重力式碼頭胸墻面層裂縫防治及施工處理技術(shù)探究

彭金科 曾旋

摘 要：本文以廈門(mén)港古雷港區(qū)古雷北1#、2#泊位工程為例，在簡(jiǎn)單分析重力式碼頭胸墻面層裂縫的主要成因的基礎(chǔ)上，提出了混凝土的優(yōu)化制備、混凝土澆筑流程的控制、減小面層與胸墻之間的約束應(yīng)力、降低徐變應(yīng)力等一系列重力式碼頭胸墻面層裂縫防治及處理要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：重力式碼頭;胸墻面層;裂縫防治

0 引言

在重力式碼頭項(xiàng)目的施工中，裂縫在胸墻面層中的產(chǎn)生極為常見(jiàn)，會(huì)造成重力式碼頭胸墻的整體美觀性下降，情況嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、質(zhì)量下降，使用年限縮短。基于這樣的情況，必須對(duì)重力式碼頭胸墻面層的裂縫問(wèn)題展開(kāi)重點(diǎn)防治，且在發(fā)生裂縫后及時(shí)落實(shí)針對(duì)性處理，避免其使用性能下降。

1 項(xiàng)目概述

廈門(mén)港古雷港區(qū)古雷北1#、2#泊位工程中，大、小泊位碼頭均為重力式沉箱結(jié)構(gòu)，本文主要選取大泊位碼頭進(jìn)行說(shuō)明。大泊位碼頭為重力式沉箱結(jié)構(gòu)，岸線長(zhǎng)度706 m，沉箱頂面標(biāo)高+2.0 m，胸墻頂面高程+5.7 m，標(biāo)準(zhǔn)段胸墻長(zhǎng)度為16.02 m，寬度為15 m，高度為3.7 m?，F(xiàn)澆胸墻共45段，C40混凝土總量約22 588 m3，鋼筋直徑為φ25、φ20、φ22、φ16、φ8，總量約1 980 t。主要設(shè)施包括：1 500 kN系船柱47個(gè)、450 kN系船柱2個(gè)、1700H鼓型橡膠護(hù)舷（標(biāo)準(zhǔn)反力型）44套，500H超級(jí)拱型橡膠護(hù)舷（標(biāo)準(zhǔn)反力型）72套、500H橡膠舷梯16套、船舶供水口14個(gè)、低壓箱預(yù)留坑9個(gè)，岸電箱預(yù)留坑3個(gè)，高壓箱預(yù)留坑10個(gè)，管溝人孔45個(gè)等。

2 重力式碼頭胸墻面層裂縫的主要成因分析

引起重力式碼頭胸墻面層裂縫的主要原因有以下幾項(xiàng)：第一，混凝土自身特性。在外部環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，混凝土?xí)D(zhuǎn)入硬化狀態(tài)，促使混凝土的體積發(fā)生改變。受到多種因素的共同影響，混凝土內(nèi)部應(yīng)力變化，從而出現(xiàn)裂縫缺陷[1]。第二，混凝土面層的結(jié)構(gòu)特性。由于混凝土面層屬于大面積的薄層結(jié)構(gòu)，所以面層的厚度與長(zhǎng)度比值偏低，容易受到下部混凝土結(jié)構(gòu)的約束，從而發(fā)生收縮變形問(wèn)題。隨著面層暴露于外界環(huán)境中的時(shí)間增加，面層的收縮應(yīng)力大幅增加，一旦超出混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)引發(fā)裂縫問(wèn)題。第三，混凝土應(yīng)力集中。在混凝土轉(zhuǎn)入硬化狀態(tài)的過(guò)程中，預(yù)埋件的邊角區(qū)域容易發(fā)生應(yīng)力變化。此時(shí)，若是極限抗拉強(qiáng)度偏高，則會(huì)導(dǎo)致胸墻面層產(chǎn)生裂縫。

3 重力式碼頭胸墻面層裂縫防治及處理要點(diǎn)探究

3.1 混凝土的優(yōu)化制備

3.1.1 配比的合理設(shè)置

混凝土配比直接關(guān)系著混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及耐久性，也可以一定程度的抑制裂縫問(wèn)題的發(fā)生。在本工程中，主要將混凝土的配比設(shè)定如下：水灰比穩(wěn)定在0.44;砂率控制在38%;水的用量為每立方米185 kg;水泥的用量為每立方米378 kg;砂的用量為每立方米682 kg;石的用量為每立方米1 113 kg;粉煤灰的用量為每立方米42 kg;緩凝高效減水劑的用量為每立方米2.364 kg;聚丙烯纖維的用量為每立方米0.9 kg。

3.1.2 加入聚丙烯纖維

聚丙烯纖維是一種新型的混凝土增強(qiáng)纖維，將其混入混凝土中，能夠達(dá)到提升混凝土強(qiáng)度的效果，降低混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的概率[2]。在本工程的施工中，主要在重力式碼頭胸墻面施工中所使用的混凝土材料內(nèi)加入了聚丙烯纖維。實(shí)踐中，在加入砂石等骨料的同時(shí)混入聚丙烯纖維，隨后加入水進(jìn)行攪拌。在攪拌的過(guò)程中，為了確保聚丙烯纖維可以在混合料內(nèi)均勻分布，在原有的攪拌時(shí)間上增加20 s～30 s的攪拌時(shí)間。此時(shí)，主要依托強(qiáng)制式攪拌機(jī)完成聚丙烯纖維攪拌，并將干拌時(shí)間設(shè)定為30 s，加入水后的濕拌時(shí)間也設(shè)定為30 s，檢查聚丙烯纖維的分散情況，如果發(fā)現(xiàn)還存在成束纖維，則再進(jìn)行20 s～30 s的攪拌。在加入聚丙烯纖維材料后，相應(yīng)混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝不需要改變，且不能因?yàn)榧尤刖郾├w維而降低對(duì)于混凝土養(yǎng)護(hù)的重視程度。

3.2 混凝土澆筑流程的控制

施工中，主要在溫度較低的條件下展開(kāi)混凝土澆筑施工，如果外界溫度較高或是存在太陽(yáng)直射，則需要在骨料堆場(chǎng)中搭設(shè)遮陽(yáng)棚。在澆筑混凝土前，利用空壓機(jī)清理胸墻表面，使用淡水沖洗后，在相應(yīng)位置覆蓋濕潤(rùn)土工布（持續(xù)時(shí)間為6 h），以此保證胸墻表面進(jìn)入飽和面干的狀態(tài)。依托人工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分灰，嚴(yán)禁出現(xiàn)石子分布不均勻的問(wèn)題。利用木抹子完成找平，并使用鐵末子進(jìn)行壓漿抹面操作，且控制壓漿抹面操作的次數(shù)不低于4次，直至混凝土轉(zhuǎn)入初凝狀態(tài)即可停止?；炷翝仓旯ず蟊仨氁鋵?shí)養(yǎng)護(hù)操作，實(shí)踐中，主要選用了覆蓋土工布自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)工藝，潮濕養(yǎng)護(hù)不少于14 d。

3.3 減小面層與胸墻之間的約束應(yīng)力

在本工程的施工中，引入了減小面層與胸墻之間約束應(yīng)力的操作，以此規(guī)避重力式碼頭胸墻面層出現(xiàn)裂縫。實(shí)踐中，主要將鋼筋網(wǎng)片加設(shè)于面層鋼筋內(nèi)，提前預(yù)留出的鋼筋網(wǎng)片的設(shè)置空間，并提前預(yù)留25 cm碼頭面層按照板式配筋。Y由于在本工程中，胸墻面層并不承受較大的荷載，因此將碼頭胸墻面層與胸墻主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分處理，即將碼頭胸墻底段鋼筋標(biāo)高實(shí)施下調(diào)，下調(diào)高度誰(shuí)設(shè)定為25 cm。為了進(jìn)一步減小面層與胸墻之間的約束應(yīng)力，在完成胸墻主體頂層的抹平操作后，不對(duì)其實(shí)施鑿毛處理，由此促使混凝土界面的約束力下降，并達(dá)到維護(hù)胸墻結(jié)構(gòu)完整性的效果。

3.4 降低徐變應(yīng)力

對(duì)于混凝土面層而言，其屬于薄板結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)，受環(huán)境與自然因素的影響較大。通常來(lái)說(shuō)，當(dāng)混凝土面層受到長(zhǎng)時(shí)間光照、水化熱的因素的影響后，其溫度會(huì)發(fā)生改變，此時(shí)極容易發(fā)生混凝土內(nèi)外溫差大的問(wèn)題，從而引發(fā)裂縫[3]。因此，想要實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫問(wèn)題的更好防治，就必須要保證徐變應(yīng)力得到有效減小或是釋放。具體而言，如果混凝土在上午完成澆筑，進(jìn)入中午后，隨著環(huán)境溫度的不斷上升，混凝土水化峰值有所增高，促使裂縫問(wèn)題的發(fā)生更為容易;而如果混凝土在下午完成澆筑，進(jìn)入的夜晚后，隨著環(huán)境溫度的降低，混凝土面層結(jié)構(gòu)很難產(chǎn)生內(nèi)外溫差過(guò)大的現(xiàn)象，從而使得發(fā)生裂縫問(wèn)題的概率下降?；诖?，在本工程的施工中，主要在下午（氣溫逐步下降的時(shí)間段）完成混凝土的澆筑施工，以此達(dá)到減小徐變應(yīng)力的效果。

3.5 其他

在本工程中，除了上述幾項(xiàng)策略，還落實(shí)了以下幾種預(yù)防重力式碼頭胸墻面層裂縫產(chǎn)生的方法：

第一，促進(jìn)面層整體抗拉強(qiáng)度增加。在混凝土內(nèi)部加設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)，由此推動(dòng)面層混凝土的抗拉強(qiáng)度上升，實(shí)現(xiàn)對(duì)面層使用中形成應(yīng)力的更好抵抗。第二，降低應(yīng)力集中的影響。將鋼筋網(wǎng)設(shè)置于切縫區(qū)域;在可能產(chǎn)生裂縫的方向（如垂直方向）加設(shè)兩層鋼筋網(wǎng)，防止應(yīng)力集中于邊角區(qū)域，從而引發(fā)裂縫問(wèn)題的發(fā)生。另外，在工程施工階段，一旦發(fā)現(xiàn)面層出現(xiàn)裂縫，則第一時(shí)間進(jìn)行裂縫分析與修復(fù)工作，避免裂縫產(chǎn)生的負(fù)面影響進(jìn)一步擴(kuò)大。在處理裂縫時(shí)，要對(duì)裂縫的寬度、深度、形狀進(jìn)行綜合考量，并在寬度超出允許范圍的條件下實(shí)施修復(fù)處理，可以使用的方法包括灌漿法（貫穿裂縫修復(fù)）、修復(fù)法（淺層裂縫修復(fù)）等等。

4 總結(jié)

綜上所述，受到混凝土自身特性、面層的結(jié)構(gòu)特性、應(yīng)力集中等因素的影響，重力式碼頭胸墻面層施工中容易出現(xiàn)裂縫。通過(guò)混凝土配比的合理設(shè)置、加入聚丙烯纖維、混凝土澆筑流程的控制、減小面層與胸墻之間的約束應(yīng)力、降低徐變應(yīng)力等策略的落實(shí)，有效避免了裂縫問(wèn)題的發(fā)生，提升了重力式碼頭胸墻面層施工的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王剛，鹿平.重力式碼頭胸墻面層約束裂縫防治施工技術(shù)[J].珠江水運(yùn)，2018（14）：91-92.