趙曉 徐繼國

摘 要：以濟(jì)寧港梁山港區(qū)壽張集作業(yè)區(qū)一期工程為例，分析了碼頭胸墻面層裂縫產(chǎn)生的原因，主要探討了重力式碼頭胸墻面層約束裂縫防治施工技術(shù)，包括降低面層和胸墻間約束應(yīng)力、徐變應(yīng)力處理、使用公路防裂貼等內(nèi)容，提高了該工程的整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：：重力式碼頭 面層裂縫 公路防裂貼

重力式碼頭施工過程中一種比較常見的質(zhì)量通病是胸墻面層裂縫，不僅減少了重力式碼頭的使用壽命，還影響了重力式碼頭的外形。本文以濟(jì)寧港梁山港區(qū)壽張集作業(yè)區(qū)一期工程為例，分析了胸墻面層裂縫的產(chǎn)生原因與防治措施。

1.工程概況

濟(jì)寧港梁山港區(qū)壽張集作業(yè)區(qū)一期工程位于濟(jì)寧市梁山縣以北3km的壽張集鎮(zhèn)，一期新建碼頭按6個1000t級泊位及相應(yīng)配套設(shè)施進(jìn)行施工，年吞吐量為650萬t。本工程采用現(xiàn)澆C25砼重力式結(jié)構(gòu)，碼頭面高程38.5m，碼頭標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)段長度15m，設(shè)30mm寬沉降縫，采用聚乙烯板填充。墻后設(shè)置一道Φ100mm橫向排水管，縱向間距3.0m。碼頭面共設(shè)2條QU80鋼軌，碼頭面設(shè)置250kN系船柱，間距15.03m。

主要建設(shè)內(nèi)容包括：水工主體（港池開挖、碼頭工程、錨地工程、新建大堤、后方陸域、臨時圍堰）、環(huán)境保護(hù)及水土保持工程、臨時工程、跨臨河工程、給排水及消防、供電照明、通信設(shè)施、設(shè)備安裝調(diào)試等。

2.碼頭胸墻面層裂縫分類與原因

碼頭胸墻面層裂縫產(chǎn)生的原因包括混凝土的自身特性、混凝土面層結(jié)構(gòu)特征以及混凝土應(yīng)力集中。

2.1裂縫分類

混凝土裂縫可以劃分為變形裂縫、荷載裂縫與化學(xué)變化而導(dǎo)致的裂縫等三種類型。變形裂縫是由于混凝土中水分蒸發(fā)之后收縮而導(dǎo)致的路面裂縫現(xiàn)象，一般發(fā)生在澆筑后4h～15h內(nèi)，在豎向尺寸比較大的混凝土表面與側(cè)面較容易出現(xiàn)。溫度裂縫是在比較大的溫差梯度下產(chǎn)生的，在混凝土澆筑2h～7h后的降溫階段比較容易出現(xiàn)。干燥收縮裂縫一般發(fā)生在公路路面停止養(yǎng)護(hù)之后，混凝土中的吸附水與毛細(xì)水出現(xiàn)蒸發(fā)現(xiàn)象而導(dǎo)致的裂縫，在濕度差的情況下比較容易出現(xiàn)。

2.2混凝土的自身特性

混凝土的自身特性是碼頭胸墻面層裂縫產(chǎn)生的重要原因，混凝土是一種非均質(zhì)以及復(fù)合型的材料，在外部溫度環(huán)境逐漸變化過程中會逐漸硬化，使得原來的體積或變大或變小。在這種不均勻形變因素的作用之下，混凝土的內(nèi)部出現(xiàn)了應(yīng)力使得混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了微裂縫，由于拉應(yīng)力的作用，相近的微裂縫會相互連通，最終使混凝土出現(xiàn)了裂縫。

2.3混凝土面層結(jié)構(gòu)特征

混凝土面層屬于一種大面積薄層結(jié)構(gòu)，具有較小的厚度與長度比值，面層混凝土收縮變形過程中會受到下部已澆筑結(jié)構(gòu)的約束作用。面層在大面積暴露的作用之下，其中的水分會大量蒸發(fā)，加大了面層的收縮變形程度。同時，由于胸墻混凝土相對剛度比較大，不利于面層混凝土干縮變形，使得在面層產(chǎn)生了較大的收縮應(yīng)力，一旦超過了混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。

2.4混凝土應(yīng)力集中

坑井在某一方向上抵抗應(yīng)力較為薄弱，在混凝土逐漸硬化過程中產(chǎn)生徐變現(xiàn)象，由于環(huán)境中溫度環(huán)境的變化，預(yù)埋件在邊角位置處會導(dǎo)致應(yīng)力的出現(xiàn)，在比混凝土極限抗拉強(qiáng)度高的情況下會導(dǎo)致裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。

3.重力式碼頭胸墻面層約束裂縫防治施工技術(shù)

重力式碼頭胸墻面層約束裂縫防治施工技術(shù)包括降低面層和胸墻間約束應(yīng)力、加強(qiáng)對徐變應(yīng)力的處理、使用公路防裂貼、設(shè)置科學(xué)的混凝土配合比以及使用正確的混凝土澆筑程序。

3.1降低面層和胸墻間約束應(yīng)力

此次工程施工過程中胸墻面層沒有承受重載，采用了將胸墻主體結(jié)構(gòu)與碼頭胸墻面層分開布置的方式，降低了25cm的碼頭胸墻底段鋼筋標(biāo)高高度。將鋼筋網(wǎng)片單獨(dú)鋪設(shè)到面層鋼筋之中，同時在板式配筋過程中預(yù)留出25cm的空間。施工過程中為了有效降低胸墻面層約束力，胸墻主體頂面抹平后不對其進(jìn)行鑿毛處理，在這些因素的共同作用之下，能夠充分保證胸墻結(jié)構(gòu)整體性，有效減少混凝土界面約束力。

3.2加強(qiáng)對徐變應(yīng)力的處理

面層混凝土溫度受到較大程度上的環(huán)境因素的影響，包括日照、溫度以及混凝土水化熱等因素作用，在不同的澆筑時間中波峰與波谷出現(xiàn)的時間節(jié)點(diǎn)也不一致。

25℃溫度環(huán)境水泥水化熱放熱速率曲線圖中能夠看出在下午時間點(diǎn)澆筑的混凝土于0～10h的升溫范圍之內(nèi)，其氣溫在逐漸降低，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是其為一種薄板結(jié)構(gòu)的面層，沒有內(nèi)外溫差過大現(xiàn)象，因此在氣溫的降低過程中能夠?qū)炷了療岬纳郎仄鸬揭欢ǖ闹泻妥饔茫瑥亩档土怂療岱逯?。混凝土的澆筑時間對此具有重要的影響作用，上午的氣溫屬于逐漸上升的狀態(tài)，由此其混凝土澆筑過程中的表現(xiàn)與以上下午分析完全相反，在氣溫逐漸升高的背景下會逐漸增加混凝土水化熱峰值。由此得出，在澆筑面層裂縫產(chǎn)生的時間點(diǎn)上，上午出現(xiàn)的裂縫要比下午出現(xiàn)的多。

3.3使用公路防裂貼

胸墻是一種大體積混凝土施工方式，在頂面位置處比較容易產(chǎn)生裂縫，從而延長了胸墻的徐變時間以及整體水化熱時間，為了充分保證施工進(jìn)度，要求在胸墻徐變未完成之前開展面層施工作業(yè)，由此可以使用公路防裂貼，減少應(yīng)力的產(chǎn)生。

防裂貼在使用過程中能夠有效降低裂縫擴(kuò)散到面層的時間，使得胸墻垂直裂縫能夠處于水平方向發(fā)展，能夠有效降低裂縫寬度，具有良好的抗拉作用，減少裂縫尖端拉應(yīng)力集中現(xiàn)象的發(fā)生。同時具有良好的隔離作用，能夠?qū)崿F(xiàn)面層與開裂的胸墻之間的充分隔離，使得裂縫拉應(yīng)力不能夠向上傳遞到面層之中。

3.4設(shè)置科學(xué)的混凝土配合比

合理的混凝土配合比是質(zhì)量控制的重要保障措施，要求配置的混凝土具有較強(qiáng)的耐久性與施工強(qiáng)度，同時便于對混凝土面層裂縫進(jìn)行有效地控制。選擇300kg/m3左右的低熱水泥，使用天然中粗砂作為細(xì)骨料，選用≤0.45的水灰比。結(jié)合現(xiàn)代施工要求，不再使用礦渣粉以及粉煤灰等一些輕質(zhì)摻合料，為了降低混凝土的收縮現(xiàn)象，在混合過程中加入了聚丙烯纖維與膨脹劑，采用30mm～50mm的混凝土坍落度。

3.5使用正確的混凝土澆筑程序

混凝土澆筑對環(huán)境具有一定要求，應(yīng)當(dāng)盡量避免選擇在溫度較高的環(huán)境下，若必須施工，應(yīng)當(dāng)設(shè)置骨料堆場搭遮陽棚，或者是在夜間進(jìn)行施工。使用空壓機(jī)吹干胸墻表面位置，之后用水沖洗面層，并進(jìn)行6h的有效保濕。嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)開展混凝土攪拌作業(yè)，控制混凝土攪拌時間，分為幾個批次將聚丙烯纖維加入到混凝土之中，攪拌4min～5min。使用翻斗車運(yùn)輸混凝土，運(yùn)輸過程中要求盡量平穩(wěn)，避免混凝土在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

在施工現(xiàn)場由作業(yè)人員分灰，要求均勻，不能出現(xiàn)局部具有過多或者過少石子的現(xiàn)象。將木抹子與鐵抹子綜合運(yùn)用，在壓漿抹面上使用鐵抹子，運(yùn)用木抹子與滾杠提漿抹平。結(jié)合具體混凝土硬化時間來確定壓漿抹面次數(shù)，如果硬化時間較長，則應(yīng)當(dāng)相應(yīng)增加壓漿抹面次數(shù)，一般進(jìn)行5次以上的壓漿抹面，要求在混凝土中充分混入聚丙烯纖維，使得混凝土能夠達(dá)到初步凝固狀態(tài)。之后對完成施工的混凝土進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù)，在覆蓋麻袋片或者土工布的前提下灑水養(yǎng)護(hù)，確保面層具有充足的水分，避免由于干濕交替而出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象。

4.結(jié)束語

綜上所述，在對重力式碼頭胸墻面層約束裂縫防治過程中要求降低面層和胸墻間約束應(yīng)力，加強(qiáng)對徐變應(yīng)力的處理，使用公路防裂貼，設(shè)置科學(xué)的混凝土配合比以及使用正確的混凝土澆筑程序，有效控制碼頭胸墻混凝土面層約束裂縫，提升工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖維，王迎飛.重力式碼頭胸墻面層混凝土裂縫形態(tài)及控制措施[J].水運(yùn)工程， 2015（10）： 196-200.

[2]鄧文杰，黃健.重力式碼頭面層混凝土開裂原因分析及裂縫控制[J].珠江水運(yùn)，2017 （04）： 63-64.

[3]王建娜.大型重力式碼頭胸墻施工技術(shù)分析與施工工藝探討[J].珠江水運(yùn)，2017（13）：81-82.

[4]毛海峰.重力式碼頭胸墻混凝土裂縫形態(tài)及控制措施[J].珠江水運(yùn)，2017（22）：69-70.