郭偉楠

（天津港遠航散貨碼頭有限公司 天津 300452）

港區(qū)高樁碼頭面層局部裂縫產(chǎn)生原因及處置措施

郭偉楠

（天津港遠航散貨碼頭有限公司 天津 300452）

“裂縫”在港區(qū)碼頭面層表面出現(xiàn)較為常見，應結(jié)合碼頭實際生產(chǎn)情況，分區(qū)域、有計劃地擬定好方案，積極采取有效措施，對碼頭面層進行局部維修改造，減少碼頭面層有害裂縫的產(chǎn)生。本文結(jié)合維修方案的選擇及工作實踐，探討港區(qū)高樁碼頭混凝土面層局部裂縫的產(chǎn)生原因及處置措施。

高樁碼頭；裂縫；處置措施

一、高樁碼頭的基本概況

天津港港區(qū)分為東疆港、北疆港、南疆港、臨港及南港部分區(qū)域，散貨裝卸服務主要分布于南疆港區(qū)，伴隨“南散北集”的港口規(guī)劃，南疆港區(qū)將主要以承接油品、煤炭、焦炭及礦石等散貨為主，北疆港區(qū)將不再進行散貨裝卸服務。

目前，除專業(yè)化煤炭及鐵礦石碼頭以外，天津港南疆港區(qū)主要以通用散貨碼頭為主，現(xiàn)在南疆港區(qū)正在建設的南27#碼頭即為通用散貨碼頭?？紤]施工技術(shù)相對成熟，多年以來，港口建設大多選用高樁碼頭的結(jié)構(gòu)形式。高樁碼頭主要由樁基、上部結(jié)構(gòu)（含碼頭面層）、接岸結(jié)構(gòu)三個部分組成。

1.樁基。采用鋼管樁、大管樁或PHC樁、預應力或非預應力混凝土方樁、灌注樁或嵌巖樁。前承臺主要采用叉樁和直樁混合布置的結(jié)構(gòu)。

2.上部結(jié)構(gòu)（含碼頭面層）。采用梁板式結(jié)構(gòu)、板式結(jié)構(gòu)、墩式結(jié)構(gòu)。根據(jù)預應力情況可以分為預應力結(jié)構(gòu)和非預應力結(jié)構(gòu)，在預制混凝土面板上現(xiàn)澆混凝土面層。

3.接岸結(jié)構(gòu)。最常見的形式為斜坡式結(jié)構(gòu)，主要是適應高樁碼頭地基比較軟弱，又為避免過陡邊坡造成碼頭位移、樁基損壞。接岸結(jié)構(gòu)也有采用直立式結(jié)構(gòu)的。一般采用板樁、板樁卸載平臺、或重力式結(jié)構(gòu)如擋

土圓筒等方案。

二、碼頭面層裂縫產(chǎn)生的部位及原因

1.碼頭面層裂縫產(chǎn)生的部位

經(jīng)天津港及周邊港口了解，碼頭面層表面開裂現(xiàn)象較為常見，除面板局部區(qū)域產(chǎn)生干縮裂縫及龜裂以外，大部分面板裂縫主要發(fā)生于板縫之間，裂縫屬于不規(guī)則分布。考慮載貨車輛屬于流動荷載，載重量均為60-90t之間，車輛通行頻繁，較長時間對碼頭面層進行碾壓，且灑水車一天多次噴灑，面層混凝土長期處于干濕的狀態(tài)，面板伸縮縫張拉應力較為集中，因此，應注重對板縫之間薄弱部位的處置。

2.面層裂縫產(chǎn)生的原因

（1）收縮裂縫

碼頭面層維修改造后，常見的收縮裂縫，主要體現(xiàn)為硬化收縮、塑性收縮和失水收縮三種情況?；炷翝仓?，出現(xiàn)的裂縫有粘著裂縫和水泥石裂縫，粘著裂縫主要是在混凝土干燥硬化的水化過程中，由于水泥石、骨料的干縮系數(shù)不同，在水泥石與骨料間產(chǎn)生極為細微的裂縫，當混凝土受溫度和濕度作用，產(chǎn)生內(nèi)力時，粘著裂縫就慢慢擴大，深入附近的水泥石，而在混凝土面層產(chǎn)生網(wǎng)狀連續(xù)的裂縫。

在沒有外部荷載作用時，碼頭面層改造后，重新出現(xiàn)的裂縫主要是混凝土自身的收縮變形超過了其拉伸極限而引起的，而引起該變形的因素有組成材料的性質(zhì)、水灰比、外界約束、時間及環(huán)境溫度及濕度等。

①硬化收縮，混凝土收縮過程實際上是水泥和水發(fā)生水化作用的過程，在此過程中，混凝土的收縮變形可正可負，普通硅酸鹽水泥混凝土的收縮變形是正的，即縮小變形，而礦渣硅酸鹽水泥基摻粉煤灰混凝土的收縮變形是負的，即膨脹變形，有利于抵抗裂縫的產(chǎn)生。

②塑性收縮混凝土澆筑4-10h左右，水泥水化反應劇烈，水泥膠凝的晶體結(jié)構(gòu)越來越多，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，引起失水收縮，這都發(fā)生在初凝過程，終凝以前。一般情況下，碼頭面層的頂面先干，內(nèi)部后干，致使外部發(fā)生塑性收縮，而內(nèi)部還未發(fā)生，這時就使面層頂部微小的單元體收到變形產(chǎn)生的拉應力作用。而此時混凝土處于凝結(jié)過程或硬化初期，抗拉強度極低，極易產(chǎn)生裂縫。

③失水干縮混凝土中含有大量的空隙，粗細毛細孔。這些空隙、毛細孔中存在著以物理力學結(jié)合水方式存在的自由水和以物理化學方式結(jié)合的吸附水。當環(huán)境干燥，太陽直射時，自由水先蒸發(fā)，并且在細孔及微細毛細孔中產(chǎn)生毛細壓力，水泥石承受毛細壓力后產(chǎn)生壓縮變形。待毛細水蒸發(fā)后，進一步蒸發(fā)吸附水，首先蒸發(fā)晶格間的水分，其次蒸發(fā)分子層中的吸附水。因為砂、石的壓縮率低，水泥石的壓縮率高，所以這些水分的蒸發(fā)引起顯著的水泥石壓縮，產(chǎn)生混凝土干縮變形的主要部分，也即碼頭面層裂縫的主要原因。

（2）龜裂裂縫

龜裂屬于碼頭面層裂縫中的一種，此類裂縫細小、數(shù)量多、不規(guī)則，往往遍布整個碼頭面層，出現(xiàn)的時間有早有晚，有的兩三天內(nèi)就出現(xiàn)，有的則在維修改造1年后變得較為明顯，嚴重影響碼頭外觀。

①混凝土約束性龜裂

鋼筋混凝土預制面的現(xiàn)澆面層收縮的約束力較大，當面層收縮變形較大時，就容易產(chǎn)生約束性龜裂?，F(xiàn)澆面層混凝土中存在多余的游離水，水分蒸發(fā)后混凝土表面與內(nèi)部變形不一致，導致約束性龜裂產(chǎn)生?，F(xiàn)澆面層混凝土坍落度過大、可塑性差，一經(jīng)振搗，混凝土中石子下沉、水泥砂漿上浮，導致混凝土面層材料上下不均勻，混凝土硬化后上下收縮不一致，產(chǎn)生約束性龜裂裂縫。

②混凝土不均勻性龜裂

混凝土所用的砂石中雜質(zhì)（如泥土、粉塵、有機物等）含量過大、砂石級配不良或粗骨料粒徑過大、拌制混凝土時計量不準確、混凝土時干時稀等原因，將導致混凝土均勻性差而產(chǎn)生不均勻性龜裂?；炷琳駬v時布點不均勻，振搗時間不一致，也會使面層混凝土產(chǎn)生不均勻性龜裂。

（3）結(jié)構(gòu)裂縫

碼頭流動車輛通行頻繁，不斷地對面層造成碾壓，使伸縮縫張拉應力較為集中，造成主要處理板縫之間的薄弱部位以及板縫處產(chǎn)生沿伸縮縫平行或斜向的部分裂縫。

三、碼頭面層裂縫的處置措施

1.制定維修改造方案

（1）面層維修拆除后，可以選用混凝土的形式，盡量在混凝土拌合過程中摻入聚丙烯纖維 (按照1公斤/立方米摻入)，并采用真空吸水工藝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。

（2）面層維修拆除后，也可選用高強無壓縮灌漿料與三菱石(三棱石配重30%)的混合形式，替代混凝土材料。

（3）面層維修拆除后，如果選擇混凝土澆筑，可以在拌合時適度摻入鋼釬維，形成特殊性能的鋼纖維混凝土，以提高混凝土面層綜合抗拉強度。

（4）面層維修拆除后，在混凝土面層距頂面約3厘米處鋪設一層細鋼絲保護網(wǎng)，以防止混凝土開裂。考慮鋪設雙層鋼筋對防止裂縫的產(chǎn)生沒有明顯的效果，因此，不建議放置雙層鋼筋。同時，考慮在板縫伸縮處適當加設鋼筋支撐，以減少板縫受力不均勻產(chǎn)生的裂縫。

2.認真做好混凝土澆筑施工準備

碼頭面層混凝土維修改造準備階段，應依據(jù)規(guī)范標準，確定分條和鋸縫位置，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況繪制完整的面層分條和鋸縫位置詳圖；要采用空壓機等施工設備將澆筑面上的雜物、塵土等吹掃干凈，提前24小時鋪好無紡布并灑水濕潤，以減少面板對面層混凝土中水分的吸收，同時可以降低混凝土與空氣間的溫差，確?；炷辆鶆蚋煽s，避免面層裂縫產(chǎn)生。

在澆筑和早期養(yǎng)護過程中，要確?；炷撩鎸优c預制面板間緊密貼合，避免混凝土中因預制面板布設不合理而引起空鼓等不利情況，減少結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生。

3.提高混凝土面層的維修質(zhì)量

（1）控制好混凝土澆筑速度，特別是氣溫較高時，澆筑、振搗、抹面三個環(huán)節(jié)要配合得當，不能脫節(jié)。在混凝土澆筑過程中，對于局部表面出現(xiàn)的泌水，用海綿或其他工具及時析出。完成后馬上用塑料薄膜將混凝土表面覆蓋，防止水分蒸發(fā)。

（2）混凝土攪拌時間要按照標準，保證混凝土的均勻性，水泥漿要將骨料充分包裹，水泥要充分進行水化，這樣既增大了內(nèi)部孔隙率，也保證了混凝土的強度。表面水泥砂漿要攪拌均勻，減小不均勻材料的脹縮作用，以避免產(chǎn)生無規(guī)則網(wǎng)狀裂縫。

嚴格控制混凝土攪拌時間，不能太短或太長，攪拌時間太短易造成水泥漿與骨料不能充分包裹，降低混凝土的強度；攪拌時間太長會造成細骨料磨損，減少和易性，造成澆筑不均勻。一般自落式攪拌機的攪拌時間不小于2分鐘，有條件情況下最好進行試拌，通過調(diào)整確定具體攪拌時間。

（3）混凝土澆筑速度不能太快，考慮碼頭面層較薄，單位面積上需要混凝土的數(shù)量較少，如果混凝土澆筑太快，振搗、抹面跟不上，就來不及全面振搗，使振搗不密實，混凝土沉陷、泌水；另一方面應避免人為加水，避免在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的自由水，增加孔隙率，減少混凝土的干縮，避免裂縫的發(fā)生。

（4）經(jīng)過多次壓光抹面后，在混凝土初凝后，應先用塑料薄膜將混凝土表面覆蓋養(yǎng)生。等混凝土終凝后，改用粘墊覆蓋，并灑水濕潤養(yǎng)護。

（5）在養(yǎng)護期內(nèi)，要嚴禁車輛等重載對混凝土面層的破壞作用。當混凝土面層達到一定強度后，應按照設計或相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求采取有效防護措施提高混凝土面層質(zhì)量，不得堆放任何施工材料，防止任何外界對混凝土面層的破壞，確保混凝土面層具有較高質(zhì)量水平。

（6）養(yǎng)護處置得當，因為碼頭面層較薄，面積較大，水分極易在陽光、風力作用下?lián)]發(fā)。而早期混凝土抵抗變形的能力相對較弱，根據(jù)混凝土收縮的微觀原理，必須降低其內(nèi)部自有水和吸附水的蒸發(fā)速度，所以必須在混凝土結(jié)硬后就要進行恰當?shù)酿B(yǎng)護。養(yǎng)護得當，水分就不會揮發(fā)太早，就不會使裂縫產(chǎn)生的過早。

（7）加強混凝土的早期養(yǎng)護，混凝土養(yǎng)護期間應重點加強混凝土的濕度和溫度控制，盡量減少表面混凝土的暴露時間，及時對混凝土暴露面進行緊密覆蓋（可采用篷布、塑料布等進行覆蓋），防止表面水分蒸發(fā)。暴露面保護層混凝土初凝前，應卷起覆蓋物，用抹子搓壓表面至少兩遍，使之平整后再次覆蓋，此時應注意覆蓋物不要直接接觸混凝土表面，直至混凝土終凝為止。

高樁碼頭的維修質(zhì)量的好壞直接決定了其使用壽命，在面層改造前應做好各工序的質(zhì)量控制，完善施工工藝，提高施工效率，完善工程的安全管理，加強混凝土澆筑后的養(yǎng)護工作，在具體施工中要多觀察、多比較、多分析、多總結(jié)，根據(jù)工程的不同情況，采取不同的方法進行，減少有害裂縫的產(chǎn)生。

責任編輯：張 明