高樁碼頭混凝土面層裂縫的處理技術(shù)

馬萬(wàn)里 孫守光

摘要：在高樁碼頭混凝土面層的施工過程中，裂縫的出現(xiàn)是較為普遍的。若是裂縫的數(shù)量過多且面積較大時(shí)會(huì)直接影響碼頭面層的美觀度，影響碼頭的使用壽命，還會(huì)給后期維修帶來不小的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于此點(diǎn)，本文結(jié)合大連某港區(qū)綜合碼頭施工工程，探討了碼頭面層混凝土裂縫產(chǎn)生的原因并對(duì)其進(jìn)行了分析，選取了幾個(gè)有針對(duì)性的裂縫處理技術(shù)，旨在為相關(guān)的研究提供一些可具參考的資料。

關(guān)鍵詞：碼頭面層；混凝土；裂縫

近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、施工水平的提高、中國(guó)的港口建設(shè)也呈現(xiàn)快速發(fā)展。對(duì)于高樁碼頭的建設(shè)，質(zhì)量不斷標(biāo)準(zhǔn)化、外觀設(shè)計(jì)不斷精美化、施工技術(shù)不斷規(guī)范化。但是，與其他混凝土工程相比，高樁碼頭的地基不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致混凝土層面會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)裂縫，這一特點(diǎn)不僅僅會(huì)降低破壞碼頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)、高樁碼頭的質(zhì)量，而且影響高樁碼頭的美觀?？傊?，高樁碼頭的耐久性較低，與此同時(shí)，這也是當(dāng)前中國(guó)水運(yùn)高樁碼頭建設(shè)中應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)與突破點(diǎn)。為此，我們將對(duì)水運(yùn)高樁碼頭混凝土層面裂縫原因進(jìn)行詳細(xì)分析，最終提高水運(yùn)高樁碼頭的質(zhì)量。因而有必要對(duì)高樁碼頭面層混凝土裂縫的處理技術(shù)進(jìn)行探討。

1.工程概況

本文以實(shí)際工程項(xiàng)目為背景，其位于大連市內(nèi)，是一座具有較高吞吐能力的綜合型碼頭。碼頭采用的均是高樁梁板式結(jié)構(gòu)，能夠提供的作業(yè)平臺(tái)大小為500m×30m。對(duì)于其上部結(jié)構(gòu)而言，設(shè)置了橫縱梁以及各類疊合面板等結(jié)構(gòu)，各排架間距均控制為8.0m，單個(gè)排架均設(shè)置了7根樁結(jié)構(gòu)，其中前四根為預(yù)制型芯柱嵌巖鋼管樁，剩余的則為Φ1000PHC樁。

2.碼頭面層施工工藝

為了提升碼頭斷面層的施工效率，在面層鋼筋綁扎前，首先需要對(duì)預(yù)制面板頂面砼進(jìn)行清理，此過程需要使用到空壓機(jī)設(shè)備，同時(shí)還需使用高壓水。經(jīng)此操作后，可以將松散砼去除，而后對(duì)板頂標(biāo)高進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)其中的不達(dá)標(biāo)部分進(jìn)行二次處理。對(duì)于某一結(jié)構(gòu)段而言，若其內(nèi)部所有的預(yù)制面板均完成了安裝作業(yè)且坐漿達(dá)到終凝狀態(tài)，經(jīng)參建各方驗(yàn)收合格后，便可以進(jìn)行組織碼頭面層的施工作業(yè)。具體流程為：將鋼筋半成品就位于施工區(qū)域，并隨之安排人員進(jìn)行綁扎，在做好測(cè)量放線工作后便可進(jìn)行模板安裝作業(yè)，隨后進(jìn)行預(yù)埋件施工，在此基礎(chǔ)上利用泵送法進(jìn)行澆筑施工，并采取合理的養(yǎng)護(hù)措施。

3.碼頭面層混凝土裂縫成因

從外在角度看，水運(yùn)高樁碼頭混凝土層面暴露于空氣中，經(jīng)受暴風(fēng)雨襲擊和海浪沖蝕。從內(nèi)在角度看，混凝土內(nèi)有水泥、砂漿等，他們會(huì)發(fā)生物理收縮和化學(xué)收縮，使混凝土層面的內(nèi)在結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。不論是內(nèi)在角度還是外在角度，都會(huì)造成水運(yùn)高樁碼頭混凝土層面裂縫。

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

在進(jìn)行水運(yùn)高樁碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮原材料的化學(xué)特征和物理特征，例如：原材料在不同溫度以及承受不同壓力時(shí)，內(nèi)部壓力是否發(fā)生變化，或者當(dāng)海水侵襲，混凝土內(nèi)部的水分是否增加。另外，建筑內(nèi)的配筋率也是影響高中碼頭混凝土層的重要影響因素。配筋率較高會(huì)使收縮盈利加大，從而出現(xiàn)面層裂縫。配筋率較低會(huì)使空心板的端頭位置因?yàn)閼?yīng)力過大而出現(xiàn)面層裂縫。

3.2 施工技術(shù)不熟練

在項(xiàng)目建設(shè)中，施工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化程度直接影響建筑質(zhì)量。不熟練的施工技術(shù)，不僅增加項(xiàng)目建設(shè)成本，延長(zhǎng)項(xiàng)目建設(shè)時(shí)間，而且降低項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量。因此，在進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，需要選擇合理適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)。其中，沒有按照相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行混凝土的攪拌；項(xiàng)目施工企業(yè)一味追求經(jīng)濟(jì)利益偷工減料、降低技術(shù)要求；施工隊(duì)伍綜合素質(zhì)偏低，不按規(guī)定流程進(jìn)行建設(shè)，這些情況都會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)達(dá)不到施工標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)安全隱患，最終形成高樁碼頭混凝土層面裂縫。

3.3 后期維護(hù)不全面

對(duì)于項(xiàng)目建設(shè)而言，前期施工建設(shè)的質(zhì)量固然重要，但項(xiàng)目建設(shè)的后期維護(hù)也不能缺乏。尤其是對(duì)于混凝土工程而言，后期的保養(yǎng)維護(hù)是延長(zhǎng)其使用壽命的重要環(huán)節(jié)。對(duì)混凝土工程進(jìn)行后期維護(hù)，既是混凝土層面出現(xiàn)裂縫的主要原因，又是施工企業(yè)最容易忽視的一部分。水運(yùn)高樁碼頭的特殊地理位置使其每天不得不面對(duì)氣候?qū)λ挠∠?。水運(yùn)高樁碼頭在遭受太陽(yáng)暴曬的同時(shí)，還會(huì)受到海浪侵襲，兩者交替，使它的質(zhì)量不斷下降，混凝土層面的裂縫也因此出現(xiàn)。

3.4龜裂（塑性收縮裂縫）

不同裂縫形態(tài)對(duì)應(yīng)的成因存在差異，對(duì)于龜裂而言它主要是由于塑性收縮而產(chǎn)生的，常見于水泥終凝階段，為典型的硬化前裂縫形式。此類型裂縫的出現(xiàn)無規(guī)律可循，通常發(fā)生在澆筑后的4～15h內(nèi)。對(duì)其成因進(jìn)行分析，可總結(jié)出如下幾大影響因素：

（1）施工中泌水會(huì)從結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行持續(xù)性蒸發(fā)，以此速度為基準(zhǔn)，當(dāng)泌水速度低于該值時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致塑性收縮縫的出現(xiàn)。對(duì)于本文所探討的工程而言，其面層施工不是真空吸水工藝，而且露天收面，自然干硬工藝，由此導(dǎo)致表面出現(xiàn)了明顯的干硬現(xiàn)象，加之泌水速度偏慢，同時(shí)又考慮到夏季施工的特性，因此常見干熱風(fēng)大的天氣，此時(shí)蒸發(fā)速度明顯加快，塑性收縮縫由此產(chǎn)生。

（2）受大面積薄層結(jié)構(gòu)的影響，此部分區(qū)域極容易出現(xiàn)塑性收縮縫。

（3）對(duì)施工質(zhì)量的管控力度不足。從發(fā)生時(shí)間上考慮，當(dāng)完成面層修整工作后，在其后續(xù)的4～15h極容易出現(xiàn)塑性收縮縫，如果在此時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行二次抹面處理，將會(huì)有效控制裂縫的產(chǎn)生。

（4）受水泥品種的影響，當(dāng)所使用的水泥材料具有明顯的水化熱特性時(shí)，將會(huì)提升混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，內(nèi)部溫度在無法得到良好釋放的情況下便會(huì)產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

3.5網(wǎng)狀裂縫

關(guān)于網(wǎng)狀裂縫的具體示意圖可見圖1，對(duì)其成因進(jìn)行分析，可總結(jié)出如下三點(diǎn)：其一，當(dāng)面層的混凝土結(jié)構(gòu)尚未出現(xiàn)凝固現(xiàn)象時(shí)便產(chǎn)生了一些輕微的塑性收縮裂縫，在此基礎(chǔ)上伴隨著溫度等因素的影響，將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大裂縫。其二，當(dāng)混凝土表面的水分出現(xiàn)過度集中的現(xiàn)象時(shí)，在混凝土干縮特性的影響下將會(huì)在水分聚集區(qū)形成微小裂縫，伴隨著溫度以及干縮應(yīng)力的持續(xù)變化，將會(huì)導(dǎo)致裂縫擴(kuò)大。其三，當(dāng)新舊混凝土連接區(qū)域的貼接程度不足時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生空鼓現(xiàn)象，加之外荷載的影響，將會(huì)形成網(wǎng)狀大裂縫。

3.6規(guī)則裂縫

規(guī)則裂縫具有明顯的規(guī)則性，多表現(xiàn)出平直的特征。誘發(fā)規(guī)則裂縫的過程較為復(fù)雜，首先表層混凝土?xí)憩F(xiàn)出干縮變形現(xiàn)象，同時(shí)伴隨著輕微的溫度收縮變形，在此基礎(chǔ)上受到下部縱橫梁的結(jié)構(gòu)約束力的影響，此時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，因此產(chǎn)生裂縫?？傮w來說，規(guī)則裂縫的形成時(shí)間較遲，部分裂縫甚至出現(xiàn)在投產(chǎn)以后的很長(zhǎng)一個(gè)階段內(nèi)。面層混凝土剝皮面層混凝土剝皮，是指混凝土表面出現(xiàn)起皮，脫落現(xiàn)象。造成的主要原因有：

（1）混凝土在澆筑時(shí)沒有一次成型，為了表面的美觀，隊(duì)伍再用水泥漿進(jìn)行光面。因?yàn)樵炷烈呀?jīng)凝結(jié)而造成的。

（2）對(duì)于碎石、砂材料而言，碎石料的石粉含量過高，或是碎石和砂含有雜質(zhì)它需要與面層混凝土進(jìn)行穩(wěn)固的粘接，一旦二者的粘接性不足，便會(huì)引發(fā)面層混凝土出現(xiàn)剝皮現(xiàn)象。對(duì)粘接性不足進(jìn)行分析可知，其主要與石料中有著密切的關(guān)聯(lián)。

（3）就是養(yǎng)護(hù)過程時(shí)，灑水過早，導(dǎo)致而成。

4.碼頭面層混凝土裂縫控制技術(shù)措施

4.1混凝土配合比及原材料選用

本工程中引入了試驗(yàn)-計(jì)算法，由此完成混凝土配比的設(shè)計(jì)工作，在確保其強(qiáng)度、耐久性等基本指標(biāo)的同時(shí)，還綜合考慮了影響控制面層性能的幾大因素。在本文所論述的碼頭項(xiàng)目中，對(duì)面層混凝土抗凍等級(jí)提出了要求，即需要達(dá)到F100～F150標(biāo)準(zhǔn)。工程宜選用低熱水泥材料，在條件允許的情況下可以對(duì)其展開水泥水化熱試驗(yàn)。同時(shí)水泥的收縮率應(yīng)足夠小?；诜乐顾苄允湛s裂縫的目的，需要在所選用的水泥中摻入適量聚丙烯纖維，其摻入量應(yīng)控制在1kg/m3水平。在不影響質(zhì)量的前提下應(yīng)盡可能減少水泥的使用量，通常情況下宜控制在300kg/m3左右，對(duì)應(yīng)的水灰比不可超過0.45。在選材方面，粗骨料宜選用碎石，對(duì)于細(xì)骨料而言以中粗砂為佳。

4.2合理布置收縮縫

控制好各個(gè)分塊的尺寸，確保收縮縫位置的合理性。對(duì)于縱向分條縫而言，其需要設(shè)置在安裝縫的中間區(qū)域；對(duì)于后方平臺(tái)而言，應(yīng)設(shè)置在面板安裝縫的中部區(qū)域；此外，前方平臺(tái)宜設(shè)置在橫梁迭合混凝土的兩側(cè)。

4.3支拆模板

基于分條澆筑的方式完成面層混凝土施工作業(yè)，以分條線的位置為基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)面板進(jìn)行彈線處理，并以所得線為基準(zhǔn)，沿線設(shè)置砂漿墊塊，由于固定側(cè)模板會(huì)出現(xiàn)裂縫，此時(shí)宜選用低標(biāo)號(hào)的砂漿材料對(duì)其進(jìn)行處理。此外，當(dāng)完成模板拆除作業(yè)后便需要隨即將封堵材料去除，而后對(duì)板外邊線的位置進(jìn)行檢測(cè)。將所得檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，但實(shí)際值偏高時(shí)，則需要進(jìn)行彈線鋸直處理，當(dāng)達(dá)到工程要求后方可進(jìn)行其余板塊施工。

4.4混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)

在條件允許的情況下，需要適度延長(zhǎng)面層混凝土的澆筑時(shí)間，通常以完成板縫澆筑后1個(gè)月為宜。此外，應(yīng)盡可能避開夏季高溫天氣，若受工期的影響需要在高溫環(huán)境下施工時(shí)，應(yīng)在骨料堆場(chǎng)設(shè)置遮陽(yáng)棚，同時(shí)宜在夜間溫度較低時(shí)進(jìn)行施工。在進(jìn)行面層混凝土澆筑之前，首先需要提前1天對(duì)其表面進(jìn)行清理，而后使用土工布濕潤(rùn)6h。在澆筑施工時(shí)，需要涂抹一層水泥素漿，控制好所使用材料的水灰比，其應(yīng)與面層材料相同。

4.5鋸縫

對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)其強(qiáng)度達(dá)到10MPa后，則可隨之進(jìn)行鋸縫處理，在切縫機(jī)的作用下進(jìn)行作業(yè)，以板厚為基準(zhǔn)，縫深應(yīng)為該值的1/3，但不可低于50mm。基于緩解面層應(yīng)力過度集中的現(xiàn)象，還需要設(shè)置鋼絲網(wǎng)片。

4.6降低澆筑溫度

盡量降低澆筑溫度，特別是在炎熱的季節(jié)，應(yīng)從混凝土的原材料著手控制溫度，如可將砂石料場(chǎng)遮陽(yáng)澆水冷卻來降低溫度，同時(shí)可向拌和水中加冰降溫。另外要特別注意水泥溫度，如果溫度超過 50 ℃必須采取降溫措施把溫度降低后再使用。在混凝士的運(yùn)輸過程中盡可能連續(xù)、縮短運(yùn)輸及停留時(shí)間，減少混凝土運(yùn)輸工程中的吸熱。盡可能將混凝土澆筑安排在夜間施工。

5.結(jié)語(yǔ)

通過本文的分析可知，有很多因素都可以造成高樁碼頭面層產(chǎn)生裂縫，因而在施工的過程中需要熟練掌握裂縫處理技術(shù)，在施工中切實(shí)落實(shí)各項(xiàng)施工工藝，對(duì)于減少裂縫的產(chǎn)生是相當(dāng)有效果的。

參考文獻(xiàn)

[1]張偉，張怡戈，王新剛.高樁碼頭面層現(xiàn)澆混凝土裂縫成因分析及控制措施[J].混凝土，2013，（11）：152-154.

[2]曹志林.水運(yùn)高樁碼頭混凝土面層裂縫原因及治理措施探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012，（05）：53-54.

[3]秦飛.高樁碼頭混凝土面層裂縫的預(yù)防措施[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2011，（03）：71-72.

（作者單位：中海工程建設(shè)（大連）有限公司）