大体积混凝土控裂施工技术简述

2018-06-21陈伟洪

珠江水运 2018年9期

陈伟洪

摘要：大体积混凝土裂缝为水运工程中常见质量病害，本文介绍混凝土裂缝产生原因，并在笔者参与的港珠澳大桥岛隧工程分析东人工岛现浇清水混凝土挡浪墙施工中采取的控裂技术与措施。

关键词：大体积混凝土裂缝措施港珠澳大桥岛隧工程

1.引言

随着我国水运工程建设技术的持续发展，大体积清水混凝土在许多水运工程中应用范围日益广泛，控制混凝土裂缝对混凝土质量与清水混凝土外观质量起关键性作用，大体积混凝土应在结构设计、材料选用、混凝土配制及施工的全过程采取保证结构安全、适用、耐久的裂缝控制措施。

2.混凝土裂缝产生原因分析

大体积混凝土产生裂缝的原因可分为二类：

由外荷载引起的裂缝，也即结构性裂缝。

由混凝土自身变化引起的裂缝，也即非结构性裂缝。包括：

①混凝土浇筑内部水化热过大产生裂缝。

②混凝土整体内外约束条件不一致产生裂缝。

③混凝土自身的收缩变形引起裂缝。

④设计不合理所引起的混凝土裂缝。

⑤选用水泥材料不合理引起的裂缝。

⑥施工浇筑工艺不合理引起的裂缝。

⑦外界气温变化的影响引起的裂缝。

3.工程实例

以笔者参与的港珠澳大桥岛隧工程东人工岛挡浪墙清水混凝土施工为例，从施工设备，施工工艺，采取措施加以进行简述与分析。由于挡浪墙墙体一般分段长度为9m，墙体厚1.5m，高3.5m，是典型的大体积长墙结构，由于墙身与底板存在不同步收缩，墙身混凝土受到底板约束和大体积混凝土温度应力的双重作用，容易产生裂缝。

3.1工程概况

东人工岛挡浪墙沿护岸前沿线一周布置，墙身为清水混凝土，其主要结构断面形式为“L”型，前底部有倒梯形前齿，挡浪墙混凝土强度等级为C30。挡浪墙墙身顶标高南侧为+8.5m，底板宽度为6.5m；顶标高北侧为+8.0m，底板宽度为5.0m，墙身顶部坡度为1%。挡浪墙底板及墙身为大体积混凝土，挡浪墙墙身结构更为清水混凝土，外观质量要求高，对裂缝控制处理为本工程的重点。

3.2挡浪墙浇筑施工安排

挡浪墙墙身结构清水混凝土施工将在浇筑完挡浪墙底板混凝土后逐次推进，底板沿东人工岛前沿线采用跳仓法施工，清水墙身施工步骤与底板一致，也采用跳仓法施工，如图2所示，混凝土浇筑顺序应为1→3→2，之后依次类推。挡浪墙底板浇筑完成时间与相应的墙身清水混凝土结构开始浇筑时间之间不宜间隔太长，以4到5日以内间隔为宜。

3.3挡浪墙施工工艺

（1）采用模板台车体系

本次挡浪墙墙身浇筑采用能够行走的钢结构台车作为墙身模板支拆、吊运及工人操作平台。台车的使用，使得墙身结构模板的加固快捷，支模及拆模时，减少了对模板的来回起吊，能够避免起吊过程中对模板的碰撞损坏，对模板保护起到重要作用。台车也是一个稳固的混凝土浇筑平台，提高施工效率也为混凝土分层浇筑提供了良好条件（见图3、图4）。

（2）模板施工工艺

挡浪墙底板模板采用钢、木模板组合形式，护岸前沿线和墙身台口各由三块和墙身模板模数一致的木模板组成，其余为钢模板。模板面均采用PERI脱模剂抹涂，立模时模板拼缝采用2mm厚泡沫条，阳角处采用3mm厚泡沫条，底部支撑处采用5mm厚泡沫条和抹砂浆层进行止浆（见图5、图6）。

挡浪墙墙身清水混凝土模板由德国PERI公司负责设计与生产。本工程为保证清水混凝土质量，对模板加工拼装要求高。专门进行墙身模板组装、加固设计。采用板材止浆措施，切除面涂刷防水漆，貼设2mm厚止浆条。选用油性PREI脱模剂进行抹涂等措施为保证清水混凝土质量（见图7、图8）。

（3）清水混凝土施工工艺

挡浪墙混凝土配合比选定是根据施工现场自然条件及材料经过多次现场试验得出。在进行正式施工时，为确保混凝土的浇筑质量，现场施工操作人员必须参照浇筑工艺参数执行（见表1）。

上层混凝土必须在下层混凝土初凝之前浇筑完毕，不得随意留施工缝。严禁出现施工冷缝。顶层混凝土浇筑完毕，初凝前宜进行二次振捣，初凝前必须安排工人进行二次抹面并及时覆盖保湿，振捣时间及顶面压抹次数应符合工艺参数要求（见图9）。

（4）混凝土养护及成品保护

拆模完成后应及时进行养护，养护材料应提前到位。养护材料采用2层带膜土工布（一布一膜），厚度为 2cm左右。土工布湿润后贴紧混凝土面，并用麻绳箍紧，如图3.2-9所示，养护时间为14天（见图10）。

3.3冷水管布置工艺

本工程采用挡浪墙墙身布设冷却水管内部控温措施，通过布置冷却水管降低结构中心的最高温度，从而达到降低内外温差的目的，通水冷却在混凝土覆盖冷却水管后即可开始，根据埋设在钢筋骨架内的测温传感器，实时监测混凝土结构内部的温度，控制冷却水管的流量，当内部最高温度出现后，且混凝土开始降温时，可降低水流速度或停止通水，如停止通水后混凝土内部温度继续升高，则继续通水（见图11）。

4.分析清水混凝土挡浪墙采取的控裂施工技术

4.1施工准备及安排

挡浪墙混凝土工程施工前，应根据施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，并确定施工阶段大体积混凝土浇筑体的控制指标，制定相应的温控技术措施。

选定跳仓法施工方式进行施工是充分利用了混凝土在5到10天期间性能尚未稳定和没有彻底凝固前容易将内应力释放出来的特性原理，对于减少超长、超厚、超薄大体积混凝土的裂缝效果显著。

4.2混凝土配合比选定

应根据挡浪墙结构设计使用年限、使用环境和结构特点等因素并按照绝热温升低、抗裂性能良好的原则进行混凝土配合比设计。选用合理的配合比控制混凝土水化热减少混凝土温度裂缝产生。

4.3模板设计技术选定

选定台车安装模板技术使用，使得墙身结构模板的加固简单、经济、快捷，支模及拆模时，减少了对模板的来回起吊，能有效避免起吊过程中对模板的碰撞损坏。墙身模板材料采用进口材料，有良好的止浆措施，挤缝效果好，拥有专业的拉杆系统，重复利用率高，对混凝土浇筑质量起到重要作用。

4.4浇筑工艺参数的设定与执行

设定了适当的浇筑工艺参数并在施工中严格执行。严格控制混凝土，下料间距、下料高度、分层厚度控制、振捣时间控制、提棒时间控制、振捣间距控制等。

4.5混凝土养护

设计适当的保温和养护措施，控制养护水质量，混凝土浇筑完毕后应及时养护，养护时间不宜少于14d 。

4.6混凝土温度控制措施

控制原材料的温度，砂石料堆场四周围墙，顶部设置遮阳棚，粉料筒仓设置隔热布、土工布覆盖外加剂，以避免阳光直射原材料，降低混凝土出机温度。合理选择浇筑时间，宜選择阴天或者傍晚、晚上等气温较低的时间段进行浇筑，以利于降低混凝土入模温度、混凝土表面与环境温差不超过25°。通过布置冷却水管与混凝土内部温度传感器监控控制降低结构中心的最高温度，从而达到降低内外温差的目的。