李金悦
北京市政路桥股份有限公司 北京 100000
摘要: 城市道路桥梁的施工质量会影响其使用寿命，甚至出现安全事故，产生一系列不良影响。因此，施工人员需对道路桥梁施工中可能出现的各种质量问题进行分析，在道路桥梁投入使用之前，杜绝所有的安全隐患，从根本上提高结构安全稳定性。混凝土抗拉强度低，易出现裂缝，而裂缝的扩展会降低结构安全承载力，因而在施工过程中应采取措施控制裂缝的产生。比如选择水化热较低的水泥，避免产生收缩裂缝；注意施工及养护气温，防止由于混凝土内外温差而出现温度裂缝。同时在施工的每一道工序中，都必须严格把控浇筑、振捣及养护的质量，减少因振捣不匀及浇筑养护不当等施工因素而产生的施工裂缝。除混凝土之外，钢筋锈蚀也是影响道路桥梁耐久性的主要原因。在施工中，可通过涂层技术隔离钢筋与混凝土，防止氯离子渗入钢筋，并可合理增大混凝土保护层的厚度，减缓腐蚀速度，降低腐蚀程度。沥青路面的施工技术仍存在问题，在后期施工时需优化施工工艺，选择性能优异的沥青材料，增大其刚度及强度，并注意后期的维修事宜，防止道路桥梁路面发生破坏。路面桥面经受着车辆及人员的荷载压力，路基可能出现变形，路基可能出现不均匀沉降，而雨水的浇灌更会加剧这种情况。在施工过程中需提高土地承载力，加强排水设施的管理，防止路基不均匀沉降导致的安全问题。
关键词: 道路桥梁；混凝土；钢筋；裂缝；沉降；施工质量
道路桥梁的安全稳定对国家发展而言，有着重大的现实意义。一旦出现道路桥梁安全事故，其后果将不堪设想。比如裂缝的产生及扩展、钢筋的锈蚀都有可能导致整个结构发生破坏。而且车辆行驶会对路面桥面产生荷载压力，使其发生摩擦损耗，降低了结构的耐久性，从而影响结构的整体稳定性。后期及时修缮是提高道路桥梁使用寿命的有效途径，但从根本上而言，如果不注重施工质量，越来越多的安全隐患将成为结构倒塌的主要原因。
一、加强城市道路桥梁施工质量的重要性
道路桥梁作为我国重要的交通枢纽，不仅加快了运输业的发展，更提高了国民经济水平。但有很多道路桥梁的坍塌事件也在警醒着我们，加强城市道路桥梁的施工质量是当下务必解决的问题。重庆某彩虹桥在1999年突然发生垮塌，当时在桥上的人员有40人遭遇意外；2007年湖南省凤凰县正在建设的堤溪沱江大桥出现坍塌，造成现场施工人员64人死亡，经济损失高达3980万；2012年，哈尔滨阳明滩大桥发生坍塌，导致正在行驶的4量货车坠入桥底，3人死亡，5人受伤。诸如此类的道路桥梁事故每年都在出现，产生了严重的不良后果，威胁到了国民的人身及财产安全。
道路桥梁的施工过程工序繁杂，施工时间持续较久，容易出现质量问题，影响结构的安全稳定性。比如哈尔滨明滩桥在坍塌之后，检测人员发现混凝土中混有木材，甚至有大量的编织袋，在桥面边缘的一些面板处存在有大量裂缝，说明施工人员在施工过程中有不规范的施工行为，未严格控制施工质量[1]。而湖南省凤凰县的堤溪沱江大桥主拱圈的砌筑材料根本不满足规范要求，导致拱圈的整体性和强度远低于设计要求，在后期施工过程中，荷载不断增大，某处拱脚区段的砌体出现坍塌，致使大桥发生了安全事故。这些案例说明了道路桥梁施工单位在施工过程中对施工质量的把控不够严格，导致桥梁坍塌事件一直出现。而这些已存在的施工质量问题，我们完全可以在道路桥梁投入使用之前进行规避。因此，我们有必要分析城市道路桥梁施工易出现的质量问题，并对其进行完善，避免出现不可逆的安全事故。
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图1 哈尔滨明滩桥事故现场
二、城市道路桥梁施工易出现的质量问题
（一）施工过程中易出现裂缝
由于混凝土的抗拉强度较低，在施工及运输过程中可能会出现裂缝，而裂缝的存在会降低结构的安全稳定性。同时，施工过程中如果操作不当，也会加剧裂缝的产生及扩展，威胁结构安全。根据产生原因，裂缝可分为由水泥水化导致的收缩裂缝、结构内外温差导致的温度裂缝、基础沉降导致的沉降裂缝及施工质量差导致的施工裂缝。当采用过多低热水泥，且振捣时间不足时，会产生更多的收缩裂缝。而温度裂缝受施工气候的影响，如果在施工过程中突遇降温，混凝土表面与内部温度变化不一致，就会产生温度裂缝[2]。在养护过程中，如果没有采用相应的保温措施，温度裂缝也会进一步扩展。正式施工前，相关人员应仔细勘察地质情况，在地质变化复杂的地段，基础易出现不均匀变形，造成沉降裂缝。在道路桥梁的整个施工过程中，应注意施工质量，避免产生施工裂缝。比如，在分层浇筑的过程中，应控制浇筑时间，防止交界面处因结合力不够而出现裂缝。对于浇筑模板的选择，也应注意其刚度及变形，防止后期出现涨模的情况，产生裂缝。
（二）钢筋易被锈蚀
对于混凝土道路桥梁而言，钢筋锈蚀成为了影响其耐久性及安全性的重要原因。据统计表示，美国的桥梁中，有一半以上因钢筋锈蚀而发生了破坏，以至于国家每年都需要花费大量财力与人力用于修缮桥梁。比如旧金山San Mateo-Hayward大桥中的预制横梁处在浪溅区，钢筋锈蚀严重，在使用20年后不得不进行修补，耗费了大量资金。而我国的很多桥梁，尤其是沿海桥梁，投入使用3年到15年之后，都会出现钢筋锈蚀的情况，导致混凝土开裂，降低了结构的承载力[3]。对于冬天气温较低的北方而言，为了保证下雪天的交通安全，会在道路桥梁上撒盐用于除冰，而除冰盐会加剧钢筋锈蚀，影响结构安全[4]。比如北京西直门立交桥在使用了18年后，由于钢筋锈蚀而重新修建；沈阳的文化路大立交桥在使用13年后钢筋严重锈蚀，影响了结构的正常使用。同时，道路桥梁经年处在雨水的浇灌中，钢筋与雨水接触也会加剧锈蚀的情况；其次，如果钢筋直接暴露在空气中，也会由于化学反应而发生钢筋锈蚀。因此，在施工过程中，必须加强钢筋的防腐设施，防止其与空气直接接触，避免加重锈蚀。
（三）桥梁路面出现损坏
大多道路桥梁都采用沥青路面，但沥青路面的使用寿命一般为15年左右，时间较短。且车辆的流动会降低沥青路面的耐久性，加快沥青路面的损耗程度。因此，为了保障道路桥梁的正常使用，必须加强沥青路面的施工质量。在施工过程中，如果未控制好沥青的含量或者未采取合理的水灰比，可能会由于矿质材料之间的粘结力不足而导致路面松散。当车辆以高速度驶过道路桥梁时，路面易出现坑槽等不良情况。同时，沥青路面施工时搅拌不均匀，或者浇筑时温度过高，都会加快沥青路面的老化速度，降低其使用寿命。沥青路面在使用过程中，雨水对其影响程度较大，一旦降雨量过高，路面可能出现冒浆等问题。当然，沥青路面的使用寿命很大程度也取决于施工技术。而目前关于沥青路面的施工工艺并不完善，仍然存在很多问题。比如施工人员对施工现场不够了解，也未详细勘察施工条件及施工气候，对施工过程中所采用的材料也未进行确认，相应的施工质量也达不到要求[5]。由于施工工期紧张，设计人员没有充足的时间进行前期调查，道路桥梁的设计图纸及配合比可能不满足后期承载力需求，在使用早期出现破坏。
（四）道路桥梁可能会出现沉降。
当道路桥梁受到车辆压力时，基面可能会出现下沉现象。但路基与桥梁的材料并不完全一样，强度及刚度都不同，在连接处会应力集中，加剧二者沉降，而如果桥梁与路基两者的沉降量不同，就会发生类似于“错台”的情况，影响车辆正常行驶。有些情况下，桥台及引桥部分的填土也会出现不均匀沉降的情况，其原因是：施工过程中，施工人员忽略了填土压实度的合理范围，在碾压的过程中，层厚未满足要求；或者是施工人员对填土的质量没有把控，其含水量及密实度都在最佳范围之外。同时，工程中会采用桥头搭板，以防止道路桥梁填土沉降带来的凹凸不平[6]。但就目前而言，桥头搭板往往设置在沥青路基表面层的下边，如果雨水流入连接处的伸缩裂缝处，填土会发生流失，从而加剧路基沉降量，以至于搭板脱空，出现开裂的现象。
三、保障城市道路桥梁施工质量的措施
（一）施工过程中控制道路桥梁裂缝的产生及扩展
在施工之前，应对原材料各项指标是否达到质量要求进行确认，尽量采用强度较高的水泥，防止因为其水化热过低而出现裂缝。用于道路桥梁建设的水泥初凝时间一般需要大于45min，且在选择细集料时，必须考虑其级配是否良好，含泥量尽量不要超过2%，其模数也在合理范围内。对粗骨料而言，尽量选用质地比较坚硬的碎石，其含泥量不得超过1%，针片状颗粒的含量不能过高，不得超过5%。由于水灰比对混凝土强度的影响较大，所以在施工时必须将水灰比设置在合理范围内。在搅拌过程中，需严格控制搅拌时间，不能超过2min，如果添加了额外的减水剂，则需考虑混凝土的坍落度是否满足要求。道路桥梁的施工量较大，需分层浇筑，分层振捣，直至混凝土表面无气泡，保证振捣均匀，避免出现漏振和离析的情况[7]。在后期养护期间，应在混凝土表面洒水，保持其湿润度，避免混凝土养护温度过高，尤其是防止其在太阳暴晒下水分流失，产生裂缝。同时，施工人员可采用探测设备检测混凝土浇筑之后的质量，保证道路桥梁的安全稳定性。
（二）加强道路桥梁钢筋的防腐蚀设施
由于钢筋锈蚀已成为影响道路桥梁混凝土耐久性的主要因素，因此，在施工过程中，必须采取防腐蚀措施，减缓钢筋锈蚀的速度及程度。比如，可在混凝土表面采用涂层技术，防止氯离子进入混凝土，锈蚀钢筋。澳门的友谊大桥在1994年进行了涂层工程，相应的隔离面积高达28万平方米，隔离厚度为210μm到310μm，有效地防止了氯离子的渗透，提高了桥梁的使用寿命。这表明，涂层技术确实对预防钢筋锈蚀有良好的效果。基于此，欧洲、美国、日本等国家经常采用环氧涂层防止钢筋锈蚀，其通过静电的方式喷涂在经过预热的钢筋上，将钢筋与混凝土隔开，当氯离子渗入混凝土层时，会受到环氧涂层的阻碍，不与钢筋接触[8]。目前，我国也开始引入相应的涂层技术，并制定了《环氧树脂涂层钢筋》的规范用于完善钢筋防腐蚀措施。除了在钢筋表面进行涂层技术外，在施工过程中也应考虑钢筋锈蚀的问题。混凝土的保护层可以适当增大，尤其是桥墩处的保护层厚度，延长氯离子接触到钢筋的时间，减缓钢筋锈蚀速度。但混凝土保护层厚度不能过大，当其超过80mm时，混凝土表面易出现裂缝。
（三）优化路面施工技术，加强施工管理
在施工时，应改善沥青路面施工技术，加强施工质量，进行路面养护，防止沥青路面发生破坏，影响道路桥梁的安全。在进行沥青材料选择时，可通过添加改性剂等聚合物来改善其柔性，添加树脂提高其抗氧化能力，优化沥青材料的力学性能，延长其使用的寿命[9]。同时，应检测沥青材料的温度，确保其在不同温度下都具有较高的抗拉强度及抗弯强度，减小裂缝的出现。沥青材料也应具有较好的防渗性能，防止雨水浸入对其造成损耗。但同时，如果沥青材料的防渗透能力好，路面可能会比较滑，因此在进行下封层铺设时必须综合考虑这两个因素。如果道路桥梁的路面出现早期裂缝，应及时进行修缮，比如将沥青灌入缝中，防止水分灌入，导致裂缝进一步扩展。当道路桥梁正式投入使用时，车辆与行人会对其产生压力，使其发生磨损，因此必须加强沥青路面的强度，提高路面的变形能力，以防止路面桥面出现龟裂的现象，影响道路桥梁的正常使用。
（四）控制道路桥梁路基均匀沉降，防止路堤变形
为了防止道路桥梁路基发生不均匀沉降，需加强对地基的施工处理。由于道路桥梁需要有较好的工作性能，比如抵抗变形的能力及抗渗透的能力，因此，在施工过程中，必须提高土地的承载力。目前，城市道路一般为软土层，厚度较大，如果可适当采用回填材料，减少软土层用量，地基的刚度会有所增大，可有效防止地基出现的侧移问题。同时，有些施工现场的土地比较潮湿，含水量较高，在工程中需通过排水措施控制土层中的水分，避免路基不均匀沉降。地基的承载力值是基础深度和面积的判断依据，在实际工程中，可能需要修正承载力，可将地基承载力的修正值设为0，将基础深度及面积的修正值设为1.0，给施工设计留有足够的安全裕度[10]。为了避免搭板对路基沉降产生影响，在施工中需优化搭板设置位置，比如可将伸缩缝设置在搭板与梁之间，避免雨水渗入台背，出现开裂的情况。而且施工会改变路基表面土层的平衡，破坏路面，导致其出现沉降的问题。因此，在道路桥梁投入使用后，应在后期对路基沉降进行实时检修。比如适当限制车流量，避免过多的荷载对道路桥梁表面产生压力。对于路面积水问题，也必须及时解决，完善排水设施，防止雨水渗透导致地基不均匀沉降。
总结：
道路桥梁的裂缝会影响其使用寿命，在施工中应注意浇筑、振捣及养护质量，防止产生收缩裂缝、温度裂缝、沉降裂缝及施工裂缝。雨水及空气与钢筋直接接触，会加快钢筋锈蚀的程度，影响结构整体稳定性。可在钢筋表面进行环氧涂层，防止氯离子渗入钢筋中，加剧钢筋腐蚀；也可适当增大混凝土保护层厚度，延缓氯离子进入钢筋的时间。在进行路面桥面的沥青材料选择时，应考虑其刚度、变形能力及强度，防止其在车辆荷载压力下发生破坏，出现龟裂等问题。路基不均匀沉降也会造成严重后果，在施工过程及后期维修中都应控制路基不均匀沉降量，防止出现事故。只有在施工过程中严格把控施工质量，才有可能杜绝安全隐患，提高道路桥梁的稳定性，保障车辆及行人的生命安全。
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