船閘大體積混凝土裂縫問題控制研究

黃慧平 馮慶

（漢江興隆水利樞紐管理局，湖北 武漢 430062）

一、工程參數介紹

興隆船閘是漢江興隆水利樞紐三大主要建筑物之一，主要承擔樞紐通航任務。其型式為單線雙向一級船閘，設計等級為III級，對應航道等級為III級，最大設計通航船型為1000噸級。船閘主體段總長268m，其中閘室平面有效尺寸為180m×23m×3.5m(長×寬×最小檻上水深)。船閘設有閘門和閥門的閘首、放置船舶的閘室、導引船舶入閘室的上游及下游引航道、為閘室灌水與泄水的輸水系統，以及閘門與閥門的啟閉機械和控制系統組成。船閘閘首、閘室尺寸一般較大，在建設過程中，應用到了大量的混凝土方，混凝土開裂問題必須引起重視。

二、混凝土裂縫問題主要成因

（一）混凝土自身原因的分析

在對興隆船閘建筑工程大體積混凝土裂縫問題分析的過程中，需要結合混凝土自身的原因展開深入的研究和判斷。結合當前船閘建筑工程的開展狀況來分析，混凝土從制作到形成的過程會經歷一個體積的變化，而體積變化對混凝土自身會造成一定的影響。由于混凝土在不同的溫度、不同的重力、不同的物理環境下變形的狀態是不固定的，而且會受到自然環境各類因素的侵蝕和干擾，所以有一定的可能會造成大體積混凝土裂縫問題的發生。首先是因為混凝土在熱脹冷縮的狀態下會發生形態的變化，如果該現象經常發生，或者混凝土長期處于冷熱溫差巨大的環境中，必然會出現混凝土裂縫問題。其次是因為自然環境中具有很多高滲透、高侵蝕性的物質，混凝土長期暴露在空氣環境中，且此類物質無孔不入，隨著時間的推移，此類物質會逐漸滲透到混凝土中，進而會導致混凝土內部結構發生變化，且會降低混凝土的應用質量。

（二）船閘施工其他原因分析

在對船閘混凝土裂縫問題進行分析的時候，還需要結合船閘建筑工程自身的原因對其展開深入的研究。其中，主要會造成混凝土裂縫問題發生的因素有以下幾點：第一是在施工之前對混凝土自身結構的設計因素，由于設計的問題，導致混凝土發生裂縫問題；第二是在施工過程中所產生的因素，如不科學、不合理的操作方法，違反操作步驟的施工模式，振搗的方法存在誤差等施工問題都會造成混凝土自身質量強度的降低，進而發生混凝土裂縫的問題；第三是在施工過程中對于混凝土的維護工作開展不及時、不到位而造成的混凝土裂縫問題發生；第四是由于外部環境因素和氣候的影響等，造成施工過程長期處于高溫作業環境或者低溫作業環境中，從而讓大體積混凝土的建造無法在一個恒溫的狀態下完成，隨之出現混凝土裂縫的問題。

三、混凝土裂縫問題控制策略

大體積混凝土裂縫問題的產生主要在于混凝土的自身和結構。結構的因素可在設計圖紙時進行結構優化，減少外荷載的影響。自身的因素可在原材料的選擇、配合比設計、施工組織設計，養護檢測方面進行優化，從而到達減少溫度應力和收縮對混凝土結構的影響。目前來說，主要控制混凝土裂縫的關鍵點還是需要從混凝土澆筑體的溫度入手，對其產生的應力做有效的分析和判斷，以此防止混凝土裂縫而引發的建筑工程損害問題出現。在這一背景下，技術人員需要選擇合格的材料，根據工程的特殊性優化施工措施，緊密結合施工情況調整具體施工方案，結合成功案例做相應的研究和方案改進，降低裂縫問題的發生概率。

（一）選擇混凝土材料

在船閘建筑工程開展的過程中，若想有效防止混凝土裂縫問題的發生，就需要技術人員對混凝土進行科學合理的選擇和應用，以此提升混凝土的設計構造標準，保證混凝土裂縫概率的有效降低。

（二）控制混凝土溫度

在計算混凝土澆筑塊體的表層溫度時，需要技術人員結合保溫層厚度的計算公式對其進行合理的運算。公式中，δ 代表澆筑塊體保溫層厚度；λ0代表澆筑塊體導熱系數；λi代表澆筑塊體的i層導熱系數；Tb代表澆筑塊體的表層溫度；Tq代表澆筑塊體在澆筑后最高溫度值的大氣平均值；Tmax代表澆筑塊體的內部最高溫度值平均值。針對上述當量的分析和應用，在進行計算的過程中，可以應用該方法執行：Tb－Tq ＝15℃—20℃；Tamx－Tb ＝20℃—25℃。

（三）做好混凝土配置

在對船閘建筑工程大體積混凝土進行材料配置的時候，需要選擇質量合格的碎沙石、水泥和其他輔助材料，同時要明確混凝土的配比值，在前期應用配比樣本對大體積混凝土的后期配比工程開展做有效的數據支撐和保障。

四、工程綜合評價

經過長期的工程設計、工程問題分析、工程開展等工作的有序推進，興隆船閘已于2013年4月正式運行。且在工程項目建設完成之后，經過長達7年時間的運行和觀察了解到，整體混凝土澆筑體沒有出現任何貫穿式裂縫和深層次裂縫問題，僅有的裂縫問題是表層現象。為防止表層裂縫對整體建筑工程的后期運行造成影響，工作人員在開展定期維護的過程中對其進行了不斷的裂縫填充和裂縫修復，以此保證表層沒有明顯的裂縫痕跡。同時，工作人員還結合各類儀器設備的應用，對混凝土澆筑體的內部溫度、內部結構等做出了定期的檢測與數據分析，以此為后續的養護工作開展提供支撐。