船閘大體積混凝土裂縫問題控制研究

黃慧平 馮慶

（漢江興隆水利樞紐管理局，湖北 武漢 430062）

一、工程參數(shù)介紹

興隆船閘是漢江興隆水利樞紐三大主要建筑物之一，主要承擔樞紐通航任務(wù)。其型式為單線雙向一級船閘，設(shè)計等級為III級，對應(yīng)航道等級為III級，最大設(shè)計通航船型為1000噸級。船閘主體段總長268m，其中閘室平面有效尺寸為180m×23m×3.5m(長×寬×最小檻上水深)。船閘設(shè)有閘門和閥門的閘首、放置船舶的閘室、導(dǎo)引船舶入閘室的上游及下游引航道、為閘室灌水與泄水的輸水系統(tǒng)，以及閘門與閥門的啟閉機械和控制系統(tǒng)組成。船閘閘首、閘室尺寸一般較大，在建設(shè)過程中，應(yīng)用到了大量的混凝土方，混凝土開裂問題必須引起重視。

二、混凝土裂縫問題主要成因

（一）混凝土自身原因的分析

在對興隆船閘建筑工程大體積混凝土裂縫問題分析的過程中，需要結(jié)合混凝土自身的原因展開深入的研究和判斷。結(jié)合當前船閘建筑工程的開展狀況來分析，混凝土從制作到形成的過程會經(jīng)歷一個體積的變化，而體積變化對混凝土自身會造成一定的影響。由于混凝土在不同的溫度、不同的重力、不同的物理環(huán)境下變形的狀態(tài)是不固定的，而且會受到自然環(huán)境各類因素的侵蝕和干擾，所以有一定的可能會造成大體積混凝土裂縫問題的發(fā)生。首先是因為混凝土在熱脹冷縮的狀態(tài)下會發(fā)生形態(tài)的變化，如果該現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，或者混凝土長期處于冷熱溫差巨大的環(huán)境中，必然會出現(xiàn)混凝土裂縫問題。其次是因為自然環(huán)境中具有很多高滲透、高侵蝕性的物質(zhì)，混凝土長期暴露在空氣環(huán)境中，且此類物質(zhì)無孔不入，隨著時間的推移，此類物質(zhì)會逐漸滲透到混凝土中，進而會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，且會降低混凝土的應(yīng)用質(zhì)量。

（二）船閘施工其他原因分析

在對船閘混凝土裂縫問題進行分析的時候，還需要結(jié)合船閘建筑工程自身的原因?qū)ζ湔归_深入的研究。其中，主要會造成混凝土裂縫問題發(fā)生的因素有以下幾點：第一是在施工之前對混凝土自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計因素，由于設(shè)計的問題，導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫問題；第二是在施工過程中所產(chǎn)生的因素，如不科學(xué)、不合理的操作方法，違反操作步驟的施工模式，振搗的方法存在誤差等施工問題都會造成混凝土自身質(zhì)量強度的降低，進而發(fā)生混凝土裂縫的問題；第三是在施工過程中對于混凝土的維護工作開展不及時、不到位而造成的混凝土裂縫問題發(fā)生；第四是由于外部環(huán)境因素和氣候的影響等，造成施工過程長期處于高溫作業(yè)環(huán)境或者低溫作業(yè)環(huán)境中，從而讓大體積混凝土的建造無法在一個恒溫的狀態(tài)下完成，隨之出現(xiàn)混凝土裂縫的問題。

三、混凝土裂縫問題控制策略

大體積混凝土裂縫問題的產(chǎn)生主要在于混凝土的自身和結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的因素可在設(shè)計圖紙時進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少外荷載的影響。自身的因素可在原材料的選擇、配合比設(shè)計、施工組織設(shè)計，養(yǎng)護檢測方面進行優(yōu)化，從而到達減少溫度應(yīng)力和收縮對混凝土結(jié)構(gòu)的影響。目前來說，主要控制混凝土裂縫的關(guān)鍵點還是需要從混凝土澆筑體的溫度入手，對其產(chǎn)生的應(yīng)力做有效的分析和判斷，以此防止混凝土裂縫而引發(fā)的建筑工程損害問題出現(xiàn)。在這一背景下，技術(shù)人員需要選擇合格的材料，根據(jù)工程的特殊性優(yōu)化施工措施，緊密結(jié)合施工情況調(diào)整具體施工方案，結(jié)合成功案例做相應(yīng)的研究和方案改進，降低裂縫問題的發(fā)生概率。

（一）選擇混凝土材料

在船閘建筑工程開展的過程中，若想有效防止混凝土裂縫問題的發(fā)生，就需要技術(shù)人員對混凝土進行科學(xué)合理的選擇和應(yīng)用，以此提升混凝土的設(shè)計構(gòu)造標準，保證混凝土裂縫概率的有效降低。

（二）控制混凝土溫度

在計算混凝土澆筑塊體的表層溫度時，需要技術(shù)人員結(jié)合保溫層厚度的計算公式對其進行合理的運算。公式中，δ 代表澆筑塊體保溫層厚度；λ0代表澆筑塊體導(dǎo)熱系數(shù)；λi代表澆筑塊體的i層導(dǎo)熱系數(shù)；Tb代表澆筑塊體的表層溫度；Tq代表澆筑塊體在澆筑后最高溫度值的大氣平均值；Tmax代表澆筑塊體的內(nèi)部最高溫度值平均值。針對上述當量的分析和應(yīng)用，在進行計算的過程中，可以應(yīng)用該方法執(zhí)行：Tb－Tq ＝15℃—20℃；Tamx－Tb ＝20℃—25℃。

（三）做好混凝土配置

在對船閘建筑工程大體積混凝土進行材料配置的時候，需要選擇質(zhì)量合格的碎沙石、水泥和其他輔助材料，同時要明確混凝土的配比值，在前期應(yīng)用配比樣本對大體積混凝土的后期配比工程開展做有效的數(shù)據(jù)支撐和保障。

四、工程綜合評價

經(jīng)過長期的工程設(shè)計、工程問題分析、工程開展等工作的有序推進，興隆船閘已于2013年4月正式運行。且在工程項目建設(shè)完成之后，經(jīng)過長達7年時間的運行和觀察了解到，整體混凝土澆筑體沒有出現(xiàn)任何貫穿式裂縫和深層次裂縫問題，僅有的裂縫問題是表層現(xiàn)象。為防止表層裂縫對整體建筑工程的后期運行造成影響，工作人員在開展定期維護的過程中對其進行了不斷的裂縫填充和裂縫修復(fù)，以此保證表層沒有明顯的裂縫痕跡。同時，工作人員還結(jié)合各類儀器設(shè)備的應(yīng)用，對混凝土澆筑體的內(nèi)部溫度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等做出了定期的檢測與數(shù)據(jù)分析，以此為后續(xù)的養(yǎng)護工作開展提供支撐。