高樁碼頭現(xiàn)澆面層裂縫成因分析及防治措施

◎ 林光亮 中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司

1.工程概況

本工程位于福州港某港區(qū)出?？诒卑?，為福建省重點工程，創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)工程，建設(shè)5萬DWT級多用途泊位一個，該碼頭為高樁碼頭，樁基為鋼管樁，采用叉樁和直樁混合布置的結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)采用梁板式結(jié)構(gòu)，軌道梁、縱梁、前邊梁、靠船構(gòu)件、疊合板均為預(yù)制構(gòu)件；橫梁和面層為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場裝配后在現(xiàn)場澆筑成一個整體，該碼頭面層混凝土設(shè)計為有高抗氯離子滲透性、體積穩(wěn)定、抗裂性好的海工高性能混凝土面層施工，采取分塊分段澆筑，混凝土采用橄欖車運輸?shù)浆F(xiàn)場，并在施工平臺上采用地泵接長管再接布料機進行澆注成型。

2.面層裂縫成因分析

在碼頭面層試驗段施工期間，經(jīng)過一段時間觀察，發(fā)現(xiàn)碼頭面層混凝土龜裂，表面有大量細(xì)小、不規(guī)則裂縫。面層作為碼頭水工主體最后一個分項工程，一旦出現(xiàn)大面積質(zhì)量問題，之前的一切努力都將前功盡棄，且嚴(yán)重影響碼頭的觀感得分和工程創(chuàng)優(yōu)。項目部對此特別重視，組織質(zhì)量小組經(jīng)過對幾個工程的考察、探討和實踐，結(jié)合一些試驗檢測數(shù)據(jù)，初步判斷該碼頭混凝土面層混凝土龜裂可能是以下四種原因造成：

2.1 設(shè)計層面的原因

（1）碼頭面層混凝土厚度較厚，設(shè)計時僅在底層靠近預(yù)制面板處鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，而未在表層設(shè)計鋼筋網(wǎng)，鋼筋布設(shè)位置不當(dāng)、不均勻極易引發(fā)裂縫。

（2）碼頭面層混凝土設(shè)計強度等級過高，且要求使用高性能混凝土，面層混凝土受海水直接影響有限，強度過高，膠凝材料用量過大，耐久性要求過高，摻合料用量過大，骨料粒徑又較小，振搗時造成浮漿過多，易發(fā)生干裂現(xiàn)象。

（3）碼頭面層設(shè)計未強制要求分層澆筑，也未對分塊施工面積做出要求，項目部為涂方便一次性澆筑，分塊面積較大，極易導(dǎo)致裂縫發(fā)生。

（4）碼頭面層設(shè)計時未強制要求在混凝土中摻入聚丙烯纖維，項目部為圖方便和節(jié)約成本考慮，未摻入聚丙烯纖維，不能有效防止裂縫發(fā)生。

2.2 溫度層面的原因

混凝土本身隨著溫度變化而出現(xiàn)一定程度的伸縮，碼頭面層施工正值夏季，外部溫度過高，而水泥水化熱放出的熱量使內(nèi)部溫度也升高，混凝土結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)一定程度的伸長，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，如果這種應(yīng)力經(jīng)過不斷上升超過了混凝土抗拉應(yīng)力，就會在結(jié)構(gòu)表層產(chǎn)生雜亂無章的溫度裂縫。

2.3 原材料及配合比層面的原因

（1）碎石級配不良、砂石料含泥量過高，使得混凝土收縮加強引發(fā)裂縫。

（2）現(xiàn)場減水劑實際減水率較低，用水量過多，膠凝材料用量過高，現(xiàn)澆面層混凝土中存在多余的游離水，水份蒸發(fā)后混凝土表面與內(nèi)部變形不一致，使得混凝土收縮加強引發(fā)裂縫。

（3）高性能混凝土摻合料摻量較高，因自建攪拌站條件有限，粉罐較少，現(xiàn)場摻合料只有粉煤灰一種，粉煤灰摻量過高，加上市場上粉煤灰質(zhì)量不穩(wěn)定，混凝土澆筑振搗時極易出現(xiàn)浮漿浮泡等輕物質(zhì)飄浮在混凝土面層，極易出現(xiàn)裂縫，且導(dǎo)致表層混凝土強度不夠。

（4）砂石含水率測試次數(shù)不足，未及時根據(jù)材料變化調(diào)整配合比，憑經(jīng)驗調(diào)整配合比，使得混凝土和易性一般，含水率變化過大，引起混凝土坍落度變化過大，導(dǎo)致混凝土不均引起收縮裂縫。

2.4 施工和養(yǎng)護層面的原因

（1）攪拌站開機人員盲目追求效率，擅自縮短混凝土攪拌時間，致使摻合料拌和不均勻，極易引發(fā)開裂。

（2）混凝土振搗時插點隨意、不均勻，振搗時間不一致，使面層混凝土有的部位沒有振實、有的部位過振，大大減弱混凝土本身的密實性和均勻性，易引發(fā)裂縫。

（3）施工班組為圖方便，梁頂板縫等位置未單獨澆筑，而是與現(xiàn)澆面層一同澆筑，導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土厚度不一，收縮不均勻引發(fā)裂縫。

表1 碼頭現(xiàn)澆面層高性能混凝土配合比調(diào)整前后對比

圖1 碼頭現(xiàn)澆面層采取各項防治措施前后對比

（4）施工班組澆筑完畢未掌握好混凝土凝結(jié)時間，未在規(guī)定時間節(jié)點收面光面，致使表層出現(xiàn)收縮裂縫。

（5）澆筑完畢后未按要求對混凝土進行養(yǎng)護，沒有及時覆蓋，澆水次數(shù)不足，使得混凝土脫水而呈現(xiàn)開裂。

（6）施工過程中，混凝土預(yù)制疊合板安裝不平整、疊合板發(fā)生松動引起混凝土面層裂縫產(chǎn)生。混凝土預(yù)制疊合板的擱置部位座漿不飽滿造成混凝土面層上的荷載傳遞不均勻，進而產(chǎn)生裂縫。

3.裂縫的防治措施

3.1 設(shè)計層面

項目部結(jié)合工程道路面層實例與監(jiān)理單位、業(yè)主單位及設(shè)計單位溝通后，提交了設(shè)計變更，在碼頭面層距頂面約30mm處增加一層細(xì)鋼筋網(wǎng)，同時要求在面層混凝土中摻入一定量聚丙烯纖維，特別注意聚丙烯纖維混凝土拌合物的均勻性，避免成團，同時適當(dāng)延長攪拌時間，以保證聚丙烯纖維在混凝土中徹底分散均勻；在梁頂板縫等厚度較厚位置分層澆筑，通過一系列的手段提高混凝土面層綜合質(zhì)量水平，避免或減少碼頭混凝土面層裂縫的產(chǎn)生。

3.2 溫度層面

為了降低混凝土溫度，項目部首先在攪拌樓料倉搭蓋遮陽棚，降低砂石料溫度；其次，適當(dāng)摻加粉煤灰和礦粉等摻合料代替部分水泥，以降低混凝土水化熱反應(yīng)；最后在養(yǎng)護期間及時足量澆水養(yǎng)護，降低混凝土溫度上升過快。

3.3 材料及配合比控制層面

提高混凝土耐久性是確保碼頭混凝土面層具有較高質(zhì)量的重要措施，而混凝土原材料品質(zhì)是提高混凝土耐久性的先決條件，結(jié)合工程實際情況對混凝體原材料進行更加嚴(yán)格的控制，適當(dāng)調(diào)整了配合比，首先嚴(yán)格控制進場砂石料的含泥量和級配，沖洗料場砂石料以減少含泥量，將減水劑更換為減水率更高的高性能減水劑，并調(diào)整配合比，如表1所示。減水劑減水率的提高使得每方混凝土的用水量減少，在水膠比（強度）不變的情況下減少膠凝材料的用量，同時降低摻合料摻量，膠凝材料用量降低，不僅節(jié)約了成本，而且預(yù)防了因膠凝材料過多導(dǎo)致浮漿過多而引起的龜裂。

3.4 施工和養(yǎng)護層面

項目部在碼頭面層混凝土施工準(zhǔn)備階段要求施工技術(shù)人員結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況繪制完整的面層分條分塊和鋸縫位置詳圖；采用空壓機將澆筑面上的塵土、雜物等吹掃干凈，提前鋪好無紡布并灑水濕潤，以減少疊合板對面層混凝土中水分的吸收，確?；炷辆鶆蚋煽s，避免面層裂產(chǎn)生。面層混凝土澆筑完畢，采用塑料薄膜加土工布嚴(yán)密覆蓋澆水養(yǎng)護，時常檢查塑料薄膜和土工布的完整情況以及混凝土濕潤情況，有損壞及時更換，干了及時加水；在養(yǎng)護期內(nèi)嚴(yán)禁行車或堆放材料避免對碼頭面層的破壞作用。圖1為碼頭現(xiàn)澆面層采取各項防治措施前后對比圖。

4.結(jié)束語

本文通過對該高樁碼頭試驗段面層裂縫成因分析給出了對應(yīng)的防治措施，通過這一系列措施后，澆筑的碼頭面層混凝土得到極大的改善，取得較好的經(jīng)濟效益，該碼頭順利通過驗收，也榮獲了局優(yōu)質(zhì)工程獎，為類似的碼頭面層施工起到極好指引和借鑒作用。