重力式碼頭胸墻面層裂縫防治及施工處理技術探究

彭金科 曾旋

摘 要：本文以廈門港古雷港區古雷北1#、2#泊位工程為例，在簡單分析重力式碼頭胸墻面層裂縫的主要成因的基礎上，提出了混凝土的優化制備、混凝土澆筑流程的控制、減小面層與胸墻之間的約束應力、降低徐變應力等一系列重力式碼頭胸墻面層裂縫防治及處理要點。

關鍵詞：重力式碼頭;胸墻面層;裂縫防治

0 引言

在重力式碼頭項目的施工中，裂縫在胸墻面層中的產生極為常見，會造成重力式碼頭胸墻的整體美觀性下降，情況嚴重時，會導致其整體結構穩定性、質量下降，使用年限縮短。基于這樣的情況，必須對重力式碼頭胸墻面層的裂縫問題展開重點防治，且在發生裂縫后及時落實針對性處理，避免其使用性能下降。

1 項目概述

廈門港古雷港區古雷北1#、2#泊位工程中，大、小泊位碼頭均為重力式沉箱結構，本文主要選取大泊位碼頭進行說明。大泊位碼頭為重力式沉箱結構，岸線長度706 m，沉箱頂面標高+2.0 m，胸墻頂面高程+5.7 m，標準段胸墻長度為16.02 m，寬度為15 m，高度為3.7 m。現澆胸墻共45段，C40混凝土總量約22 588 m3，鋼筋直徑為φ25、φ20、φ22、φ16、φ8，總量約1 980 t。主要設施包括：1 500 kN系船柱47個、450 kN系船柱2個、1700H鼓型橡膠護舷（標準反力型）44套，500H超級拱型橡膠護舷（標準反力型）72套、500H橡膠舷梯16套、船舶供水口14個、低壓箱預留坑9個，岸電箱預留坑3個，高壓箱預留坑10個，管溝人孔45個等。

2 重力式碼頭胸墻面層裂縫的主要成因分析

引起重力式碼頭胸墻面層裂縫的主要原因有以下幾項：第一，混凝土自身特性。在外部環境溫度發生變化時，混凝土會轉入硬化狀態，促使混凝土的體積發生改變。受到多種因素的共同影響，混凝土內部應力變化，從而出現裂縫缺陷[1]。第二，混凝土面層的結構特性。由于混凝土面層屬于大面積的薄層結構，所以面層的厚度與長度比值偏低，容易受到下部混凝土結構的約束，從而發生收縮變形問題。隨著面層暴露于外界環境中的時間增加，面層的收縮應力大幅增加，一旦超出混凝土的極限抗拉強度，就會引發裂縫問題。第三，混凝土應力集中。在混凝土轉入硬化狀態的過程中，預埋件的邊角區域容易發生應力變化。此時，若是極限抗拉強度偏高，則會導致胸墻面層產生裂縫。

3 重力式碼頭胸墻面層裂縫防治及處理要點探究

3.1 混凝土的優化制備

3.1.1 配比的合理設置

混凝土配比直接關系著混凝土結構的強度以及耐久性，也可以一定程度的抑制裂縫問題的發生。在本工程中，主要將混凝土的配比設定如下：水灰比穩定在0.44;砂率控制在38%;水的用量為每立方米185 kg;水泥的用量為每立方米378 kg;砂的用量為每立方米682 kg;石的用量為每立方米1 113 kg;粉煤灰的用量為每立方米42 kg;緩凝高效減水劑的用量為每立方米2.364 kg;聚丙烯纖維的用量為每立方米0.9 kg。

3.1.2 加入聚丙烯纖維

聚丙烯纖維是一種新型的混凝土增強纖維，將其混入混凝土中，能夠達到提升混凝土強度的效果，降低混凝土結構產生裂縫的概率[2]。在本工程的施工中，主要在重力式碼頭胸墻面施工中所使用的混凝土材料內加入了聚丙烯纖維。實踐中，在加入砂石等骨料的同時混入聚丙烯纖維，隨后加入水進行攪拌。在攪拌的過程中，為了確保聚丙烯纖維可以在混合料內均勻分布，在原有的攪拌時間上增加20 s～30 s的攪拌時間。此時，主要依托強制式攪拌機完成聚丙烯纖維攪拌，并將干拌時間設定為30 s，加入水后的濕拌時間也設定為30 s，檢查聚丙烯纖維的分散情況，如果發現還存在成束纖維，則再進行20 s～30 s的攪拌。在加入聚丙烯纖維材料后，相應混凝土的養護工藝不需要改變，且不能因為加入聚丙烯纖維而降低對于混凝土養護的重視程度。

3.2 混凝土澆筑流程的控制

施工中，主要在溫度較低的條件下展開混凝土澆筑施工，如果外界溫度較高或是存在太陽直射，則需要在骨料堆場中搭設遮陽棚。在澆筑混凝土前，利用空壓機清理胸墻表面，使用淡水沖洗后，在相應位置覆蓋濕潤土工布（持續時間為6 h），以此保證胸墻表面進入飽和面干的狀態。依托人工進行現場分灰，嚴禁出現石子分布不均勻的問題。利用木抹子完成找平，并使用鐵末子進行壓漿抹面操作，且控制壓漿抹面操作的次數不低于4次，直至混凝土轉入初凝狀態即可停止。混凝土澆筑完工后必須要落實養護操作，實踐中，主要選用了覆蓋土工布自動噴淋養護工藝，潮濕養護不少于14 d。

3.3 減小面層與胸墻之間的約束應力

在本工程的施工中，引入了減小面層與胸墻之間約束應力的操作，以此規避重力式碼頭胸墻面層出現裂縫。實踐中，主要將鋼筋網片加設于面層鋼筋內，提前預留出的鋼筋網片的設置空間，并提前預留25 cm碼頭面層按照板式配筋。Y由于在本工程中，胸墻面層并不承受較大的荷載，因此將碼頭胸墻面層與胸墻主體結構進行拆分處理，即將碼頭胸墻底段鋼筋標高實施下調，下調高度誰設定為25 cm。為了進一步減小面層與胸墻之間的約束應力，在完成胸墻主體頂層的抹平操作后，不對其實施鑿毛處理，由此促使混凝土界面的約束力下降，并達到維護胸墻結構完整性的效果。

3.4 降低徐變應力

對于混凝土面層而言，其屬于薄板結構的范圍內，受環境與自然因素的影響較大。通常來說，當混凝土面層受到長時間光照、水化熱的因素的影響后，其溫度會發生改變，此時極容易發生混凝土內外溫差大的問題，從而引發裂縫[3]。因此，想要實現對裂縫問題的更好防治，就必須要保證徐變應力得到有效減小或是釋放。具體而言，如果混凝土在上午完成澆筑，進入中午后，隨著環境溫度的不斷上升，混凝土水化峰值有所增高，促使裂縫問題的發生更為容易;而如果混凝土在下午完成澆筑，進入的夜晚后，隨著環境溫度的降低，混凝土面層結構很難產生內外溫差過大的現象，從而使得發生裂縫問題的概率下降。基于此，在本工程的施工中，主要在下午（氣溫逐步下降的時間段）完成混凝土的澆筑施工，以此達到減小徐變應力的效果。

3.5 其他

在本工程中，除了上述幾項策略，還落實了以下幾種預防重力式碼頭胸墻面層裂縫產生的方法：

第一，促進面層整體抗拉強度增加。在混凝土內部加設雙層鋼筋網，由此推動面層混凝土的抗拉強度上升，實現對面層使用中形成應力的更好抵抗。第二，降低應力集中的影響。將鋼筋網設置于切縫區域;在可能產生裂縫的方向（如垂直方向）加設兩層鋼筋網，防止應力集中于邊角區域，從而引發裂縫問題的發生。另外，在工程施工階段，一旦發現面層出現裂縫，則第一時間進行裂縫分析與修復工作，避免裂縫產生的負面影響進一步擴大。在處理裂縫時，要對裂縫的寬度、深度、形狀進行綜合考量，并在寬度超出允許范圍的條件下實施修復處理，可以使用的方法包括灌漿法（貫穿裂縫修復）、修復法（淺層裂縫修復）等等。

4 總結

綜上所述，受到混凝土自身特性、面層的結構特性、應力集中等因素的影響，重力式碼頭胸墻面層施工中容易出現裂縫。通過混凝土配比的合理設置、加入聚丙烯纖維、混凝土澆筑流程的控制、減小面層與胸墻之間的約束應力、降低徐變應力等策略的落實，有效避免了裂縫問題的發生，提升了重力式碼頭胸墻面層施工的質量。

參考文獻：

[1]陳毓凡.重力式碼頭胸墻面層裂縫防治及施工處理技術[J].工程技術研究，2020，5（9）：126-127.

[2]趙曉，徐繼國.重力式碼頭胸墻面層約束裂縫的防治技術[J].珠江水運，2019（10）：107-108.

[3]王剛，鹿平.重力式碼頭胸墻面層約束裂縫防治施工技術[J].珠江水運，2018（14）：91-92.