陳偉洪

摘 要：大體積混凝土裂縫為水運(yùn)工程中常見質(zhì)量病害，本文介紹混凝土裂縫產(chǎn)生原因，并在筆者參與的港珠澳大橋島隧工程分析東人工島現(xiàn)澆清水混凝土擋浪墻施工中采取的控裂技術(shù)與措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土 裂縫措施 港珠澳大橋 島隧工程

1.引言

隨著我國(guó)水運(yùn)工程建設(shè)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，大體積清水混凝土在許多水運(yùn)工程中應(yīng)用范圍日益廣泛，控制混凝土裂縫對(duì)混凝土質(zhì)量與清水混凝土外觀質(zhì)量起關(guān)鍵性作用，大體積混凝土應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用、混凝土配制及施工的全過程采取保證結(jié)構(gòu)安全、適用、耐久的裂縫控制措施。

2.混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因可分為二類：

由外荷載引起的裂縫，也即結(jié)構(gòu)性裂縫。

由混凝土自身變化引起的裂縫，也即非結(jié)構(gòu)性裂縫。包括：

①混凝土澆筑內(nèi)部水化熱過大產(chǎn)生裂縫。

②混凝土整體內(nèi)外約束條件不一致產(chǎn)生裂縫。

③混凝土自身的收縮變形引起裂縫。

④設(shè)計(jì)不合理所引起的混凝土裂縫。

⑤選用水泥材料不合理引起的裂縫。

⑥施工澆筑工藝不合理引起的裂縫。

⑦外界氣溫變化的影響引起的裂縫。

3.工程實(shí)例

以筆者參與的港珠澳大橋島隧工程?hào)|人工島擋浪墻清水混凝土施工為例，從施工設(shè)備，施工工藝，采取措施加以進(jìn)行簡(jiǎn)述與分析。由于擋浪墻墻體一般分段長(zhǎng)度為9m，墻體厚1.5m，高3.5m，是典型的大體積長(zhǎng)墻結(jié)構(gòu)，由于墻身與底板存在不同步收縮，墻身混凝土受到底板約束和大體積混凝土溫度應(yīng)力的雙重作用，容易產(chǎn)生裂縫。

3.1工程概況

東人工島擋浪墻沿護(hù)岸前沿線一周布置，墻身為清水混凝土，其主要結(jié)構(gòu)斷面形式為“L”型，前底部有倒梯形前齒，擋浪墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。擋浪墻墻身頂標(biāo)高南側(cè)為+8.5m，底板寬度為6.5m；頂標(biāo)高北側(cè)為+8.0m，底板寬度為5.0m，墻身頂部坡度為1%。擋浪墻底板及墻身為大體積混凝土，擋浪墻墻身結(jié)構(gòu)更為清水混凝土，外觀質(zhì)量要求高，對(duì)裂縫控制處理為本工程的重點(diǎn)。

3.2擋浪墻澆筑施工安排

擋浪墻墻身結(jié)構(gòu)清水混凝土施工將在澆筑完擋浪墻底板混凝土后逐次推進(jìn)，底板沿東人工島前沿線采用跳倉(cāng)法施工，清水墻身施工步驟與底板一致，也采用跳倉(cāng)法施工，如圖2所示，混凝土澆筑順序應(yīng)為1→3→2，之后依次類推。擋浪墻底板澆筑完成時(shí)間與相應(yīng)的墻身清水混凝土結(jié)構(gòu)開始澆筑時(shí)間之間不宜間隔太長(zhǎng)，以4到5日以內(nèi)間隔為宜。

3.3擋浪墻施工工藝

（1）采用模板臺(tái)車體系

本次擋浪墻墻身澆筑采用能夠行走的鋼結(jié)構(gòu)臺(tái)車作為墻身模板支拆、吊運(yùn)及工人操作平臺(tái)。臺(tái)車的使用，使得墻身結(jié)構(gòu)模板的加固快捷，支模及拆模時(shí)，減少了對(duì)模板的來回起吊，能夠避免起吊過程中對(duì)模板的碰撞損壞，對(duì)模板保護(hù)起到重要作用。臺(tái)車也是一個(gè)穩(wěn)固的混凝土澆筑平臺(tái)，提高施工效率也為混凝土分層澆筑提供了良好條件（見圖3、圖4）。

（2）模板施工工藝

擋浪墻底板模板采用鋼、木模板組合形式，護(hù)岸前沿線和墻身臺(tái)口各由三塊和墻身模板模數(shù)一致的木模板組成，其余為鋼模板。模板面均采用PERI脫模劑抹涂，立模時(shí)模板拼縫采用2mm厚泡沫條，陽(yáng)角處采用3mm厚泡沫條，底部支撐處采用5mm厚泡沫條和抹砂漿層進(jìn)行止?jié){（見圖5、圖6）。

擋浪墻墻身清水混凝土模板由德國(guó)PERI公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。本工程為保證清水混凝土質(zhì)量，對(duì)模板加工拼裝要求高。專門進(jìn)行墻身模板組裝、加固設(shè)計(jì)。采用板材止?jié){措施，切除面涂刷防水漆，貼設(shè)2mm厚止?jié){條。選用油性PREI脫模劑進(jìn)行抹涂等措施為保證清水混凝土質(zhì)量（見圖7、圖8）。

（3）清水混凝土施工工藝

擋浪墻混凝土配合比選定是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)自然條件及材料經(jīng)過多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出。在進(jìn)行正式施工時(shí)，為確?；炷恋臐仓|(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)施工操作人員必須參照澆筑工藝參數(shù)執(zhí)行（見表1）。

上層混凝土必須在下層混凝土初凝之前澆筑完畢，不得隨意留施工縫。嚴(yán)禁出現(xiàn)施工冷縫。頂層混凝土澆筑完畢，初凝前宜進(jìn)行二次振搗，初凝前必須安排工人進(jìn)行二次抹面并及時(shí)覆蓋保濕，振搗時(shí)間及頂面壓抹次數(shù)應(yīng)符合工藝參數(shù)要求（見圖9）。

（4）混凝土養(yǎng)護(hù)及成品保護(hù)

拆模完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)材料應(yīng)提前到位。養(yǎng)護(hù)材料采用2層帶膜土工布（一布一膜），厚度為 2cm左右。土工布濕潤(rùn)后貼緊混凝土面，并用麻繩箍緊，如圖3.2-9所示，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14天（見圖10）。

3.3冷水管布置工藝

本工程采用擋浪墻墻身布設(shè)冷卻水管內(nèi)部控溫措施，通過布置冷卻水管降低結(jié)構(gòu)中心的最高溫度，從而達(dá)到降低內(nèi)外溫差的目的，通水冷卻在混凝土覆蓋冷卻水管后即可開始，根據(jù)埋設(shè)在鋼筋骨架內(nèi)的測(cè)溫傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度，控制冷卻水管的流量，當(dāng)內(nèi)部最高溫度出現(xiàn)后，且混凝土開始降溫時(shí)，可降低水流速度或停止通水，如停止通水后混凝土內(nèi)部溫度繼續(xù)升高，則繼續(xù)通水（見圖11）。

4.分析清水混凝土擋浪墻采取的控裂施工技術(shù)

4.1施工準(zhǔn)備及安排

擋浪墻混凝土工程施工前，應(yīng)根據(jù)施工階段大體積混凝土澆筑體的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力進(jìn)行試算，并確定施工階段大體積混凝土澆筑體的控制指標(biāo)，制定相應(yīng)的溫控技術(shù)措施。

選定跳倉(cāng)法施工方式進(jìn)行施工是充分利用了混凝土在5到10天期間性能尚未穩(wěn)定和沒有徹底凝固前容易將內(nèi)應(yīng)力釋放出來的特性原理，對(duì)于減少超長(zhǎng)、超厚、超薄大體積混凝土的裂縫效果顯著。

4.2混凝土配合比選定

應(yīng)根據(jù)擋浪墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限、使用環(huán)境和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素并按照絕熱溫升低、抗裂性能良好的原則進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)。選用合理的配合比控制混凝土水化熱減少混凝土溫度裂縫產(chǎn)生。

4.3模板設(shè)計(jì)技術(shù)選定

選定臺(tái)車安裝模板技術(shù)使用，使得墻身結(jié)構(gòu)模板的加固簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、快捷，支模及拆模時(shí)，減少了對(duì)模板的來回起吊，能有效避免起吊過程中對(duì)模板的碰撞損壞。墻身模板材料采用進(jìn)口材料，有良好的止?jié){措施，擠縫效果好，擁有專業(yè)的拉桿系統(tǒng)，重復(fù)利用率高，對(duì)混凝土澆筑質(zhì)量起到重要作用。

4.4澆筑工藝參數(shù)的設(shè)定與執(zhí)行

設(shè)定了適當(dāng)?shù)臐仓に噮?shù)并在施工中嚴(yán)格執(zhí)行。嚴(yán)格控制混凝土，下料間距、下料高度、分層厚度控制、振搗時(shí)間控制、提棒時(shí)間控制、振搗間距控制等。

4.5混凝土養(yǎng)護(hù)

設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)谋睾宛B(yǎng)護(hù)措施，控制養(yǎng)護(hù)水質(zhì)量，混凝土澆筑完畢后應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于14d 。

4.6混凝土溫度控制措施

控制原材料的溫度，砂石料堆場(chǎng)四周圍墻，頂部設(shè)置遮陽(yáng)棚，粉料筒倉(cāng)設(shè)置隔熱布、土工布覆蓋外加劑，以避免陽(yáng)光直射原材料，降低混凝土出機(jī)溫度。合理選擇澆筑時(shí)間，宜選擇陰天或者傍晚、晚上等氣溫較低的時(shí)間段進(jìn)行澆筑，以利于降低混凝土入模溫度、混凝土表面與環(huán)境溫差不超過25°。通過布置冷卻水管與混凝土內(nèi)部溫度傳感器監(jiān)控控制降低結(jié)構(gòu)中心的最高溫度，從而達(dá)到降低內(nèi)外溫差的目的。

5.結(jié)束語(yǔ)

大體積混凝土應(yīng)用范圍日益廣泛，工程混凝土控裂管理措施技術(shù)也要有針對(duì)性、科學(xué)性，除了采取先進(jìn)的模板技術(shù)，也應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用、混凝土配制及施工的全過程采取保證結(jié)構(gòu)安全、適用、耐久的裂縫控制措施。才能進(jìn)一步提高水運(yùn)工程大體積混凝土工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[3]大體積混凝土施工規(guī)范.GB50496-2009.