盧洋

（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088）

1 道路橋梁裂縫的危害

橋梁設(shè)計(jì)、施工和后期運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)，是道路橋梁工程全壽命周期中最重要的三個(gè)階段。在已經(jīng)通車多年的橋梁運(yùn)營(yíng)狀態(tài)來(lái)看，有較多橋梁隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增加，往往會(huì)出現(xiàn)或多或少的裂縫問(wèn)題。這樣不僅會(huì)影響橋梁的整體美觀，嚴(yán)重的甚至還會(huì)影響到道路橋梁的整體質(zhì)量水平、使用壽命以及運(yùn)營(yíng)安全性[1]。在橋梁出現(xiàn)較為明顯的裂縫后，混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用大大減弱，將鋼筋暴露在自然環(huán)境中，在天氣等因素的影響下，鋼筋腐蝕膨脹，加速混凝土開(kāi)裂、分層甚至剝落，促使橋梁整體質(zhì)量持續(xù)下降，對(duì)橋梁的實(shí)際使用壽命和運(yùn)營(yíng)安全性造成影響，嚴(yán)重的甚至可能會(huì)威脅生命安全。

2 道路橋梁裂縫調(diào)查

通過(guò)調(diào)查既有公路橋梁：小跨徑鋼筋混凝土板橋、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板橋、小箱梁、T梁、預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁橋。常見(jiàn)的主要裂縫有：

（1）板底橫向裂縫：主要出現(xiàn)在跨徑較小的混凝土板橋以及空心板，由于梁底彎曲應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生，主要原因是混凝土收縮徐變和超載車輛作用產(chǎn)生。

（2）滲水泛堿：由于橋梁排水系統(tǒng)不完善，結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，混凝土表面產(chǎn)生水漬，從而產(chǎn)生泛堿?；炷羶?nèi)部的堿性物質(zhì)易溶于水，結(jié)構(gòu)表面與CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaCO3，從而導(dǎo)致泛堿發(fā)生。此外在超載長(zhǎng)期作用下，加速橋面保護(hù)層破壞速度，會(huì)加大滲水泛堿程度。

（3）銹脹露筋：鋼筋銹蝕產(chǎn)物的體積可達(dá)到銹蝕前的7倍，對(duì)混凝土施加了巨大的內(nèi)部擠壓力，最終會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂、分層或剝落。主要原因是混凝土開(kāi)裂，導(dǎo)致鋼筋裸露，在外部環(huán)境的作用下發(fā)生銹蝕。

（4）鉸縫脫落：出現(xiàn)在空心板中，由于鉸縫受剪面較小，混凝土裹力不足，在長(zhǎng)期車輛重復(fù)作用下產(chǎn)生剝落，剝落處鋼筋與空氣中化學(xué)物質(zhì)作用產(chǎn)生腐蝕，從而降低混凝土對(duì)鋼筋的握裹能力，最終使空心板中的鉸縫脫落。

（5）腹板斜向裂縫：產(chǎn)生腹板斜向裂縫的是結(jié)構(gòu)的斜截面主拉應(yīng)力超限導(dǎo)致。主要原因是預(yù)應(yīng)力鋼束損失較大，使其產(chǎn)生的斜截面壓應(yīng)力減小，產(chǎn)生斜裂縫。

（6）底板縱橋向裂縫：當(dāng)橋?qū)捙c橋跨的比值較大時(shí)，容易出現(xiàn)此類裂縫。主要是由于箱梁寬度過(guò)大，導(dǎo)致橋梁橫向結(jié)構(gòu)剛度偏弱，在橫向產(chǎn)生的撓度偏大，容易在底板產(chǎn)生縱橋向的裂縫。

3 道路橋梁裂縫形成的原因

3.1 橋梁結(jié)構(gòu)選型局限性

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，裂縫主要集中于中小跨徑橋梁中，裂縫主要集中在空心板?？招陌彘g是通過(guò)鉸縫進(jìn)行傳力的，由于施工工藝等的限制，空心板病害較多，主要有鉸縫失效、混凝土剝落和芯模上浮導(dǎo)致頂板過(guò)薄等。此外鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫要多于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，這與結(jié)構(gòu)受力模式有關(guān)。同等跨徑下，小箱梁比T梁要更容易出現(xiàn)裂縫，由于T梁結(jié)構(gòu)高度高于小箱梁，承載能力更高，同時(shí)T梁為開(kāi)口截面，方便施工，施工質(zhì)量容易控制，T梁產(chǎn)生的裂縫要更少。因此橋梁結(jié)構(gòu)的選型對(duì)裂縫的產(chǎn)生起到前提作用。

3.2 施工質(zhì)量缺陷

由于施工工期的壓縮、施工隊(duì)伍水平的局限等因素，往往會(huì)導(dǎo)致施工質(zhì)量存在缺陷，尤其是對(duì)于箱型等閉合截面的橋梁，箱梁內(nèi)部質(zhì)量檢查困難。

3.2.1 原材料不符合標(biāo)準(zhǔn)

混凝土、鋼筋等原材料的質(zhì)量直接影響橋梁整體質(zhì)量?；炷临|(zhì)量直接影響橋梁裂縫問(wèn)題。合理的配合比，對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)展和裂縫的發(fā)展起著關(guān)鍵作用。此外混凝土骨料的含泥量、沙子的含氯離子量等都影響著裂縫質(zhì)量問(wèn)題。施工材料的儲(chǔ)存也十分重要，例如焊接好的鋼筋籠在雨水等作用下生銹，在澆筑混凝土前如果除銹效果不好，會(huì)對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。

3.2.2 混凝土澆筑過(guò)程中振搗不密實(shí)

橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋骨架一般較密，在施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)混凝土振搗不密實(shí)，產(chǎn)生局部空洞，不利于結(jié)構(gòu)安全，加快裂縫發(fā)展。尤其是封閉的箱型截面，不易檢查和養(yǎng)護(hù)，箱室內(nèi)部易出現(xiàn)空洞、裂縫等。因此需要在施工過(guò)程中加強(qiáng)混凝土振搗、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理旁站，同時(shí)鋼筋間距不宜太小，影響振搗質(zhì)量。混凝土的和易性對(duì)結(jié)構(gòu)的密實(shí)度也起著很大的作用，和易性太大容易發(fā)生分層離析；和易性太小，混凝土流動(dòng)性差，不利于振搗密實(shí)。

3.2.3 混凝土養(yǎng)護(hù)不到位

混凝土養(yǎng)護(hù)對(duì)裂縫產(chǎn)生有很大影響。養(yǎng)護(hù)不到位，會(huì)使混凝土表面產(chǎn)生蜂窩、麻面以及收縮裂縫?；炷琳麴B(yǎng)、澆水不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致表面水分蒸發(fā)速度較快混凝土收縮產(chǎn)生裂縫。

3.2.4 施工過(guò)程中意外情況

施工過(guò)程中有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)意外情況，影響橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量。例如在施工過(guò)程中橋梁在遭受外力撞擊等因素下，內(nèi)部可能會(huì)存在裂縫問(wèn)題，通常隱蔽性較強(qiáng)，施工人員難以有效發(fā)現(xiàn)，在后續(xù)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中裂縫隱患最終轉(zhuǎn)化為裂縫問(wèn)題。

3.3 道路橋梁載荷增加

隨著時(shí)間的不斷推移，道路橋梁的實(shí)際載荷也在不斷增加。重載、超載的運(yùn)行使得道路橋梁實(shí)際承受的荷載大于設(shè)計(jì)荷載。在既有公路橋梁調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，超載對(duì)于小跨徑橋梁裂縫影響最為明顯，由于活荷載在小跨徑橋梁中荷載占比大，其對(duì)超載最為敏感。此外部分既有老橋的設(shè)計(jì)荷載要小于實(shí)際運(yùn)營(yíng)荷載。

3.4 防、排水體系不完善

由于橋梁本身的防、排水體系不完善，或者在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中排水體系受到破壞未及時(shí)修補(bǔ)，會(huì)導(dǎo)致雨水等長(zhǎng)期與混凝土表面接觸，產(chǎn)生泛堿現(xiàn)象。另外排水不暢，還會(huì)引起混凝土反復(fù)凍脹，加速裂縫的發(fā)展。

3.5 除冰鹽的使用

公路橋梁有降雪時(shí)，為保證車輛正常通行，常會(huì)采用除冰鹽的方式進(jìn)行除雪。除冰鹽中的氯離子會(huì)銹蝕鋼筋，從而加快裂縫發(fā)展。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，護(hù)欄受除冰鹽的作用最大，出現(xiàn)混凝土剝離，裂縫等情況較為嚴(yán)重。此外若橋面防、排水系統(tǒng)不完善，會(huì)導(dǎo)致含有氯離子的水與梁板接觸，長(zhǎng)期以往影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

3.6 運(yùn)營(yíng)期養(yǎng)護(hù)不及時(shí)

部分公路橋梁在運(yùn)營(yíng)階段出現(xiàn)問(wèn)題，但養(yǎng)護(hù)不及時(shí)會(huì)加速裂縫發(fā)展。例如，橋臺(tái)處伸縮縫會(huì)被小石塊等雜物堵塞，影響橋梁的正常伸縮，在高溫天氣的下，橋梁伸長(zhǎng)受阻，擠壓背墻，產(chǎn)生裂縫；橋梁底板腹板等產(chǎn)生裂縫后，若養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或未及時(shí)封堵，會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕，加速裂縫的發(fā)展，同時(shí)也會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力減弱，影響橋梁的正常使用。

4 道路橋梁裂縫問(wèn)題的應(yīng)對(duì)策略

4.1 在前期設(shè)計(jì)中采用好的結(jié)構(gòu)體系

（1）在結(jié)構(gòu)選取中，盡可能采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)于曲線半徑小的匝道橋，無(wú)法采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，可使用鋼混組合梁來(lái)替代。

（2）合理的結(jié)構(gòu)選型會(huì)減少裂縫的產(chǎn)生，例如調(diào)查中發(fā)現(xiàn)空心板出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題較多，對(duì)于中小跨徑橋梁可采用預(yù)應(yīng)力混凝土密排矮T梁代替，避免裂縫的產(chǎn)生。對(duì)于既有的小橋可以通過(guò)增加混凝土現(xiàn)澆層來(lái)提高承載力，減少裂縫的產(chǎn)生。

（3）對(duì)于公路橋梁重載車輛占比大的區(qū)域，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可酌情考慮設(shè)計(jì)荷載在規(guī)范規(guī)定的基礎(chǔ)上有所提高，減少后期運(yùn)營(yíng)期間由于重載產(chǎn)生的裂縫。

（4）有條件的地區(qū)，可采用裝配化橋梁，可最大限度提高施工質(zhì)量。

4.2 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)

橋梁耐久性影響的因素有：環(huán)境作用、力學(xué)作用。其中環(huán)境作用主要指橋梁結(jié)構(gòu)周圍環(huán)境的除冰鹽、水分以及凍融等環(huán)境作用使得結(jié)構(gòu)的耐久性降低；力學(xué)作用主要指車輛的反復(fù)加載引起結(jié)構(gòu)的疲勞以及磨損等作用使得結(jié)構(gòu)的耐久性降低。通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)計(jì)算、優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸等措施可解決力學(xué)作用下的耐久性問(wèn)題，通過(guò)增加混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性、優(yōu)化細(xì)部構(gòu)造以及防腐涂層的使用等措施可解決環(huán)境作用下的耐久性問(wèn)題。首先應(yīng)嚴(yán)格控制保護(hù)層厚度，同時(shí)嚴(yán)控設(shè)計(jì)裂縫寬度，設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)構(gòu)件類型、重要程度、接觸的環(huán)境類別對(duì)裂縫寬度在規(guī)范規(guī)定基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)減小。在構(gòu)造上，盡量采用結(jié)構(gòu)幾何外形簡(jiǎn)單，表面結(jié)構(gòu)平整連續(xù)，可以方便施工的同時(shí)又可以減少腐蝕性介質(zhì)的侵蝕。對(duì)于護(hù)欄等直接接觸除冰鹽等有害物質(zhì)，可通過(guò)設(shè)置防腐涂層提高耐久性。

4.3 加強(qiáng)防、排水設(shè)計(jì)

加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的防、排水設(shè)計(jì)，有利于提高結(jié)構(gòu)整體的耐久性，同時(shí)可減少后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作。瀝青混合料+防水層+混凝土現(xiàn)澆層在近幾年的高速公路中開(kāi)始使用，這種橋面形式在結(jié)構(gòu)防水、抗沖擊、耐久性等方面都有較大的優(yōu)點(diǎn)，

4.4 采用高性能混凝土結(jié)構(gòu)

橋梁主要受力部位混凝土強(qiáng)度應(yīng)不小于C30，高性能混凝土的使用會(huì)增加結(jié)構(gòu)的密實(shí)性，減小混凝土孔隙率，降低混凝土開(kāi)裂的可能性。

4.5 提高施工質(zhì)量及管控

加強(qiáng)施工過(guò)程管控，從材料進(jìn)場(chǎng)、存儲(chǔ)、混凝土配合比、澆筑振搗等進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。盡量避免在冬季澆筑混凝土。加強(qiáng)混凝土振搗質(zhì)量控制，保證橋梁結(jié)構(gòu)振搗密實(shí)。

4.6 加強(qiáng)治理超載、超限

橋梁底板出現(xiàn)的裂縫，與超載有直接關(guān)系，因此超載治理十分迫切。同時(shí)部分車輛高度超限，會(huì)剮蹭凈橋梁梁底，超限車輛的治理也是十分必要的。

4.7 做好道路橋梁定期養(yǎng)護(hù)

在運(yùn)營(yíng)階段，養(yǎng)護(hù)單位則需要根據(jù)竣工資料合理制定道路橋梁養(yǎng)護(hù)方案。養(yǎng)護(hù)過(guò)程中可采用無(wú)損裂縫探測(cè)技術(shù)，對(duì)各類隱蔽性較強(qiáng)的裂縫進(jìn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決，避免裂縫隱患最終轉(zhuǎn)化為裂縫問(wèn)題。

綜上所述，道路橋梁裂縫問(wèn)題的因素有很多，為了有效解決這些問(wèn)題，首先應(yīng)在前期設(shè)計(jì)階段重視耐久性設(shè)計(jì)、選取合理的結(jié)構(gòu)體系，為結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)期限內(nèi)正常使用提供基礎(chǔ)保障；在施工階段科學(xué)選用材料、做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作；在后續(xù)運(yùn)營(yíng)階段杜絕超載車輛上路，做好道路橋梁的定期養(yǎng)護(hù)作業(yè)。從多方面為橋梁結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)創(chuàng)造有利條件。