着我国交通业的快速发展，公路桥梁施工的步伐也随之加快。公路桥梁在实际施工过程中常常出现一些质量问题，这主要是因为管理和技术这两个方面的漏洞所造成的。为此，本文主要对公路桥梁施工技术质量进行研究。

关键词：公路桥梁施工;管理体制;技术质量控制;桥梁裂缝

一、完善的管理体制

公路桥梁施工技术质量离不开管理，而管理的正常进行需要完善管理体制的支持。作为公路桥梁施工负责人,其工作职责就必须做好各部门技术人员及负责人之间的工作，确保施工在和谐氛围环境下进行。作为施工的负责人应该清楚各个部门人员的具体职责，这样才能在施工过程中做到责任明确，将安全生产管理作为桥梁施工技术质量研究的重点。当然公路桥梁施工仅仅有管理是不够的，公路桥梁施工毕竟是一个专业性较强的行业，需要很多专业技术，因此，必须重视技术质量的控制，加强对施工成本的有效控制，这样也在一定程度上促进了施工安全的有效控制，进而确保公路桥梁施工的有序、正常进行。

二、技术控制

公路桥梁施工本身就是一个集各项技术为一身的工程，其技术控制是公路桥梁施工技术质量研究的一个重要因素。公路桥梁技术控制主要包括以下几个方面：(1)变形控制。变形控制就是严格控制桥梁结构每一阶段的竖向绕度及其横向偏移，若有偏差并且偏差较大时，就必须立即进行误差分析并确定调整方法，为下一阶段最好准备。(2)应力控制。结构在自重下的应力，其实际应力与设计应力差距应控制在+5%左右;结构在施工荷载下的应力，其实际应力与设计应力差距应控制在+5%左右;结构预加应力，其不仅要对张拉实施双控，其差距控制在±6%，而且还要对管道摩阻影响进行考虑;斜拉桥等一些外置拉索张力，相差应该控制在±5%左右。(3)稳定控制。稳定控制就是指在施工过程中对施工各个阶段的结构构件进行严格控制，进而使其能够确保局部和整体的稳定性。而结构构件局部和整体稳定性的评定主要是通过稳定分析计算和结合结构应力、变形情况的一系列完整监控系统。(4)安全控制。安全控制体现在变形控制、应力控制和稳定控制中，是这几种技术控制的综合表现，根据实际情况，来确保各个技术控制的安全性。

三、质量控制

质量控制，包括开工阶段的质量控制：图纸审核的控制，施工现场的控制，测量数据的控制，施工组织设计的控制;施工阶段的质量控制：施工人员、生产机械的控制，对测量的控制，施工材料的控制，施工工艺的控制;交峻工阶段的质量控制：验收标准的执行，验收项目的控制。

公路桥梁裂缝是施工过程中的一个常见质量问题，裂缝处理也成为了公路桥梁施工过程中的重点。因此，本文也主要对裂缝产生的原因和处理的相关技术方法进行分析。

3.1公路桥梁裂缝产生的原因

公路桥梁裂缝种类、成因比较复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：

1. 荷载引起的裂缝

混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

1.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有：

(1)、设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足;构造处理不当;设计图纸交代不清等。

(2)、施工阶段，不按设计图纸施工，擅自更改结构施工方案、工艺和顺序，改变结构受力模式;不对结构进行强度验算等;不了解结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装;不加限制地堆放施工机具、材料。

(3)、使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥;受车辆、船舶的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。

1.2次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起，如预应力、徐变等产生的二次应力，在设计上，应注意避免结构突变或断面突变。

1.3荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根据结构不同受力方式，产生的裂缝特征如下：

(1)、中心受拉，裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。

(2)、中心受压，沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。

(3)、受弯，弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。

(4)、大偏心受压，大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件，类似于受弯构

(5)、小偏心受压，小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件，类似于中心受压构件。

(6)、受剪，当箍筋太密时发生斜压破坏，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压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。

(7)、受扭，构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展

(8)、受冲切，沿柱头板内四侧发生约45°方向斜面拉裂，形成冲切面。

(9)、局部受压，在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。

2. 温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：

(1)、年温差，一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，

(2)、日照，桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。

(3)、水化热，出现在施工过程中，大体积混凝土(厚度超过2.0米)浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料入模温度，降低内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热

(4)、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。

3. 收缩引起的裂缝

在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩

(1)塑性收缩，发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。

(2)缩水收缩(干缩)，混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩(干缩)。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件(超过3%)，钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。

(3)自生收缩，自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的(即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土)，也可以是负的(即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。

(4)炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算。

混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。

4. 地基础变形引起的裂缝

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：

(1)、地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁，勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。

(2)、地基地质差异太大。建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。

(3)、结构荷载差异太大。在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高填土箱形涵洞中部比两边的荷载要大，中部的沉降就要比两边大，箱涵可能开裂。

(4)、结构基础类型差别大。同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。

(5)、分期建造的基础。在原有桥梁基础附近新建桥梁时，如分期修建的高速公路左右半幅桥梁，新建桥梁荷载或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有桥梁基础造成较大沉降。

(6)、地基冻胀。在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀;一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。

(7)、桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。

(8)、桥梁建成以后，原有地基条件变化。大多数天然地基和人工地基浸水后，尤其是素填土、黄土、膨胀土等特殊地基土，土体强度遇水下降，压缩变形加大。在软土地基中，因人工抽水或干旱季节导致地下水位下降，地基土层重新固结下沉，同时对基础的上浮力减小，负摩阻力增加，基础受荷加大。有些桥梁基础埋置过浅，受洪水冲刷、淘挖，基础可能位移。地面荷载条件的变化，如桥梁附近因塌方、山体滑坡等原因堆置大量废方、砂石等，桥址范围土层可能受压缩再次变形。因此，使用期间原有地基条件变化均可能造成不均匀沉降。

5. 钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。

要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度(当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度);施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

6. 冻胀引起的裂缝

大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水(结冰温度在-78度以下)在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%~50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。

7. 施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：

(1)、混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

(2)、混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

(3)、混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。

(4)、混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

(5)、混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的 收缩裂缝。

(6)、用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝

(7)、混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时，后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑，引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇时，先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好，新旧混凝土之间粘结力小，或后浇混凝土养护不到位，导致混凝土收缩而引起裂缝。

(8)、混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。

(9)、施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。

(10)、施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

(11)、施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。

3.2公路桥梁施工裂缝处理技术方法

公路桥梁施工裂缝处理技术方法主要有以下几种：(1)表面修补法。表面修补法是一种比较简单的方法，从字面可知，这种技术方法主要适用于一些仅有表面裂缝的工程，也就是说，结构承载力没有受到影响的裂缝。这种方法主要是将水泥浆、环氧胶泥涂抹在裂缝表面，或者将油漆、沥青等防腐材料涂刷在混凝土表面，通常还采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施来防止混凝土受各种作用的影响而继续开裂。(2)灌浆、嵌缝封堵法。灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。(3)结构加固法。当公路桥梁裂缝属于结构性能方面的裂缝，此时就需要考虑结构加固法。结构加固法就是对混凝土结构的截面面积进行进一步的加大，可采用预应力法加固，也可以采用喷射混凝土补强加固等具体方法来进行。(4)混凝土置换法。在公路桥梁施工中有时会出现损坏混凝土的情况，为了更好的处理这种情况，应该采用混凝土置换法来进行。混凝土置换法就是首先剔除损坏的混凝土，然后在将新的混凝土或其他材料置换进去。

四.加强监测工作

为了确保施工的技术质量，所以检测工作是非常重要的，必不可少的措施，也是重要的内容。然而有些施工单位，不会特意建立具体的项目施工方案，更没有严格按照相关技术要求进行操作，导致经常出现技术质量问题，所以作为施工单位应自觉的进行自检，配合监理部门进行抽检。而作为监理单位必须真正做到事前、事中和事后的层层的监督工作管理，防患于未然，在监督过程中如果发现问题必须要进行及时的解决。在工作中可应用计算机等先进设备做好动态的技术质量控制，如果是比较重要关键的环节和工序要进行全面的监控，并妥善保管好资料。在监督过程中，作为管理部门必须要发挥出其重要的监督作用，及时进行抽检、做好验收评定工作，用公正权威的职能做好技术的质量管理工作。

一座桥梁从建成到使用，牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。由上述可知，设计疏漏、施工低劣、监理不力，均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，是保证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，进一步加强巡查和管理，及时发现和处理问题，也是相当重要的一个环节。

参考文献：

[1] 姚玲森. 桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，1985.

[2] 范家翼，高莲绨，喻永言.钢筋砼结构[M].北京：中国建筑工业出版社，1993.

[3] 向中富，桥梁工程控制[M].人民交通出版社，2001.

[4] 张一苇. 浅谈桥梁施工过程质量控制的管理[J]. 中国新技术新产品. 2010(19).

[5] 董希奎. 对公路桥梁施工中的质量控制的探讨[J]. 科技资讯. 2010(13) .

[6] 李重旭. 桥梁施工技术质量的控制研究[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2011(08).

[7] 傅凤飞,王振. 试议桥梁腐蚀的成因与防治[J]. 科技致富向导. 2010(17).