碼頭預(yù)制面板裂縫成因及解決措施

張寒春

摘 要：碼頭工程是適應(yīng)現(xiàn)代化港口經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，施工中以現(xiàn)澆面層尤為常見，但此部分通常會(huì)產(chǎn)生各類型裂縫，直接破壞工程整體品質(zhì)。基于此，文章結(jié)合中國(guó)浙江恒逸（文萊）PMB石油化工項(xiàng)目碼頭工程，針對(duì)不同施工階段裂縫的成因展開探討，包括預(yù)制面板階段、存放及運(yùn)輸階段以及現(xiàn)場(chǎng)安裝階段等內(nèi)容，并由此提出裂縫防治措施，以期為相關(guān)工程提供參考。

關(guān)鍵詞：碼頭預(yù)制面板 裂縫成因 水化熱

1.工程概況

中國(guó)浙江恒逸（文萊）PMB石油化工項(xiàng)目碼頭工程水工、土建結(jié)構(gòu)施工。項(xiàng)目建設(shè)地在文萊達(dá)魯薩蘭國(guó)（PMB）島，地處文萊MUARA港東部，距離文萊機(jī)場(chǎng)約20km。MUARA（穆阿拉）港位于文萊東北部沿海、文萊灣西南岸進(jìn)口處，瀕臨中國(guó)南海的東南側(cè)，地理經(jīng)緯度為：05°02′N，115°02′E。本次施工的為本項(xiàng)目的碼頭工程，包括西區(qū)5萬噸級(jí)石化碼頭（1#2#泊位）、東區(qū)的3萬噸級(jí)石化碼頭（4#5#泊位）、1萬噸級(jí)件雜貨碼頭（6#泊位）和2千噸級(jí)大件碼頭（7#泊位）。

2.預(yù)制面板階段

恒逸（文萊）PMB石油化工項(xiàng)目碼頭工程中預(yù)制面板設(shè)計(jì)采用大板9000mm×3700mm×300mm，面積大，容易開裂，控制裂縫的產(chǎn)生尤為重要。

2.1裂縫產(chǎn)生原因

溫度與混凝土干縮是引發(fā)裂縫的兩大重要因素。

（1）溫度。結(jié)束混凝土澆筑施工后的一段時(shí)間內(nèi)，水泥水化熱釋放熱量;與外界接觸的面板表面熱量在短時(shí)間內(nèi)消散，但內(nèi)部熱量持續(xù)匯集，引發(fā)了面板內(nèi)外部溫差問題，基于熱脹冷縮原理得知，面板內(nèi)部持續(xù)向外膨脹，表面結(jié)構(gòu)受壓力影響產(chǎn)生正彎矩。混凝土抗拉應(yīng)力相對(duì)有限，伴隨溫度應(yīng)力持續(xù)提升且超過該值時(shí)，表面將引發(fā)裂縫。

（2）混凝土干縮?；炷林袣埩舸旨?xì)毛細(xì)孔，此類結(jié)構(gòu)中存在一定量的吸附水。處于干燥環(huán)境下，太陽直射面板加速水分蒸發(fā)，并在毛細(xì)孔內(nèi)形成壓力，作用于水泥石并出現(xiàn)壓縮變形。伴隨太陽持續(xù)照射，吸附水進(jìn)一步蒸發(fā)，首先存在于晶格間的水逐步減少，隨后蒸發(fā)分子層吸附水。由于砂、石等均是典型壓縮率低的材料，而水泥石的壓縮率相對(duì)更高，水分的蒸發(fā)將帶來水泥石壓縮現(xiàn)象，表現(xiàn)于整個(gè)面板中則出現(xiàn)混凝土干縮變形。

2.2解決措施

基于上述分析，針對(duì)恒逸（文萊）PMB石油化工項(xiàng)目碼頭工程提出解決措施：

（1）原材料：以水化熱較低的水泥材料為宜，最大程度控制水泥水化熱現(xiàn)象;所用骨料線膨脹系數(shù)應(yīng)相對(duì)較小。

（2）配合比：改良材料配比，以不影響工程品質(zhì)為前提減少水泥用量，材料拌制時(shí)置入適量粉煤灰，緩解水化熱現(xiàn)象;選用緩凝減水劑，縮減用水量，也可起到控制水化熱的效果;盡可能采用高性能混凝土，盡管此類材料成本略微上漲但幅度不大，且有效保障了面板整體品質(zhì)，因此具有較好的效益性?；炷潦┕ぴ谶m宜溫度下展開，繞開高溫時(shí)段，從源頭上降低發(fā)生水化熱的初始溫度，緩解面板內(nèi)外部溫差;完成混凝土澆筑施工后，隨即收光;在工程需求的前提下，適度延長(zhǎng)面板拆模時(shí)間。若在夏季施工作業(yè)，切實(shí)做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，此環(huán)節(jié)至少達(dá)14d;若在冬季施工，保溫措施必不可少。

（3）場(chǎng)地與底模的前期準(zhǔn)備：面板厚度較小，對(duì)場(chǎng)地產(chǎn)生的壓強(qiáng)也較小，充分借助較平整的場(chǎng)地完成預(yù)制施工。若不具備現(xiàn)成的場(chǎng)地，可對(duì)預(yù)制場(chǎng)地基采取處理措施，經(jīng)由12t壓路機(jī)持續(xù)碾壓以保障壓實(shí)度達(dá)95%，施工鋼筋混凝土面層并達(dá)到100mm厚度，所得場(chǎng)地足夠平整。

（4）側(cè)模板施工：多數(shù)面板側(cè)模均以特質(zhì)鋼模為原材料，厚度一致均為4mm，在背后四周增設(shè)60mm方形扁鋼，中間區(qū)域增設(shè)40扁鋼加勁肋，模板卡扣分別設(shè)置于四個(gè)角。有效處理模板外側(cè)地面，以膨脹螺栓為基礎(chǔ)構(gòu)件穩(wěn)定連接100mm×50mm方木，置入楔形木塊使其與模板底面達(dá)到砧緊狀態(tài)，還需在頂面增設(shè)鋼管拉桿，各道結(jié)構(gòu)間距控制為1.0m。模板安裝過程中，地面刷涂隔離層，隨時(shí)安裝側(cè)模，結(jié)束鋼筋綁扎后做進(jìn)一步調(diào)整，設(shè)置拉桿并保障地面楔形木塊具有足夠穩(wěn)定性。持續(xù)澆筑混凝土，進(jìn)行到齒口下方時(shí)增設(shè)齒口模板。

（5）鋼筋綁扎：全面檢查鋼筋質(zhì)量，經(jīng)取樣試驗(yàn)且達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)后投入使用。在加工場(chǎng)下料，使其彎曲成型，并統(tǒng)一運(yùn)輸至指定區(qū)域綁扎。

（6）混凝土澆筑：結(jié)束側(cè)模安裝后，交由監(jiān)理部門驗(yàn)收，各項(xiàng)指標(biāo)無誤后進(jìn)入到混凝土澆筑環(huán)節(jié)。實(shí)際澆筑施工中，保持坍落度在5～6cm內(nèi)，引入50型振搗棒施工作業(yè)，提升混凝土密實(shí)度且不出現(xiàn)漏振問題。持續(xù)澆筑且到達(dá)齒口底面時(shí)，需利用平板振搗器再次施振，以達(dá)到表面平整的效果。將齒口模板安裝到位，突出部分拍實(shí)。澆筑后利用麻袋養(yǎng)護(hù)。檢測(cè)面板混凝土強(qiáng)度，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后即可利用設(shè)備吊裝至指定區(qū)域堆放，為保障材料質(zhì)量，堆放場(chǎng)所放上墊木，每堆最多三層。

3.存放及運(yùn)輸階段

面板存放方法尤為關(guān)鍵，具體如圖1所示。

圖1a）圖中，各層面板的擱置點(diǎn)相齊，均處于相同直線上，下部會(huì)受到上部的彎矩作用，面板不出現(xiàn)裂縫;b）圖中，上下擱置點(diǎn)錯(cuò)開，且上面板會(huì)對(duì)下面板產(chǎn)生作用，實(shí)際作用點(diǎn)發(fā)生于下面板支點(diǎn)內(nèi)側(cè)區(qū)間內(nèi)，即下部面板將受到彎矩作用。面板底部增設(shè)鋼筋材料，可有效控制裂縫產(chǎn)生，面板頂部處于受壓狀態(tài)，所用混凝土具有優(yōu)良抗壓水平，不會(huì)產(chǎn)生裂縫;c）圖中，上下擱置點(diǎn)依然錯(cuò)開，但上面板擱置點(diǎn)處于下面板擱置點(diǎn)外側(cè)區(qū)域，來自于上部的作用力也會(huì)直接作用于下部的靠外側(cè)區(qū)間，下面板受到彎矩作用。各部分性能存在差異，面板底部抗壓性能較好，可有效控制裂縫;相比之下，面板頂部持續(xù)受拉，且頂部拉力相對(duì)較大，當(dāng)混凝土抗拉水平不足時(shí)將會(huì)引發(fā)裂縫。

基于上述分析得知，前兩種方式效果良好，但第三種方式易引發(fā)面板裂縫，其主要可歸結(jié)為兩點(diǎn)：（1）面板頂部處于明顯受壓狀態(tài);（2）面板頂部承受過大拉力，該值明顯大于結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度。

經(jīng)分析后，制定針對(duì)性措施：（1）待混凝土具有足夠強(qiáng)度，才具備吊裝與運(yùn)輸條件，各環(huán)節(jié)施工遵循輕拿輕放原則;（2）在面板堆放作業(yè)過程中，嚴(yán)格控制各層擱置點(diǎn)，盡可能保持在同一直線;（3）控制層高，堆放層數(shù)盡可能在5層內(nèi)，若情況特殊可通過計(jì)算的方式確定實(shí)際層高;（4）運(yùn)輸?shù)缆繁M可能平整。

4.現(xiàn)場(chǎng)安裝階段

安裝環(huán)節(jié)，因面板起吊作業(yè)易引發(fā)裂縫問題。采取四點(diǎn)吊裝方式，保持面板受力均勻性，當(dāng)面板主要承受正彎矩時(shí)將有效避免裂縫;若采用三點(diǎn)吊裝，由于面板一個(gè)角處于不受力狀態(tài)，受重力與拉力的雙重作用，將出現(xiàn)負(fù)彎矩，由于面板不具備高度抵抗負(fù)彎矩能力，所有在該角處將出現(xiàn)裂縫。

基于上述分析，針對(duì)本項(xiàng)目安裝階段提出下列解決措施：（1）緩慢起吊，不可出現(xiàn)速度過快或是非勻速現(xiàn)象。從物理理論角度分析，面板起吊必然存在起吊速度，當(dāng)面板重量越大時(shí)，為之投入的力隨之加大，若出現(xiàn)突然啟動(dòng)或是速度過快現(xiàn)象，吊環(huán)對(duì)面板的拉力將明顯超過混凝土抗拉強(qiáng)度，在此情形下易引發(fā)吊環(huán)周邊裂縫問題;（2）盡可能采用四點(diǎn)吊方式;（3）起吊現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行統(tǒng)一指揮，且安排專員穩(wěn)定面板，以防自由轉(zhuǎn)動(dòng)等問題。

5.結(jié)束語

面板裂縫長(zhǎng)期以來都是碼頭工程的主要質(zhì)量問題，本文針對(duì)恒逸（文萊）PMB石油化工項(xiàng)目碼頭工程面板裂縫展開探討，提出常見裂縫種類，在此基礎(chǔ)上總結(jié)各自的誘發(fā)因素，提出針對(duì)性處理措施。經(jīng)本文的探討，旨在給相關(guān)面板裂縫處理工作提供可行參考，但在后續(xù)工程中相關(guān)人員依然要持續(xù)探索，全面保障工程的整體品質(zhì)。

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