韓振濤

中交三航局第二工程有限公司

船閘工程混凝土裂縫控制技術

韓振濤

中交三航局第二工程有限公司

船閘主體工程的閘室、上下閘首、導航墻、靠船墩等均為大體積混凝土結構。因此，一方面，在船閘工程建設中，大體積混凝土結構普遍存在；而另一方面由于其施工組織復雜、施工工期較長、施工技術水平要求高等因素，如果控制不到位，就容易出現混凝土裂縫、蜂窩、麻面、錯臺及平整度差等質量問題?；诖耍P者結合實踐體會，就船閘工程大體積混凝土裂縫成因及控制方法，作出以下探討與分析。

船閘工程；混凝土裂縫；控制方式

美國混凝土學會對于大體積混凝土的定義是：任何就地澆筑的混凝土，其尺寸之大必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂。在內河船閘工程中大體積混凝土往往應用于主體結構中，這些結構具有方量大、結構復雜、工期長的特點。由于混凝土收縮、溫度、原材料、配合比等原因，船閘結構極易產生裂縫，這些主要部位的裂縫會影響到船閘工程的耐久性，并形成安全隱患。本文主要對船閘混凝土裂縫產生原因、控制對策進行探討。

1 工程概況

大治河西樞紐新建二線船閘工程是大蘆線二期工程關鍵性控制節(jié)點，位于閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)大治河南側，西起黃浦江，東接大蘆線航道，工程總投資為17.87億元，12月15日開工新建1座通行1000噸級船舶的二線船閘，閘首凈寬23m，閘室凈寬23m，長280m(有效長度260m)，門檻水深3.75m。同步建設金魯公路橋，并配套管理用房、生產輔助用房和船舶運行調度信息系統(tǒng)等。該船閘是上海第一座二線船閘，計劃于2017年年底前建成，對完善上海港“連接蘇浙、對接海港”的內河集疏運體系和本市環(huán)衛(wèi)集裝箱轉運系統(tǒng)具有重要作用。

2 船閘混凝土裂縫原因

導致大體積混凝土開裂的主要因素有水化熱、溫差、混凝土收縮、約束等。裂縫是水工建筑混凝土結構中普遍存在的現象，不同的部位出現裂縫的原因各不相同，如材料、設計、施工等方面原因。船閘大體積混凝土結構產生裂縫的主要原因如下：

1)結構配筋不足。船閘工程的閘首、閘室一般為鋼筋混凝土底板和邊墩組成的整體塢式結構，混凝土配筋率較低，構件尺寸較大。國家標準中，大體積混凝土是指混凝土結構物實體最小尺寸大于1m的大體量混凝土，國內某船閘工程輸水廊道邊墩厚度達4m、閘首底板和閘室底板厚度達3m、閘墻厚度達3m，大部分構件屬于大體積混凝土。雖然鋼筋滿足受力要求，但設計階段有時欠缺考慮構造配筋的裂縫控制作用，導致某些區(qū)域出現混凝土裂縫。

2)混凝土配合比不當。在一些船閘中，采用泵送混凝土、混凝土坍落度過大、水泥用量較大導致混凝土水化熱太高、混凝土收縮率較大、骨料級配設置不合理等因素導致大體積混凝土結構易出現裂縫。

3)澆筑工藝不當。一些需要分層澆筑的大體積混凝土結構，若澆筑速度太快，下層混凝土在硬化初期可能發(fā)生沉降，產生橫向裂縫，也可能因為底層混凝土澆筑完成后，經過很久才澆筑上一層混凝土時，底部混凝土約束容易導致上層混凝土產生豎向的約束型裂縫。

4)混凝土溫度收縮。大體積混凝土澆筑完成后，水泥的水化熱使混凝土內部溫度升高，夏季中心最高溫度可達70℃以上，中心溫度降低速度較慢，表面降溫速度較快，混凝土中心與表面產生較大的溫度梯度，導致混凝土表面收縮應力大于混凝土的抗拉強度時，易出現肉眼可見的溫差收縮裂縫。

3 船閘工程混凝土裂縫控制技術

3.1 控制原材料

低水化熱、凝結時間長的水泥是大體積混凝土施工時優(yōu)先考慮的原材料。細骨料應選擇平均粒徑較大、級配良好的中粗砂，盡量控制其細度模數，降低其孔隙率。粗骨料應該選擇較大粒徑的、品質優(yōu)良、級配良好的石子。這樣可有效減少水、水泥的用量，減小混凝土泌水現象。同時可摻入減水劑和緩凝劑，外加劑要與水泥性能相適應。適當的外加劑不僅可減少水泥的用量，也可降低混凝土的孔隙孔徑，從而降低水泥的水化作用。

3.2 優(yōu)化結構設計

在船閘設計時，必須合理配置鋼筋。在考慮承載力要求的同時，還應該考慮裂縫控制的需要。所以可適當增加配筋量，在結構突變處應做局部處理，并增設鋼筋網片，對于存在較大的孔洞部分，應該盡量在其周圍設置上護邊角鋼，以提高其抗裂性。在容易開裂部位混凝土中可摻加纖維，可起到較好的防裂效果。對大體積混凝土應分段澆筑并設置后澆帶。在閘首、閘室底板施工時合理的設置后澆帶，可有助于混凝土水化熱的散發(fā)，同時還能預先讓邊墩及閘墻沉降，減少地基應力不同所造成的裂縫。

3.3 降溫控制措施

大體積混凝土施工時，為了降低混凝土的溫度，除了需要對混凝土配合比進行優(yōu)化，還可在內部設置冷卻管。冷卻管可均勻布設在底板及墻身等大體積混凝土內部。在混凝土澆筑完成后，便可進行通水，使管內水形成循環(huán)水，從而將混凝土內部產生的水化熱及時散出。同時為了及時了解各部位混凝土溫度的變化情況，可在內部埋設測溫點。如海安雙線船閘在閘首底部布置冷卻水管并及時進行溫度測定，有效的控制了底板裂縫的產生。

3.4 嚴格控制施工工藝

原材料的保護和降溫：對原材料采用降溫措施對控制混凝土的溫度十分有效，因此要避免在高溫天氣陽光的直射，應對砂石材料進行覆蓋處理。而水泥材料一般應提前進場使其自然冷卻，降低混凝土澆筑時的溫度。

混凝土的拌和：在進行混凝土的拌和中，要準確計量原材料，并對拌和物進行一定的降溫處理。混凝土在運送及施工前都應有相應的技術措施來對混凝土溫度進行控制。

混凝土的澆筑：目前在大體積混凝土的施工方法中，比較成熟的澆筑方法有分段澆筑和分層澆筑。對于船閘工程整體工程而言，本工程內外閘首采用的是對稱分層連續(xù)澆筑的方式，閘室采用的是分段澆筑的方式。

拆模：應根據工程建設實際情況，結合試驗制定合理的拆模時間；對溫控要求嚴格的部位，模板拆除后即貼保溫材料，防止混凝土內外溫差過大，造成溫度應力大于混凝土的抗拉強度而產生裂縫。

綜上所述，在船閘工程中，大體積混凝土的應用非常普遍。對混凝土進行裂縫控制是船閘工程的重點問題，它是提高混凝土使用性能，提升船閘工程整體穩(wěn)定性的主要途徑。大體積混凝土施工過程中，應該從建設管理、結構設計、施工養(yǎng)護控制、降低混凝土溫度等多方面著手，全面預防混凝土裂縫的產生。

[1]任強.船閘工程大體積混凝土裂縫控制及對策[J].山西建筑，2013，21：110-111.

[2]張曉軍.船閘工程大體積混凝土裂縫成因及控制對策研究[J].中國高新技術企業(yè)，2013，34：20-21.

[3]涂偉成，劉松，張明雷.船閘大體積混凝土溫度及裂縫控制技術[J].水運工程，2015，06：197-202.