南通地區(qū)高樁碼頭面層裂縫成因分析及控制技術(shù)措施

周孫桐周 鵬

（1重慶交通大學(xué) 400074 重慶南岸區(qū) 2南通港口工程質(zhì)量監(jiān)督站 江蘇南通 226004）

南通地區(qū)高樁碼頭面層裂縫成因分析及控制技術(shù)措施

周孫桐1周 鵬2

（1重慶交通大學(xué) 400074 重慶南岸區(qū) 2南通港口工程質(zhì)量監(jiān)督站 江蘇南通 226004）

本文通過(guò)對(duì)南通地區(qū)高樁碼頭面層裂縫的共性問(wèn)題進(jìn)行分析，描述常見(jiàn)裂縫的主要表現(xiàn)形式，解釋形成裂縫的主要成因，并由裂縫成因出發(fā)，提出針對(duì)性的控制技術(shù)措施。

面層裂縫；混凝土收縮；施工工藝；原材料

南通地處長(zhǎng)江口北側(cè)，受潮汐和徑流作用的雙重影響，河床絕大部分為第四紀(jì)松散沉積物所組成，水流作用下，河勢(shì)沖淤演變頻繁。高樁碼頭因其適合軟土地基等特點(diǎn)日益成為南通地區(qū)修建碼頭所用的主要結(jié)構(gòu)形式，但其耐久性較其他結(jié)構(gòu)形式為差，構(gòu)件易損壞且難修復(fù)。面層裂縫作為水運(yùn)工程治理中的頑疾，對(duì)碼頭正常使用造成較大影響[1-2]。對(duì)于高樁碼頭面層裂縫的成因，前人已有較成熟的研究成果，在結(jié)構(gòu)、施工工藝、混凝土材料等方面都有所涉及[3-4]。南通地區(qū)沿江沿海，多數(shù)高樁碼頭面層裂縫既有代表性也有特殊性。本文著力于通過(guò)對(duì)該地區(qū)高樁碼頭面層裂縫共性問(wèn)題的分析研究，提出適合的裂縫控制技術(shù)措施。

一、高樁碼頭面層裂縫分類

1 不規(guī)則裂縫

不規(guī)則裂縫多出現(xiàn)在表面，形成網(wǎng)狀、淺而細(xì)的發(fā)絲裂縫，多表現(xiàn)為面層龜裂、放射狀或網(wǎng)狀裂縫，是混凝土澆筑后仍處于塑性狀態(tài)時(shí)，由于水分蒸發(fā)過(guò)快而產(chǎn)生。該種裂縫較細(xì)較淺，方向不一，寬度一般小于 0.2mm；深度較淺，一般不超過(guò)5mm。

2 規(guī)則裂縫

規(guī)則裂縫主要表現(xiàn)為梁頂面層裂縫和板縫處面層裂縫。前者主要發(fā)生在橫梁梁頂位置，后者發(fā)生在面板端部和兩面板之間，基本呈蜿蜒彎曲形狀，裂縫寬度不一，多平行于碼頭面板橫向中心線，有規(guī)律性。

二、高樁碼頭面層裂縫發(fā)展機(jī)理

1 不規(guī)則裂縫

高樁碼頭現(xiàn)澆面層面積較大，但厚度比較薄，屬于薄層結(jié)構(gòu)，容易受到各方面因素的影響。在面層裂縫中，90%以上的早期裂縫是由于變形因素造成的，來(lái)源于混凝土凝結(jié)硬化過(guò)程中的收縮。溫度作用和濕度作用是引起收縮的兩大因素。對(duì)于薄殼型結(jié)構(gòu)的高樁碼頭面層，溫度作用并不明顯，主要為濕度作用。

2 規(guī)則裂縫

碼頭面層澆筑完成后，有時(shí)會(huì)在橫梁頂部或者面板板縫處出現(xiàn)較為規(guī)則的裂縫。此類裂縫成因是面層混凝土干縮變形和一部分溫度收縮變形受到其下部縱橫梁和預(yù)制面板老混凝土的約束而產(chǎn)生的約束應(yīng)力，而超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度引起的。規(guī)則裂縫相較不規(guī)則裂縫出現(xiàn)時(shí)間要晚。

三、面層裂縫形成影響因素

1 不規(guī)則裂縫

此類裂縫產(chǎn)生的影響因素主要包括原材料、施工工藝、養(yǎng)護(hù)工藝水平、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

一是原材料質(zhì)量不高，混凝土配合比不當(dāng)。面層混凝土澆筑多采用商品混凝土，商混凝土與施工現(xiàn)場(chǎng)一般距離較遠(yuǎn)，為了保證和易性，避免坍落度損失較大而卸料困難，商品混凝土的水灰比較現(xiàn)場(chǎng)拌制要高，坍落度較大。澆筑之后，混凝土表層游離水的大量蒸發(fā)使得混凝土體積収縮。而且，當(dāng)面層混凝土水灰比大于0.55時(shí)，容易產(chǎn)生各種缺陷。

二是施工工藝不規(guī)范。南通地區(qū)面層鋼筋保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度一般為 7cm，施工過(guò)程中，不注意成品保護(hù)，在已綁扎好的面層鋼筋上頻繁踩踏，使承受負(fù)彎矩的受力筋混凝土保護(hù)層厚度過(guò)大，一般超過(guò) 7cm，鋼筋上層素混凝土過(guò)厚，易形成裂縫。面層分塊過(guò)大，切縫不及時(shí)也是一個(gè)重要原因。鋸切過(guò)早容易損壞縮縫的棱角；切縫太晚使混凝土內(nèi)部應(yīng)力過(guò)大。

三是養(yǎng)護(hù)工藝水平不高。如養(yǎng)護(hù)方式不當(dāng)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間偏少，在面層收面完成后沒(méi)有適時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)。研究表明，對(duì)于新澆筑混凝土，如果其表面水分蒸發(fā)的速度超過(guò)了0.5kg/m2·h，面層表面就可能會(huì)出現(xiàn)收縮裂縫。

2 規(guī)則裂縫

規(guī)則裂縫的形成原因較為明晰，主要有以下幾點(diǎn)。一是預(yù)制面板安裝不密實(shí)，使面板下沉；二是梁槽混凝土與現(xiàn)澆面層混凝土未分次澆筑，或梁槽混凝土與現(xiàn)澆面層混凝土雖分次澆筑但澆筑時(shí)間過(guò)短，而混凝土澆筑厚度相差較大，收縮量不同；三是一次澆筑面層面積過(guò)大，面層混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。

四、裂縫控制技術(shù)措施

1 優(yōu)選原材料及改進(jìn)混凝土配合比

在保證混凝土強(qiáng)度、耐久性及施工要求的前提下，從原材料優(yōu)選和配合比參數(shù)優(yōu)化入手。工程實(shí)際證明摻加少量?jī)?yōu)質(zhì)的粉煤灰不但能代替部分水泥還可以降低混凝土中水泥水化熱所引起的內(nèi)外溫差，但是需要注意所摻加粉煤灰的質(zhì)量。

此外，摻入加氣劑和減水劑等外加劑，對(duì)于改善混凝土的技術(shù)性能，控制含氣量，確?；炷恋谋Ｋ院褪┕さ暮鸵仔杂泻芎玫淖饔?。有條件時(shí)，可以做摻量試驗(yàn)，優(yōu)選配合比。

細(xì)集料以采用優(yōu)質(zhì)的中粗砂為宜，細(xì)度模數(shù)宜在 2.7～3.0范圍內(nèi)。粗集料應(yīng)選用級(jí)配良好且線膨脹系數(shù)小的花崗巖碎石。粗細(xì)集料的含泥量應(yīng)盡量少，應(yīng)控制在1%～1.5%。為避免或減少塑性收縮裂縫的產(chǎn)生，還可摻加聚丙烯混凝土增強(qiáng)纖維，適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，保證纖維混凝土攪拌均勻。

2 改善面層混凝土澆筑施工工藝

1.混凝土澆筑必須保證塊內(nèi)或倉(cāng)內(nèi)整體連續(xù)性的要求，不出現(xiàn)施工冷縫。

2.對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減少內(nèi)部微裂縫，增加混凝土密實(shí)度。

3.泵送混凝土流動(dòng)性大，容易出現(xiàn)表面泌水現(xiàn)象，可采用真空吸水的方法處理，或者在面層壓光抹面時(shí)，采取增加一道滾壓擠漿的工藝。

4.在混凝土澆筑后合適的天數(shù)內(nèi)及時(shí)進(jìn)行切縫，切縫時(shí)嚴(yán)格控制縫寬和深度。對(duì)于橫梁頂混凝土，在上橫梁頂面外側(cè)處和板縫位置設(shè)置面層切縫，切縫寬度按4mm，深度按面層厚度的1/4左右控制。切縫后及時(shí)做好覆蓋，繼續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

5.對(duì)于梁頂混凝土，可以先澆至與預(yù)制板頂面齊平,待其達(dá)到一定強(qiáng)度后，同時(shí)澆注面層，使面層混凝土厚度一致,減少截面突變。

6.加強(qiáng)面板安裝時(shí)的座漿鋪設(shè)，保證座漿飽滿密實(shí)。面板安裝前對(duì)擱置面高程進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)超出設(shè)計(jì)誤差時(shí)，必須進(jìn)行鑿除或用高標(biāo)號(hào)砂漿找平。砂漿配合比要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，用砂應(yīng)過(guò)篩，防止大顆粒的混入；鋪設(shè)砂漿盡可能均勻,厚薄一致,可采用框?；蛘呖砍咪仢{法來(lái)攤鋪，保證砂漿的厚度寬度，使其平整均勻。

3 改善混凝土養(yǎng)護(hù)工藝

混凝土澆筑完成后，要注重保溫和保濕養(yǎng)護(hù)。目前在本地區(qū)較為成熟的養(yǎng)護(hù)方式是先覆蓋一層土工布，然后再覆蓋一層塑料薄膜，最后再覆蓋一層土工布，此外再備若干層土工布，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫情況，增加覆蓋層厚度，以防止?jié)衲績(jī)?nèi)外溫差過(guò)大。保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間一般少于15d，保溫層的拆除應(yīng)分層進(jìn)行。

4 改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式

為控制面層混凝土應(yīng)力集中部位的裂縫，應(yīng)合理地鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)片。例如在系船柱的底座、預(yù)留坑的四周、橫梁頂部位等應(yīng)力集中處。此外，為減小面層混凝土的收縮量，可以在面層分條澆筑的每條混凝土中，把幾條梁頂混凝土作為后澆帶，縮短面層一次性澆筑的分條長(zhǎng)度。

五、結(jié)語(yǔ)

高樁碼頭面層裂縫的產(chǎn)生與原材料、施工工藝、設(shè)計(jì)形式等都有很大的關(guān)系，其中具有不確定性，很難以確定的理論指出其產(chǎn)生原因，需要不斷積累工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)同時(shí)結(jié)合試驗(yàn)室研究，對(duì)其產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行深入探討。

[1]袁云居.預(yù)防和治理碼頭面層裂縫[J].能源與環(huán)境，2010（2）：111-113.

[2]紀(jì)軍.碼頭面層混凝土裂縫的預(yù)防及處理[J].水運(yùn)工程，2006（3）：40-41,45.

[3]徐志栓.高樁碼頭面層裂縫的結(jié)構(gòu)性成因分析[J].水運(yùn)工程，2009（11）：92-96.

[4]儲(chǔ)愛(ài)華.針對(duì)高樁碼頭現(xiàn)澆面層裂縫成因分析及防治對(duì)策[J].中國(guó)水運(yùn)，2013（13）：275-276.

G322

B

1007-6344（2017）02-0265-01