碼頭預制面板裂縫成因及解決措施

張寒春

摘 要：碼頭工程是適應現代化港口經濟發展的基礎設施，施工中以現澆面層尤為常見，但此部分通常會產生各類型裂縫，直接破壞工程整體品質。基于此，文章結合中國浙江恒逸（文萊）PMB石油化工項目碼頭工程，針對不同施工階段裂縫的成因展開探討，包括預制面板階段、存放及運輸階段以及現場安裝階段等內容，并由此提出裂縫防治措施，以期為相關工程提供參考。

關鍵詞：碼頭預制面板 裂縫成因 水化熱

1.工程概況

中國浙江恒逸（文萊）PMB石油化工項目碼頭工程水工、土建結構施工。項目建設地在文萊達魯薩蘭國（PMB）島，地處文萊MUARA港東部，距離文萊機場約20km。MUARA（穆阿拉）港位于文萊東北部沿海、文萊灣西南岸進口處，瀕臨中國南海的東南側，地理經緯度為：05°02′N，115°02′E。本次施工的為本項目的碼頭工程，包括西區5萬噸級石化碼頭（1#2#泊位）、東區的3萬噸級石化碼頭（4#5#泊位）、1萬噸級件雜貨碼頭（6#泊位）和2千噸級大件碼頭（7#泊位）。

2.預制面板階段

恒逸（文萊）PMB石油化工項目碼頭工程中預制面板設計采用大板9000mm×3700mm×300mm，面積大，容易開裂，控制裂縫的產生尤為重要。

2.1裂縫產生原因

溫度與混凝土干縮是引發裂縫的兩大重要因素。

（1）溫度。結束混凝土澆筑施工后的一段時間內，水泥水化熱釋放熱量;與外界接觸的面板表面熱量在短時間內消散，但內部熱量持續匯集，引發了面板內外部溫差問題，基于熱脹冷縮原理得知，面板內部持續向外膨脹，表面結構受壓力影響產生正彎矩。混凝土抗拉應力相對有限，伴隨溫度應力持續提升且超過該值時，表面將引發裂縫。

（2）混凝土干縮。混凝土中殘留粗細毛細孔，此類結構中存在一定量的吸附水。處于干燥環境下，太陽直射面板加速水分蒸發，并在毛細孔內形成壓力，作用于水泥石并出現壓縮變形。伴隨太陽持續照射，吸附水進一步蒸發，首先存在于晶格間的水逐步減少，隨后蒸發分子層吸附水。由于砂、石等均是典型壓縮率低的材料，而水泥石的壓縮率相對更高，水分的蒸發將帶來水泥石壓縮現象，表現于整個面板中則出現混凝土干縮變形。

2.2解決措施

基于上述分析，針對恒逸（文萊）PMB石油化工項目碼頭工程提出解決措施：

（1）原材料：以水化熱較低的水泥材料為宜，最大程度控制水泥水化熱現象;所用骨料線膨脹系數應相對較小。

（2）配合比：改良材料配比，以不影響工程品質為前提減少水泥用量，材料拌制時置入適量粉煤灰，緩解水化熱現象;選用緩凝減水劑，縮減用水量，也可起到控制水化熱的效果;盡可能采用高性能混凝土，盡管此類材料成本略微上漲但幅度不大，且有效保障了面板整體品質，因此具有較好的效益性。混凝土施工在適宜溫度下展開，繞開高溫時段，從源頭上降低發生水化熱的初始溫度，緩解面板內外部溫差;完成混凝土澆筑施工后，隨即收光;在工程需求的前提下，適度延長面板拆模時間。若在夏季施工作業，切實做好混凝土養護工作，此環節至少達14d;若在冬季施工，保溫措施必不可少。

（3）場地與底模的前期準備：面板厚度較小，對場地產生的壓強也較小，充分借助較平整的場地完成預制施工。若不具備現成的場地，可對預制場地基采取處理措施，經由12t壓路機持續碾壓以保障壓實度達95%，施工鋼筋混凝土面層并達到100mm厚度，所得場地足夠平整。

（4）側模板施工：多數面板側模均以特質鋼模為原材料，厚度一致均為4mm，在背后四周增設60mm方形扁鋼，中間區域增設40扁鋼加勁肋，模板卡扣分別設置于四個角。有效處理模板外側地面，以膨脹螺栓為基礎構件穩定連接100mm×50mm方木，置入楔形木塊使其與模板底面達到砧緊狀態，還需在頂面增設鋼管拉桿，各道結構間距控制為1.0m。模板安裝過程中，地面刷涂隔離層，隨時安裝側模，結束鋼筋綁扎后做進一步調整，設置拉桿并保障地面楔形木塊具有足夠穩定性。持續澆筑混凝土，進行到齒口下方時增設齒口模板。

（5）鋼筋綁扎：全面檢查鋼筋質量，經取樣試驗且達到工程標準后投入使用。在加工場下料，使其彎曲成型，并統一運輸至指定區域綁扎。

（6）混凝土澆筑：結束側模安裝后，交由監理部門驗收，各項指標無誤后進入到混凝土澆筑環節。實際澆筑施工中，保持坍落度在5～6cm內，引入50型振搗棒施工作業，提升混凝土密實度且不出現漏振問題。持續澆筑且到達齒口底面時，需利用平板振搗器再次施振，以達到表面平整的效果。將齒口模板安裝到位，突出部分拍實。澆筑后利用麻袋養護。檢測面板混凝土強度，當達到設計強度的70%后即可利用設備吊裝至指定區域堆放，為保障材料質量，堆放場所放上墊木，每堆最多三層。

3.存放及運輸階段

面板存放方法尤為關鍵，具體如圖1所示。

圖1a）圖中，各層面板的擱置點相齊，均處于相同直線上，下部會受到上部的彎矩作用，面板不出現裂縫;b）圖中，上下擱置點錯開，且上面板會對下面板產生作用，實際作用點發生于下面板支點內側區間內，即下部面板將受到彎矩作用。面板底部增設鋼筋材料，可有效控制裂縫產生，面板頂部處于受壓狀態，所用混凝土具有優良抗壓水平，不會產生裂縫;c）圖中，上下擱置點依然錯開，但上面板擱置點處于下面板擱置點外側區域，來自于上部的作用力也會直接作用于下部的靠外側區間，下面板受到彎矩作用。各部分性能存在差異，面板底部抗壓性能較好，可有效控制裂縫;相比之下，面板頂部持續受拉，且頂部拉力相對較大，當混凝土抗拉水平不足時將會引發裂縫。

基于上述分析得知，前兩種方式效果良好，但第三種方式易引發面板裂縫，其主要可歸結為兩點：（1）面板頂部處于明顯受壓狀態;（2）面板頂部承受過大拉力，該值明顯大于結構抗拉強度。

經分析后，制定針對性措施：（1）待混凝土具有足夠強度，才具備吊裝與運輸條件，各環節施工遵循輕拿輕放原則;（2）在面板堆放作業過程中，嚴格控制各層擱置點，盡可能保持在同一直線;（3）控制層高，堆放層數盡可能在5層內，若情況特殊可通過計算的方式確定實際層高;（4）運輸道路盡可能平整。

4.現場安裝階段

安裝環節，因面板起吊作業易引發裂縫問題。采取四點吊裝方式，保持面板受力均勻性，當面板主要承受正彎矩時將有效避免裂縫;若采用三點吊裝，由于面板一個角處于不受力狀態，受重力與拉力的雙重作用，將出現負彎矩，由于面板不具備高度抵抗負彎矩能力，所有在該角處將出現裂縫。

基于上述分析，針對本項目安裝階段提出下列解決措施：（1）緩慢起吊，不可出現速度過快或是非勻速現象。從物理理論角度分析，面板起吊必然存在起吊速度，當面板重量越大時，為之投入的力隨之加大，若出現突然啟動或是速度過快現象，吊環對面板的拉力將明顯超過混凝土抗拉強度，在此情形下易引發吊環周邊裂縫問題;（2）盡可能采用四點吊方式;（3）起吊現場實行統一指揮，且安排專員穩定面板，以防自由轉動等問題。

5.結束語

面板裂縫長期以來都是碼頭工程的主要質量問題，本文針對恒逸（文萊）PMB石油化工項目碼頭工程面板裂縫展開探討，提出常見裂縫種類，在此基礎上總結各自的誘發因素，提出針對性處理措施。經本文的探討，旨在給相關面板裂縫處理工作提供可行參考，但在后續工程中相關人員依然要持續探索，全面保障工程的整體品質。

參考文獻：

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