田灣核電站碎石回填區(qū)水泥混凝土路面裂縫分析與控制

劉攀 唐顥之 肖波

【摘要】田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)施工程道路施工位于碎石回填區(qū)上，因施工條件的特殊性，前期混凝土路面施工中產(chǎn)生了早期裂縫。本文結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就水泥混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因及如何避免進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】水泥混凝土；道路；裂縫

1概述

田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)施工程場地原始地貌為農(nóng)田及魚塘，后采用開山碎石進(jìn)行回填，水泥混凝土路面位于該回填區(qū)上。設(shè)計(jì)要求在基層施工完畢靜止沉降6個(gè)月后再施工混凝土路面，但業(yè)主考慮工期進(jìn)展情況，要求基層施工完畢后不進(jìn)行停放直接組織施工。

前期施工處于夏季，氣溫炎熱，水泥混凝土路面產(chǎn)生了早期裂縫，即混凝土路面在施工、養(yǎng)生期間，在未受荷載的條件下產(chǎn)生的各種裂縫。經(jīng)過對(duì)早期裂縫進(jìn)行觀察，裂縫長短各異，寬度在0.2～3mm。通過現(xiàn)場鑿除發(fā)現(xiàn)，這類裂縫深度均未貫穿混凝土面板，并且

很少超過混凝土板厚的一半。雖然對(duì)板的整體影響較小，但后期交通開放后，隨著時(shí)間的推移，在行車荷載和自然界溫度應(yīng)力的不斷作用下，對(duì)水泥混凝土路面的強(qiáng)度和疲勞壽命將造成影響。同時(shí)在混凝土面板受到荷載作用時(shí)將產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展并不斷延伸，使混凝土面板斷裂破壞，影響使用。

2裂縫原因分析

通過對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施工程道路早期裂縫的分析，主要因素為高溫施工混凝土收縮、切縫時(shí)間及位置不當(dāng)、回填區(qū)路基下沉所致。其中回填區(qū)路基沉陷不均是造成裂縫的主要原因，就施工過程中如何進(jìn)行裂縫的控制做以下探討。

2.1溫度變化造成的裂縫

水泥混凝土路面具有熱脹冷縮的性質(zhì)，由于水泥水化作用為放熱反應(yīng)，所以混凝土澆筑完后，在硬化過程中釋放大量的熱量，使內(nèi)部溫度上升，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生顯著的體積膨脹。路面混凝土澆筑后，因夜晚氣溫降低，表面冷卻收縮與內(nèi)部硬化膨脹相互制約，產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)外部受到的拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度后，板塊將產(chǎn)生裂縫。

主要控制措施：

1、盡量選用低熱或中熱水泥，改善骨料級(jí)配、摻加高效減水劑來減少水泥用量，降低水灰比。使混凝土膨脹值減小，有效預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生。

2、施工過程中做好人工降溫措施，加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，及時(shí)用濕潤的草簾、麻袋片或塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，確保表層混凝土保溫保濕，減少內(nèi)外溫差。實(shí)踐證明，通過加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)可有效減少混凝土裂縫的出現(xiàn)。

2.2 混凝土塑性收縮造成的裂縫

塑性裂縫為混凝土澆筑完甚至還在澆筑過程中路面出現(xiàn)的裂縫，這類裂縫形成的原因主要在混凝土振搗以后在硬化初期有一定的塑性狀態(tài)，混凝土骨料自然下沉導(dǎo)致混凝土塑

性變形。同時(shí)在高溫和大風(fēng)天氣施工中，剛澆筑好的混凝土表面迅速蒸發(fā)失水而混凝土內(nèi)部仍是塑性狀態(tài)也將導(dǎo)致塑性裂縫產(chǎn)生。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，塑性裂縫一般集中在混凝土道路的縱向自由邊緣，主要原因?yàn)榛炷谅访嬷虚g高、兩邊底，在混凝土澆筑振搗

密實(shí)過程中，水泥漿體在縱向自由邊緣匯集較厚。在高溫以及大風(fēng)天氣進(jìn)行混凝土澆筑，導(dǎo)致表層水泥漿凝固較快，下層混凝土凝固慢，內(nèi)表收縮不均，造成表面出現(xiàn)裂縫。

主要控制措施：

1、在條件允許的前提下，合理安排混凝土澆筑時(shí)間，應(yīng)盡量避開高溫和大風(fēng)天氣，中午12點(diǎn)至下午3點(diǎn)不進(jìn)行混凝土澆筑，確保混凝土面層初期不過快脫水開裂。

2、當(dāng)混凝土澆筑振搗密實(shí)后，立即對(duì)自由邊緣堆積較厚的水泥漿體采用人工進(jìn)行適當(dāng)清除，然后用混凝土進(jìn)行填補(bǔ)。

3、塑性收縮裂縫一般在混凝土終凝以前出現(xiàn)，施工過程中開裂之后，立即用抹刀抹平壓實(shí)，以消除此裂縫。

2.3切縫不當(dāng)造成的裂縫

夏季氣溫炎熱，水泥混凝土澆筑完畢后，及時(shí)切縫是混凝土道路施工中預(yù)防開裂的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，如不加強(qiáng)控制，極易發(fā)生裂縫。一般混凝土澆筑強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25～30%時(shí)，即可采用切縫機(jī)進(jìn)行切割。切縫過早，骨料容易爆邊缺口，導(dǎo)致切縫口破壞，影響美觀。切縫太晚，當(dāng)產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土板就會(huì)開裂?；A(chǔ)設(shè)施工程前期施工屬高溫作業(yè)，混凝土澆筑完畢后間隔一天才進(jìn)行混凝土縮縫切割，切縫時(shí)間過晚是早期裂縫產(chǎn)生的原因之一。

主要控制措施：

1、高溫下混凝土澆筑后強(qiáng)度增長快，切縫時(shí)間要提早。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)混凝土坍落度在5±2cm、氣溫在33℃以上時(shí)，混凝土澆筑完畢后，在8小時(shí)左右便可切割，盡量做到能切就切，寧早勿晚。

2、切割深度應(yīng)控制在板厚的1/4～1/5，切得太深，板間的傳力能力難以得到保證。切得過淺，混凝土的收縮應(yīng)力消弱不夠，板面會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，為避免裂縫的產(chǎn)生，須合理控制切縫深度。

2.4 特殊部位裂縫

基礎(chǔ)設(shè)施工程水泥混凝土路面間隔30米兩側(cè)設(shè)置有雨水口。前期施工過程中，混凝土澆筑完畢后，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行路面縮縫切割，間距5米，雨水口位于相鄰縮縫的中間。在養(yǎng)護(hù)期間約7天左右，局部雨水口處產(chǎn)生裂縫。經(jīng)過分析，道路混凝土路面在雨水口處幾何形狀發(fā)生了突變，導(dǎo)致混凝土收縮過程中產(chǎn)生集中應(yīng)力，使混凝土路面開裂。

主要控制措施：

1、設(shè)置加強(qiáng)鋼筋。雨水口為受力薄弱區(qū)，

施工過程中設(shè)置加強(qiáng)鋼筋，可有效避免雨水口隨溫度的變化產(chǎn)生的集中應(yīng)力破壞混凝土路面。

2、合理選擇切縫位置。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求縮縫間距為5米，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)踐，調(diào)整縮縫位置使其位于雨水口中心位置，可大幅度減少裂縫的產(chǎn)生。 圖5：縮縫留設(shè)在雨水口中部

2.5沉陷不均造成的裂縫

路基不均勻沉降。道路路基為碎石拋填，自然沉降時(shí)間較短，也沒有大量過境載重車輛的反復(fù)碾壓，施工過程中按照?qǐng)D紙要求開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，僅靠壓路機(jī)短期碾壓。雖然路基表層碾壓后密實(shí)度能滿足設(shè)計(jì)要求，但路基深層以下依舊為原始堆積密實(shí)度，且碎石

之間間隙較大、含泥量較少。當(dāng)混凝土面板澆筑成形后，伴隨雨水滲入路基導(dǎo)致沉降不均，造成水泥混凝土路面開裂。

溝槽回填不密實(shí)?；靥顓^(qū)道路不可避免的與各種管線同時(shí)交替施工，如通信、給排水管線等，尤其是橫穿道路的雨水支管埋設(shè)淺，為保護(hù)管道不被破壞，回填后不能采用壓路機(jī)碾壓?；靥畈牧蠟楝F(xiàn)場石料含泥量少，碎石之間間隙較大，僅靠人工進(jìn)行夯實(shí)，壓實(shí)度很難得到保障。

主要控制措施：

1、連續(xù)施工。路槽開挖后及時(shí)進(jìn)行碾壓密實(shí)，并盡快組織下道工序施工，防止路槽暴露時(shí)間過長，雨水沖刷。

2、水泥穩(wěn)定碎石回填管道。對(duì)橫穿道路的雨水支管采用水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行分層回填人工夯實(shí)，不僅能增強(qiáng)回填的密實(shí)度，而且也加強(qiáng)了回填材料的強(qiáng)度，有效的保護(hù)管道不被破壞，同時(shí)也降低了混凝土路面開裂。

3、進(jìn)行必要的地基加固處理。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，碎石回填區(qū)道路路基開挖后，采用強(qiáng)夯處理是避免基礎(chǔ)沉降不均，引發(fā)混凝土路面產(chǎn)生裂縫的主要控制措施。

結(jié) 論

基礎(chǔ)設(shè)施工程道路為田灣核電站擴(kuò)建工程規(guī)劃中的主要中樞路線，經(jīng)過實(shí)踐證明，通過加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，改善雨水口切縫位置和切縫時(shí)間等措施進(jìn)行施工后，后期道路未再出現(xiàn)裂縫，保證了施工質(zhì)量，為碎石回填區(qū)這種特殊條件道路施工奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐容年，徐欣磊《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制：“王鐵夢(mèng)法”應(yīng)用實(shí)例集》中國建筑工業(yè)出版社，2010.5

[2]江蘇省交通廳公路局水泥混凝土路面技術(shù)委員會(huì)主編，JTJ073.1-2001《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》.人民交通出版社出版發(fā)行，2002.9

[3]《建筑施工手冊(cè)第四版》中國建設(shè)工業(yè)出版社出版發(fā)行，2003.9