重力式碼頭胸墻面層裂縫防治及施工處理技術(shù)

陳毓凡

（中交三航（廈門(mén)）工程有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

在開(kāi)展重力式碼頭施工時(shí)，胸墻面層裂縫是較為常見(jiàn)的問(wèn)題，這類(lèi)問(wèn)題的產(chǎn)生不僅不利于提高重力式碼頭的外觀形象，還會(huì)縮短重力式碼頭的使用壽命。文章以實(shí)際工程為例，對(duì)胸墻面層裂縫的產(chǎn)生原因進(jìn)行了具體的分析，然后介紹了相應(yīng)的防治措施，旨在提高重力式碼頭胸墻面層整體質(zhì)量。

1 工程概況

文章涉及的工程碼頭岸線(xiàn)全長(zhǎng)為280m，陸域面積約15.32萬(wàn)m2。碼頭結(jié)構(gòu)為重力式沉箱結(jié)構(gòu)，沉箱長(zhǎng)度、腰寬、前趾寬分別為14.95m、12.8m、1.2m，沉箱重量2000t。預(yù)制沉箱箱內(nèi)下部需要拋填中砂，然后將混合倒濾層設(shè)置在中砂上。在前倉(cāng)格上半部分現(xiàn)澆胸墻，然后將靠、系船舶設(shè)施安裝在現(xiàn)澆胸墻上，胸墻后填砂石，并且需要將工藝管帶設(shè)置在其上面。沉箱基礎(chǔ)施工的過(guò)程中主要應(yīng)用到了10～100kg拋石基床，文章對(duì)其裂縫出現(xiàn)的原因和具體的防治措施進(jìn)行了分析，旨在避免碼頭胸墻面層出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。

2 重力式碼頭胸墻面層裂縫分類(lèi)與成因

2.1 裂縫分類(lèi)

較為常見(jiàn)的混凝土裂縫形式有變形裂縫、溫度裂縫與干燥收縮裂縫。導(dǎo)致變形裂縫出現(xiàn)的原因大多是混凝土內(nèi)水分快速地蒸發(fā)，使得路面發(fā)生裂縫，這種裂縫一般在豎向尺寸較大的混凝土表面比較容易出現(xiàn)；導(dǎo)致溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因大多是混凝土內(nèi)外溫差較大，這種裂縫一般在混凝土完成澆筑后的2～7h后出現(xiàn)[1]；導(dǎo)致干燥收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土中毛細(xì)水或者吸附水的蒸發(fā)，這種裂縫通常在公路路面養(yǎng)護(hù)工作停止后出現(xiàn)。

2.2 裂縫成因

（1）混凝土的自身特性。導(dǎo)致碼頭胸墻面層裂縫最為主要的原因就是混凝土的自身特性，作為一種復(fù)合型施工材料，混凝土在外部溫度環(huán)境發(fā)生變化的時(shí)候，會(huì)逐漸地硬化，與此同時(shí)，原有的混凝土體積也在發(fā)生變化。在各種因素的作用下，混凝土內(nèi)部的應(yīng)力變化將導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)微裂縫的產(chǎn)生，如果得不到及時(shí)的處理，混凝土就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫問(wèn)題。

（2）混凝土面層結(jié)構(gòu)特征。作為一種大面積薄層結(jié)構(gòu)，混凝土面層的厚度和長(zhǎng)度的比值較小，下部已經(jīng)完成澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)約束面層混凝土的收縮變形。如果混凝土面層長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，其中的水分會(huì)蒸發(fā)，面層的收縮程度就會(huì)加大，再加上胸墻混凝土相對(duì)剛度值較大，對(duì)面層混凝土的收縮變形十分不利，最終導(dǎo)致面層的收縮應(yīng)力過(guò)大，如果這個(gè)應(yīng)力超出混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)直接導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生[2]。

（3）混凝土應(yīng)力集中。在特定方向上，坑井的抵抗應(yīng)力較小，混凝土發(fā)生硬化的時(shí)候，預(yù)埋件的邊角位置會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力的變化，如果這時(shí)極限抗拉強(qiáng)度較大，就容易導(dǎo)致裂縫。

3 重力式碼頭胸墻面層裂縫防治施工技術(shù)

3.1 設(shè)置科學(xué)的混凝土配合比

在開(kāi)展實(shí)際施工的時(shí)候，必須合理地控制混凝土配合比，提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性，同時(shí)也能更有效地控制混凝土面層的裂縫問(wèn)題。配置混凝土的主要材料有低熱水泥以及天然中粗砂，要求控制混合料的水灰比不能超過(guò)0.45。根據(jù)當(dāng)前的施工要求，為了避免混凝土的收縮現(xiàn)象，一般不需要格外應(yīng)用粉煤灰等輕質(zhì)的摻合料。

3.2 確保正確的混凝土澆筑流程

混凝土的澆筑工作通常對(duì)施工環(huán)境有著特定的要求，一般來(lái)說(shuō)，混凝土澆筑不能在高溫的環(huán)境下開(kāi)展，如果因?yàn)閷?shí)際施工需要，必須在夏季高溫天氣開(kāi)展施工，那么骨料堆場(chǎng)必須搭設(shè)遮陽(yáng)棚，并且盡量將澆筑工作設(shè)置在晚上進(jìn)行。吹干胸墻表面位置，沖洗面層，并且采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，合理控制養(yǎng)護(hù)時(shí)間（必須超過(guò)6h）。在開(kāi)展混凝土攪拌作業(yè)施工時(shí)，必須嚴(yán)格按具體的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，合理控制混凝土的攪拌時(shí)間，并且分批次將定量的聚丙烯纖維加入混凝土中，持續(xù)攪拌4～5min。在運(yùn)輸混凝土的過(guò)程中，需要應(yīng)用到翻斗車(chē)，為了避免混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象，運(yùn)輸過(guò)程必須保證平穩(wěn)。施工人員必須保證抹灰均勻，并且根據(jù)混凝土的硬化時(shí)間確定壓漿抹面次數(shù)，如果混凝土硬化時(shí)間較長(zhǎng)，需要適當(dāng)?shù)卦黾幽娲螖?shù)。為了保證混凝土可以快速達(dá)到初凝狀態(tài)，需要在混凝土中添加適量的聚丙烯纖維。完成以上工作后，就可以對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，應(yīng)用土工布進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土面層的濕潤(rùn)度，避免混凝土干濕狀態(tài)快速交替導(dǎo)致裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生。

3.3 降低面層和胸墻間的約束應(yīng)力

在面層鋼筋中鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，并預(yù)留出25cm的空間。在實(shí)際施工的時(shí)候，為了降低胸墻面層約束力，完成頂面的抹平工作后，不需要對(duì)其進(jìn)行鑿毛處理，只有這樣，才能保證和提高胸墻結(jié)構(gòu)整體性，進(jìn)而降低混凝土界面約束力。

3.4 減小并釋放徐變應(yīng)力

混凝土面層屬于薄板結(jié)構(gòu)，受日照、水化熱、環(huán)境溫度等因素的影響，面層混凝土的溫度容易發(fā)生變化。比如下午完成澆筑的混凝土，隨著環(huán)境溫度逐漸下降，混凝土面層結(jié)構(gòu)幾乎不存在內(nèi)外溫差過(guò)大的情況，原因是混凝土內(nèi)部的水化熱被逐漸降低的溫度所中和，使得水化熱峰值也有所降低；而上午完成澆筑的混凝土的情況則恰好相反，隨著氣溫不斷升高，混凝土的水化熱不能快速地釋放出來(lái)，導(dǎo)致混凝土水化熱峰值有所增加，更容易產(chǎn)生裂縫。所以，混凝土的澆筑應(yīng)盡量在下午氣溫逐步下降的時(shí)候進(jìn)行。另外，如果涉及切割混凝土，必須待混凝土的強(qiáng)度達(dá)到8～10MPa時(shí)方可進(jìn)行，合理控制鋸縫深度約為混凝土面層厚度的1/3[3]。

3.5 增大面層整體抗拉強(qiáng)度

將雙層鋼筋網(wǎng)設(shè)置在面層混凝土內(nèi)部，進(jìn)一步提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，用以抵抗面層使用過(guò)程中所產(chǎn)生的應(yīng)力。

3.6 減小應(yīng)力集中影響

在切縫的位置設(shè)置鋼筋網(wǎng)，針對(duì)垂直可能產(chǎn)生裂縫的方向，需要設(shè)置兩層鋼筋網(wǎng)，避免邊角位置因?yàn)閼?yīng)力過(guò)于集中，最終導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

3.7 使用公路防裂貼

胸墻頂面位置是最容易產(chǎn)生裂縫的位置，裂縫的產(chǎn)生不僅延長(zhǎng)了胸墻的徐變時(shí)間，還增加了整體水化熱時(shí)間，為了控制施工過(guò)程，盡量保證施工進(jìn)度，必須控制面層的施工在胸墻徐變未完成之前進(jìn)行。為此，可以應(yīng)用公路防裂貼，以避免應(yīng)力的產(chǎn)生。防裂貼的使用可以縮短裂縫擴(kuò)散到面層的時(shí)間，保證胸墻垂直裂縫可以一直向著水平的方向發(fā)展，減少裂縫尖端應(yīng)力過(guò)于集中的問(wèn)題發(fā)生。另外，防裂貼還具有較好的隔離效果，可以充分地將開(kāi)裂的胸墻和面層隔離開(kāi)，避免裂縫問(wèn)題傳遞到混凝土面層結(jié)構(gòu)中。

3.8 胸墻裂縫修復(fù)

嚴(yán)格按交通部相關(guān)規(guī)定開(kāi)展胸墻混凝土裂縫的修復(fù)工作，在選擇具體的治理措施的時(shí)候，必須綜合考慮裂縫的實(shí)際形狀、深度以及寬度。水運(yùn)工程鋼筋混凝土裂縫寬度限值如表1所示。若混凝土裂縫的寬度沒(méi)有超過(guò)寬度限值，一般不需要開(kāi)展裂縫修復(fù)工作，而一旦混凝土裂縫的寬度超出了寬度的限值，就必須及時(shí)采用有效的方法進(jìn)行修復(fù)，較為常見(jiàn)的修復(fù)方法有應(yīng)用灌漿的方法對(duì)貫穿性裂縫進(jìn)行處理、應(yīng)用覆蓋法對(duì)淺層裂縫區(qū)域進(jìn)行處理，如圖1所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，胸墻面層對(duì)于重力式碼頭來(lái)說(shuō)是非常重要的組成結(jié)構(gòu)，所以，控制胸墻面層的裂縫問(wèn)題，對(duì)于保證重力式碼頭的運(yùn)行質(zhì)量具有十分積極的意義。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，必須合理地設(shè)置混凝土配合比，嚴(yán)格按混凝土澆筑流程開(kāi)展混凝土澆筑，避免碼頭胸墻混凝土面層產(chǎn)生裂縫問(wèn)題，進(jìn)一步提高整個(gè)重力式碼頭的工程質(zhì)量。

表1 水運(yùn)工程鋼筋混凝土裂縫寬度限值 單位：mm

圖1 混凝土裂縫修復(fù)方法