港口航道工程大體積混凝土裂縫的施工控制技術(shù)

唐光文 廣西新港灣工程有限公司司

港口航道工程（Portand Channel Engineering）的建設(shè)目標(biāo)——為新建或改建港口與航道和相關(guān)配套設(shè)施等所進(jìn)行的勘察、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、安裝和維護(hù)等各項(xiàng)技術(shù)工作，為工程實(shí)體的順利完成提供幫助。盡管如此，受工程周?chē)綄偌捌渲黧w水環(huán)境因素影響，導(dǎo)致混凝土大面積侵蝕與破壞，在施工環(huán)節(jié)，通過(guò)施工控制技術(shù)的應(yīng)用，能防止施工后出現(xiàn)的大體積混凝土裂縫問(wèn)題，通過(guò)技術(shù)手段達(dá)到預(yù)期施工質(zhì)量控制結(jié)果。

1.工程概況

以珠江八大出?？陂T(mén)之一的崖門(mén)港口航道工程建設(shè)中的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)回淤疏浚工程為例，出海航道整治工程：5000t。疏浚工程全長(zhǎng)和工程量分別為41km、250萬(wàn)m3；航道尺度7.2m×90m（通航水深×航寬）。施工環(huán)節(jié)中嚴(yán)格與招標(biāo)文件和設(shè)計(jì)圖紙保持一致，整體上確保施工現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和實(shí)際工程條件、工期、驗(yàn)收相一致，行施工“安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、如期”布置；施工測(cè)量交由SDH-13D和GPS型全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)來(lái)完成。應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)測(cè)試、復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)總平面結(jié)構(gòu)圖，確定工程具體施工位置、相關(guān)搞成控制、相關(guān)軸線確定；其他周邊附屬位置以混凝土結(jié)構(gòu)為保護(hù)重點(diǎn)。本次疏浚施工，主要以船上作業(yè)為主，交由附屬船只和挖泥船來(lái)完成，工程開(kāi)展中，為防止混凝土裂縫出現(xiàn)，確?；炷翑嚢铏C(jī)設(shè)備性能和狀態(tài)穩(wěn)定；在此基礎(chǔ)上，為滿足施工安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性特征，施工前技術(shù)人員均統(tǒng)一參與行業(yè)培訓(xùn)，據(jù)以往大體積黃凝土裂縫情況進(jìn)行案例講解并嚴(yán)格施工技術(shù)控制。

2.大體積混凝土施工控制技術(shù)

2.1 大體積混凝土施工控制原因

從以往大體積混凝土裂縫產(chǎn)生對(duì)工程安全影響，就施工技術(shù)人員而言，要求他們掌握相關(guān)設(shè)計(jì)方法，以在港口工程、航道工程設(shè)計(jì)上如魚(yú)得水；具備基本職業(yè)技能如規(guī)劃、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和管理等；在施工充分前了解行業(yè)規(guī)范、政策法規(guī)；掌握相關(guān)施工動(dòng)態(tài)和基本方法；具備科研能力、學(xué)習(xí)能力，并能解決諸如混凝土裂縫問(wèn)題能力。

混凝土施工保護(hù)環(huán)節(jié)，受內(nèi)外部溫度影響、構(gòu)造筋材料選擇、結(jié)構(gòu)斷面用量等不同，導(dǎo)致工程質(zhì)量效益不一。究其原因，在于混凝土抵抗拉力強(qiáng)度＜混凝土各部位差異應(yīng)變形成的拉應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。外部溫度變化與混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變中外力的強(qiáng)力作用；另一方面受混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫，成因?yàn)闅夂蚋稍铩⒒炷羶?nèi)部水分蒸發(fā)、碳化反應(yīng)、水化收縮。三則，混凝土澆筑后將水分吸收，并且實(shí)現(xiàn)水化作用；且溫度對(duì)混凝土裂縫的影響為大體積裂縫產(chǎn)生的主因。

2.2 大體積混凝土施工控制技術(shù)與方法

基于以往港口航道工程施工建設(shè)中，以疏浚工程為例的大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析。要求在具體的施工階段，通過(guò)細(xì)節(jié)化管理對(duì)其裂縫進(jìn)行全面掌握，在高規(guī)格的科學(xué)化技術(shù)控制中，將潛在的裂縫扼殺。務(wù)求針對(duì)混凝土自身特性產(chǎn)生的裂縫、化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫、混凝土結(jié)構(gòu)受力引起的裂縫、施工工藝及流程造成的裂縫等原因進(jìn)行及時(shí)解決；進(jìn)而以預(yù)防性措施如嚴(yán)格控制混凝土施工配合比、嚴(yán)格控制混凝土的溫度應(yīng)力、做好裂縫計(jì)算。做好混凝土的澆筑和振搗、做好后澆帶的施工。在處理措施上，采用表面修補(bǔ)法，灌漿、嵌縫封堵法，結(jié)構(gòu)加固法，混凝土置換法，電化學(xué)防護(hù)法、仿生自愈合法等措施加以控制。

（1）混凝土配合比。混凝土配合比設(shè)計(jì)是港口航道工程疏浚工程中的重要一環(huán)，是順利施工、工程質(zhì)量和混工程成本控制的有效方法。主要設(shè)計(jì)依據(jù)為：《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55-2011)《混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50204-2015)《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50164-2011)……基于此，主要調(diào)整步驟為：

圖1 混凝土施工工藝流程圖

表1 疏浚工程步驟

設(shè)試驗(yàn)室配合比為:水泥:水:砂子:石子=1:x:y:z，現(xiàn)場(chǎng)砂子含水率為m，石子含水率為n，則施工配合比調(diào)整為:1:(x-y＊mz＊n):y＊(1+m):z＊(1+n)。

基于此，從質(zhì)量上加以控制，需要施工技術(shù)人員強(qiáng)化施工流程和具體操作細(xì)節(jié)，以為港口和航道施工工程保質(zhì)保量提供施工工藝技術(shù)支持。具體施工工藝如圖1所示。

（2）施工環(huán)節(jié)對(duì)混凝土溫度的控制?；炷翜囟仁苁褂们暗膬?nèi)部溫度和竣工后大面積成型后承受的外力作用影響，在控制層面強(qiáng)化對(duì)著兩方面的施工技術(shù)控制。施工人員要強(qiáng)化在加冰和注水環(huán)節(jié)層面對(duì)混凝土進(jìn)行內(nèi)部降溫，務(wù)求內(nèi)外溫度一直，如此，在施工中才能控制和消除裂縫。常規(guī)來(lái)講，夜間施工更能通過(guò)攤鋪來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的有效管控。

（3）施工條件上加以改善?；诨炷猎诟劭诤秃降阑A(chǔ)工程建設(shè)中的重要性，實(shí)際操作環(huán)節(jié)通過(guò)技術(shù)防控，強(qiáng)化施工人員的技術(shù)方法和手段，對(duì)后續(xù)施工大有裨益。以冬季施工為例，要求混凝土材料選擇為硅酸類(lèi)鹽水泥；骨料選擇中，不含雜質(zhì)、礦物質(zhì)及冰塊等內(nèi)容；拌合水使用前必須經(jīng)過(guò)實(shí)證演練；外加劑控制和質(zhì)量必須符合《GB 8076-1997 混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)》；混凝土配合比、混凝土攪拌控制比常溫延長(zhǎng)50%；混凝土的運(yùn)輸中，對(duì)熱量、表層、離稀、水泥砂漿、坍落度等內(nèi)容要嚴(yán)格管控，避免任一環(huán)節(jié)出錯(cuò)導(dǎo)致的質(zhì)量事故。澆筑一般要求保證砼的均勻性和密實(shí)性、結(jié)構(gòu)整體性、尺寸準(zhǔn)確、鋼筋、預(yù)埋件位置合理，拆模后砼表面平整、光潔；養(yǎng)護(hù)、拆模、溫度測(cè)定；混凝土試件和強(qiáng)度檢驗(yàn)均需滿足預(yù)設(shè)要求。具體疏浚工程流程如表1所示。

（4）后期養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)?，F(xiàn)澆砼在正常條件下通常采用自然養(yǎng)護(hù)，并滿足澆筑完成后，12h以?xún)?nèi)養(yǎng)護(hù)；砼強(qiáng)度未達(dá)到C12以前，嚴(yán)禁任何違規(guī)行為的沖擊。養(yǎng)護(hù)工序上，可在初凝以后開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，12小時(shí)后終凝中澆水，并以片狀物品覆蓋保濕；澆水以保證砼的濕潤(rùn)度；嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)時(shí)間，一般在7-14天。具體步驟為：養(yǎng)護(hù)準(zhǔn)備工作——砼澆筑完成后收面——覆蓋——灑水養(yǎng)護(hù)——完成養(yǎng)護(hù)。

此外，為防止大體積混凝土裂縫，養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，要求降低水泥水化熱，在水泥選料、合理水灰比、混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管上加以改進(jìn)；還通過(guò)降低混凝土入模溫度、保證模內(nèi)通風(fēng)、摻入緩凝型減水劑；加強(qiáng)施工中溫度控制，加強(qiáng)測(cè)溫控溫、合理安排施工順序；改善約束條件，如分層分塊澆筑，在與巖石地基或混凝土墊層之間設(shè)置滑動(dòng)層(隔離層)；提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度，即選擇良好級(jí)配的粗集料，嚴(yán)格控制砂石含泥量，可摻入適量的膨脹劑，振搗密實(shí)。依據(jù)大體積混凝土形狀，在易發(fā)生裂縫部位增配構(gòu)造鋼筋，承受收縮拉應(yīng)力。

3.結(jié)語(yǔ)

港口和航道施工中，大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因較多，采取針對(duì)性預(yù)防措施和混凝土裂縫處理措施，可將潛在的影響港口和航道使用壽命，科學(xué)養(yǎng)護(hù)混您圖結(jié)構(gòu)，在周期性養(yǎng)護(hù)實(shí)踐中以針對(duì)性防范措施，最大限度地通過(guò)施工技術(shù)來(lái)達(dá)到預(yù)期施工效果。