王樹紅

(青海省交通檢測有限公司 西寧 810003)

引言

公路工程作為主要的公共基礎(chǔ)設(shè)施，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要作用，公路工程的安全性，不僅決定公路是否能正常發(fā)揮使用，更關(guān)系到人民群眾生命財產(chǎn)安全，必須嚴(yán)格管控。橋梁作為公路工程的主要組成部分，其安全性、可靠性是公路工程整體正常使用和安全不可或缺的重要因素之一。任何建筑物的安全使用，必須以其施工質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)為前提，要保障公路工程的安全使用，就必須對橋梁的施工質(zhì)量加強(qiáng)管理，以確保公路工程整體的安全可靠。

公路橋梁的種類很多，除少數(shù)的鋼結(jié)構(gòu)橋梁之外，絕大多是鋼筋混凝土橋梁，按其受力體系主要分為梁式橋、拱式橋、懸索橋、組合體系橋，無論何種橋梁，其主要承載構(gòu)件大多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在實(shí)際施工當(dāng)中，鋼筋(鋼索)由于在工廠生產(chǎn)，材料質(zhì)量較有保障，施工質(zhì)量也易于控制[1-4]；而混凝土大部分在現(xiàn)場生產(chǎn)，除水泥外，其他原材料基本為就地取材，材料質(zhì)量參差不齊。同時混凝土施工過程受環(huán)境、氣候影響較大，施工質(zhì)量較難控制。因此，混凝土施工質(zhì)量控制是橋梁質(zhì)量的要點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)[5]。謝亨[6]以受力角度分析了混凝土的裂縫問題。陳威[7]研究得出混凝土施工過程中嚴(yán)格要求原材料級配等級和材料優(yōu)質(zhì)的配合比，可有效減少裂縫。趙成毅[8]從材料角度、施工工藝以及養(yǎng)護(hù)技術(shù)等方面綜合分析了混凝土質(zhì)量問題。本文在實(shí)際案例中分析橋梁混凝土問題，總結(jié)成因，得出控制措施，為相關(guān)橋梁混凝土質(zhì)量問題指導(dǎo)借鑒。

1 混凝土質(zhì)量問題

混凝土材料是公路橋梁的重要組成部分[9]，混凝土的優(yōu)劣可以反映建筑的質(zhì)量。但是實(shí)際工程中混凝土容易受到環(huán)境、氣候、施工等各方面的影響，造成混凝土質(zhì)量難以保證，從而影響工程的質(zhì)量[10]?；炷恋馁|(zhì)量問題往往表現(xiàn)于以下幾方面。

1.1 裂縫

公路橋梁施工過程中，混凝土伴隨時間逐步硬化?，F(xiàn)場工作條件下，由于環(huán)境等因素，導(dǎo)致混凝土中水分的加速流失，從而產(chǎn)生混凝土裂縫，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)開裂問題。

1.2 蜂窩麻面

混凝土拌和時，若未嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行攪拌配比，在運(yùn)輸過程中就會引起混凝土離析，造成混凝土膠凝漿液與骨料分布不均勻，不易振搗，出現(xiàn)蜂窩麻面等一系列問題。后續(xù)使用中，由于蜂窩麻面吸水凍融，導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土剝落等問題，降低橋梁的耐久性和穩(wěn)定性，縮短橋梁的使用壽命，影響橋梁的行車安全。

2 實(shí)際案例及分析

2.1 裂縫破壞案例

2.1.1 案例

2004年6月，遼寧盤錦田莊臺大橋突然垮塌，該橋垮塌前因主梁底部裂縫和局部掉塊、橋面板龜裂等問題在進(jìn)行整修施工，由于當(dāng)時維修技術(shù)原因，當(dāng)?shù)亟煌ň謱蛄翰扇∠掭d限行措施后，只對橋面鋪裝進(jìn)行返修處理，梁底部裂縫沒有進(jìn)行處理；事故發(fā)生后，專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場分析，一致認(rèn)為主梁和橋面板裂縫導(dǎo)致水滲入砼結(jié)構(gòu)內(nèi)，冬季低溫凍脹進(jìn)一步加劇裂縫發(fā)展，而在前期橋梁鑒定時也發(fā)現(xiàn)了砼結(jié)構(gòu)因裂縫發(fā)展導(dǎo)致局部開裂、掉塊的現(xiàn)象，事故的主要原因是車輛荷載引起裂縫掉塊，造成結(jié)構(gòu)局部破壞，引發(fā)主梁跨整體坍塌，這是典型的裂縫問題引發(fā)的質(zhì)量安全事故。由此可見，橋梁混凝土裂縫危害之大。

2.1.2 案例分析

混凝土裂縫問題是橋梁混凝土質(zhì)量的主要問題?；炷亮芽p按產(chǎn)生原因大體分為溫度裂縫、干縮裂縫、徐變裂縫(使用過程中的荷載裂縫)。不管何種裂縫，前期裂縫小于相關(guān)規(guī)范規(guī)定的最低標(biāo)準(zhǔn)時，一般只是影響結(jié)構(gòu)外觀，不會對橋梁的承重能力和使用功能造成影響。但是隨著裂縫的發(fā)展，特別是裂縫局部貫通或裂縫深度、寬度超出規(guī)范允許范圍，則會造成雨水滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)部導(dǎo)致鋼筋生銹腐蝕或者低溫凍脹破壞，直接影響橋梁整體使用功能和安全性；當(dāng)裂縫發(fā)展積累到一定程度，則可能直接造成橋梁混凝土結(jié)構(gòu)局部破壞，從而引起橋梁結(jié)構(gòu)整體破壞，失穩(wěn)倒塌。

前面大致列舉了混凝土裂縫類型，根據(jù)裂縫類型對其產(chǎn)生原因簡要分析如下；溫度裂縫，顧名思義是由于溫度變化引起的裂縫，其主要原因是混凝土結(jié)構(gòu)在施工時，由于混凝土內(nèi)部因水泥水化熱無法及時散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生熱膨脹應(yīng)力，而同時混凝土在水化硬化過程中逐漸形成強(qiáng)度約束內(nèi)部膨脹變形，當(dāng)混凝土內(nèi)部熱膨脹突破混凝土強(qiáng)度約束時，就會在混凝土表面形成溫度裂縫；還有一種是混凝土構(gòu)件遭遇寒潮時產(chǎn)生收縮應(yīng)力，當(dāng)收縮應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時，也會產(chǎn)生溫度裂縫。干縮裂縫產(chǎn)生的主要原因則是混凝土施工過程中受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身膨脹或收縮，產(chǎn)生龜裂?；炷列熳兞芽p較為復(fù)雜，簡單來說就是在使用過程中，混凝土構(gòu)件反復(fù)承受荷載產(chǎn)生變形，當(dāng)變形產(chǎn)生的應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時，就會在表面產(chǎn)生裂縫；另外，實(shí)際使用時超載、偏壓都會造成應(yīng)力裂縫。

2.2 蜂窩引起破壞案例

2.2.1 案例

2018年9月，京撫公路巴蘭河橋橋墩發(fā)生坍塌，該橋上部結(jié)構(gòu)為T梁，下部為重力式混凝土橋墩，橋墩下部長期受河水沖刷，凍融侵蝕，橋墩沖刷線位置砼剝落情況嚴(yán)重，造成個別橋墩斷面縮頸，雖然當(dāng)?shù)夭扇×耸\圍護(hù)，但最終還是發(fā)生橋墩倒塌事故，經(jīng)專家現(xiàn)場調(diào)查分析，認(rèn)為其主要原因是橋墩混凝土表面粗糙，沖刷線以下混凝土表面局部蜂窩、氣泡，造成水流沖刷作用加劇，凍融破壞加大，混凝土剝落嚴(yán)重，防護(hù)石籠沒有有效阻斷凍融破壞，混凝土剝落最終造成橋墩斷面縮小嚴(yán)重，最終造成橋墩垮塌。

2020年12月，受相關(guān)單位委托，對G6高速共茶段定期檢測，角什科寺橋、然去乎橋多處梁板、橫隔板位置出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫、砼剝落掉角病害，較大的裂縫寬度0.34mm，長度達(dá)4m左右，局部網(wǎng)狀裂紋長度有10余米；最大的構(gòu)件表面砼剝落掉角長度2m左右，寬度0.2m，小范圍有露筋。墩臺基礎(chǔ)也存在沖刷、掏空病害。見圖1。

圖1 橋梁破壞圖

該條高速于2011年12月份建成通車，短短十年，由于地處高寒地區(qū)，裂縫、蜂窩等局部質(zhì)量缺陷發(fā)展嚴(yán)重，現(xiàn)場檢查并分析原因主要是前期的細(xì)微裂縫經(jīng)行車荷載作用后擴(kuò)大，邊角部位蜂窩缺陷，吸水后凍脹造成砼剝落；墩臺基礎(chǔ)也能明顯看到底系梁頂部砼出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。為確保橋梁安全使用，根據(jù)檢測鑒定及現(xiàn)場情況向報檢單位提出了相關(guān)處置措施。

2.2.2 案例分析

混凝土蜂窩麻面及氣泡危害比較直觀。首先蜂窩麻面及氣泡降低了混凝土的密實(shí)性，直接影響混凝土強(qiáng)度，造成混凝土構(gòu)件承載力下降；再者在寒冷地區(qū)，蜂窩麻面容易在混凝土表層積水造成凍脹破壞；在有水流沖涮作用的環(huán)境，蜂窩麻面會加大水流沖刷破壞，加速結(jié)構(gòu)損壞。以上的危害，都會對橋梁結(jié)構(gòu)造成直接損害，降低橋梁承載能力和使用壽命。

蜂窩麻面及氣泡產(chǎn)生的原因主要是混凝土澆筑過程中振搗不到位，漏振或振搗時沒有將混凝土內(nèi)部水泡、氣泡引出，也可能是混凝土構(gòu)件模板粗糙，安裝拼縫不嚴(yán)密，澆筑振搗過程中局部漏漿，也是混凝土攪拌質(zhì)量太差或澆筑間隔時間過長，也會在局部形成蜂窩麻面及氣泡現(xiàn)象。

3 控制措施

隨著人們對質(zhì)量問題的不斷分析和研究，質(zhì)量控制手段和方式不斷完善，針對以上的質(zhì)量問題，在橋梁建造的設(shè)計、施工、使用各環(huán)節(jié)都提出了質(zhì)量控制措施，比如針對混凝土裂縫，設(shè)計階段會在重要的混凝土構(gòu)件中局部設(shè)置防裂鋼筋網(wǎng)片措施，相關(guān)施工規(guī)范也規(guī)定混凝土原材料的質(zhì)量指標(biāo)、大體積混凝土施工養(yǎng)護(hù)措施，橋梁使用過程中有專門的養(yǎng)護(hù)單位進(jìn)行定期檢修和裂縫處治。本文主要從施工角度出發(fā)，簡要說明相關(guān)控制措施和要點(diǎn)。

公路橋梁的施工是個系統(tǒng)工程[11]，我們不能把質(zhì)量控制和其他控制割裂開，在涉及質(zhì)量控制時也不能忽略其他方面的控制，針對當(dāng)前的施工管理模式，主要提出以下幾點(diǎn)控制措施：

3.1 完善質(zhì)量管理體制

完善的質(zhì)量管理體系是首要前提[12]。離開管理就沒有質(zhì)量，沒有完善的管理體系，質(zhì)量管理控制就無法有效落實(shí)。完善的質(zhì)量管理體系將管理責(zé)任逐層分解，從原材料到混凝土生產(chǎn)、澆筑施工等各環(huán)節(jié)，明確施工人員各自的責(zé)任，便于管理及改進(jìn)，獎罰激勵機(jī)制則會加強(qiáng)人員的責(zé)任心和自覺性。

3.2 做好施工方案和技術(shù)交底

做好施工方案編制和技術(shù)交底工作。從原材料質(zhì)量控制、混凝土試配、拌合、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)措施等方面形成完整的施工方案，明確質(zhì)量控制要點(diǎn)和措施。在實(shí)際實(shí)施過程中，編制合格的施工方案說起來容易，落實(shí)起來困難，許多施工方案都存在敷衍了事和照抄照搬的現(xiàn)象，沒有可操作性。技術(shù)交底的工作是為了讓施工各環(huán)節(jié)的參與者明確各自要怎樣履行職責(zé)，要控制什么，要注意什么，要怎么做。沒有一個合格的施工方案，施工人員也不清楚該怎么控制質(zhì)量，要做些什么，施工質(zhì)量便無法保證。

3.3 各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制要點(diǎn)

原材料方面要嚴(yán)格控制砂石料級配，良好的級配才能保證混凝土良好的和易性和工作性能，減小混凝土離析；另外堿活性骨料應(yīng)嚴(yán)格禁止使用，因?yàn)樗鼤c水泥中的堿產(chǎn)生堿硅酸、堿碳酸鹽反應(yīng)，會使混凝土內(nèi)部膨脹，導(dǎo)致混凝土開裂[13]，嚴(yán)重的會直接導(dǎo)致混凝土構(gòu)件崩潰。含泥量和外加劑質(zhì)量也是關(guān)鍵，有的外加劑質(zhì)量不穩(wěn)定，對含泥量特別敏感，會造成砼坍落度損失過快，甚至?xí)斐苫炷恋浆F(xiàn)場后無法施工。水泥的種類選擇也很關(guān)鍵，特別是在炎熱的夏季或大體積砼施工，要求在保證混凝土強(qiáng)度的基礎(chǔ)上優(yōu)先選用水化熱較小的水泥品種，盡量采用低堿水泥，也能有效減少混凝土裂縫。

混凝土試配環(huán)節(jié)直接確定了工作強(qiáng)度和工作性能，合適的配合比不僅能保障混凝土強(qiáng)度，還能保障混凝土優(yōu)異的工作性能，避免離析、塌落度損失過快、不易振搗等問題，減少蜂窩麻面缺陷。

拌合、運(yùn)輸環(huán)節(jié)首先要保證拌合時計量準(zhǔn)確，避免因計量不準(zhǔn)確造成后期強(qiáng)度不足或工作性能差；另外拌合時間要滿足規(guī)范要求，防止因拌合時間不足造成離析；如果夏季混凝土出機(jī)溫度高于32℃，應(yīng)采取冰水降溫拌合措施；運(yùn)輸最好采用專用混凝土罐車，環(huán)境溫度過高時應(yīng)在罐車外包裹隔熱材料，防止?jié)仓r混凝土溫度過高，塌落度損失過快不易施工，澆筑后水化熱過大等問題。

澆筑前嚴(yán)格模板工序檢查，防止因模板拼縫不嚴(yán)漏漿造成蜂窩麻面；澆筑施工人員必須是熟練工人，澆筑時分層布料均勻連續(xù)，振搗時不漏振，分層交界部位振搗到位，快插慢拔將氣泡、水泡充分排出，避免造成混凝土蜂窩麻面和水泡、氣泡缺陷。2018年在大武經(jīng)達(dá)日至班瑪公路大武至達(dá)日段驗(yàn)收檢測中，個別小橋重力式橋臺底部出現(xiàn)砂漿修飾脫落，主要的問題就是漏振和漏漿造成了表面蜂窩、麻面，也沒有良好的處置。

養(yǎng)護(hù)措施是混凝土質(zhì)量把控的最后環(huán)節(jié)，也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，許多部位都是在養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)不按要求操作，造成混凝土裂縫嚴(yán)重，影響混凝土強(qiáng)度和使用壽命。對于普通混凝土結(jié)構(gòu)來說，只要環(huán)境溫度在5℃以上，都可以采取塑料膜覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)，并且保濕養(yǎng)護(hù)時間必須滿足規(guī)范要求的7d以上。如果是大體積混凝土，要計算混凝土內(nèi)部的最高溫升，結(jié)合環(huán)境溫度確定養(yǎng)護(hù)方式。如果混凝土內(nèi)部最高溫升與表面溫差不超過25℃，可以采用覆蓋保濕保溫薄膜養(yǎng)生，養(yǎng)護(hù)期不少于7d且混凝土表面溫度與環(huán)境溫差不大于20℃后才能拆除養(yǎng)護(hù)措施；如果不能保證混凝土內(nèi)部溫升與表面溫差不超過25℃，可以在混凝土內(nèi)部設(shè)置降溫水管，澆筑完成后通過降溫水管循環(huán)冷水降低混凝土內(nèi)部溫度來確保溫差符合規(guī)定，表面同樣采取覆蓋保溫保濕薄膜養(yǎng)護(hù)措施，拆除養(yǎng)護(hù)措施的條件不變；也可以在設(shè)計單位同意的情況采取分層澆筑措施或分倉澆筑措施。

3.4 管控落實(shí)

管控到位是重點(diǎn)。不管是何種方案、何種措施，必須管控到位、落實(shí)到位，否則一切都是空談。不是所有的施工人員都有良好的責(zé)任心和自覺性，特別是現(xiàn)場實(shí)際施工操作人員大多以農(nóng)民工為主，質(zhì)量意識較差，也不清楚混凝土質(zhì)量缺陷所造成的嚴(yán)重后果，所以在實(shí)際現(xiàn)場施工過程中，除了做好施工方案和技術(shù)交底外，必須有專人督促檢查各個環(huán)節(jié)的措施落實(shí)到位，并嚴(yán)格獎罰措施，這一點(diǎn)尤為重要。在大武經(jīng)達(dá)日至班瑪公路大武至達(dá)日段驗(yàn)收檢測中，也發(fā)現(xiàn)個別小橋有梁板底部砼存在夾雜泡沫塊且露筋的質(zhì)量缺陷，這就充分說明現(xiàn)場管控不足的問題。

4 結(jié)語

混凝土的質(zhì)量控制是公路橋梁質(zhì)量控制問題的重點(diǎn)?；炷临|(zhì)量缺陷造成的危害，是逐漸發(fā)展的，積累到一定程度就會造成橋梁破壞，影響使用功能?；炷帘砻媪芽p、蜂窩麻面等看起來很微小的缺陷，后期會直接影響到橋梁安全性和使用壽命，所以質(zhì)量控制要從施工開始就著手，形成系統(tǒng)的管理體系和控制措施，從方方面面的細(xì)節(jié)入手，盡量控制和減少橋梁混凝土質(zhì)量缺陷問題，確保橋梁安全使用。