重力式码头胸墙面层裂缝防治及施工处理技术探究

彭金科 曾旋

摘 要：本文以厦门港古雷港区古雷北1#、2#泊位工程为例，在简单分析重力式码头胸墙面层裂缝的主要成因的基础上，提出了混凝土的优化制备、混凝土浇筑流程的控制、减小面层与胸墙之间的约束应力、降低徐变应力等一系列重力式码头胸墙面层裂缝防治及处理要点。

关键词：重力式码头;胸墙面层;裂缝防治

0 引言

在重力式码头项目的施工中，裂缝在胸墙面层中的产生极为常见，会造成重力式码头胸墙的整体美观性下降，情况严重时，会导致其整体结构稳定性、质量下降，使用年限缩短。基于这样的情况，必须对重力式码头胸墙面层的裂缝问题展开重点防治，且在发生裂缝后及时落实针对性处理，避免其使用性能下降。

1 项目概述

厦门港古雷港区古雷北1#、2#泊位工程中，大、小泊位码头均为重力式沉箱结构，本文主要选取大泊位码头进行说明。大泊位码头为重力式沉箱结构，岸线长度706 m，沉箱顶面标高+2.0 m，胸墙顶面高程+5.7 m，标准段胸墙长度为16.02 m，宽度为15 m，高度为3.7 m。现浇胸墙共45段，C40混凝土总量约22 588 m³，钢筋直径为φ25、φ20、φ22、φ16、φ8，总量约1 980 t。主要设施包括：1 500 kN系船柱47个、450 kN系船柱2个、1700H鼓型橡胶护舷（标准反力型）44套，500H超级拱型橡胶护舷（标准反力型）72套、500H橡胶舷梯16套、船舶供水口14个、低压箱预留坑9个，岸电箱预留坑3个，高压箱预留坑10个，管沟人孔45个等。

2 重力式码头胸墙面层裂缝的主要成因分析

引起重力式码头胸墙面层裂缝的主要原因有以下几项：第一，混凝土自身特性。在外部环境温度发生变化时，混凝土会转入硬化状态，促使混凝土的体积发生改变。受到多种因素的共同影响，混凝土内部应力变化，从而出现裂缝缺陷[1]。第二，混凝土面层的结构特性。由于混凝土面层属于大面积的薄层结构，所以面层的厚度与长度比值偏低，容易受到下部混凝土结构的约束，从而发生收缩变形问题。随着面层暴露于外界环境中的时间增加，面层的收缩应力大幅增加，一旦超出混凝土的极限抗拉强度，就会引发裂缝问题。第三，混凝土应力集中。在混凝土转入硬化状态的过程中，预埋件的边角区域容易发生应力变化。此时，若是极限抗拉强度偏高，则会导致胸墙面层产生裂缝。

3 重力式码头胸墙面层裂缝防治及处理要点探究

3.1 混凝土的优化制备

3.1.1 配比的合理设置

混凝土配比直接关系着混凝土结构的强度以及耐久性，也可以一定程度的抑制裂缝问题的发生。在本工程中，主要将混凝土的配比设定如下：水灰比稳定在0.44;砂率控制在38%;水的用量为每立方米185 kg;水泥的用量为每立方米378 kg;砂的用量为每立方米682 kg;石的用量为每立方米1 113 kg;粉煤灰的用量为每立方米42 kg;缓凝高效减水剂的用量为每立方米2.364 kg;聚丙烯纤维的用量为每立方米0.9 kg。

3.1.2 加入聚丙烯纤维

聚丙烯纤维是一种新型的混凝土增强纤维，将其混入混凝土中，能够达到提升混凝土强度的效果，降低混凝土结构产生裂缝的概率[2]。在本工程的施工中，主要在重力式码头胸墙面施工中所使用的混凝土材料内加入了聚丙烯纤维。实践中，在加入砂石等骨料的同时混入聚丙烯纤维，随后加入水进行搅拌。在搅拌的过程中，为了确保聚丙烯纤维可以在混合料内均匀分布，在原有的搅拌时间上增加20 s～30 s的搅拌时间。此时，主要依托强制式搅拌机完成聚丙烯纤维搅拌，并将干拌时间设定为30 s，加入水后的湿拌时间也设定为30 s，检查聚丙烯纤维的分散情况，如果发现还存在成束纤维，则再进行20 s～30 s的搅拌。在加入聚丙烯纤维材料后，相应混凝土的养护工艺不需要改变，且不能因为加入聚丙烯纤维而降低对于混凝土养护的重视程度。

3.2 混凝土浇筑流程的控制

施工中，主要在温度较低的条件下展开混凝土浇筑施工，如果外界温度较高或是存在太阳直射，则需要在骨料堆场中搭设遮阳棚。在浇筑混凝土前，利用空压机清理胸墙表面，使用淡水冲洗后，在相应位置覆盖湿润土工布（持续时间为6 h），以此保证胸墙表面进入饱和面干的状态。依托人工进行现场分灰，严禁出现石子分布不均匀的问题。利用木抹子完成找平，并使用铁末子进行压浆抹面操作，且控制压浆抹面操作的次数不低于4次，直至混凝土转入初凝状态即可停止。混凝土浇筑完工后必须要落实养护操作，实践中，主要选用了覆盖土工布自动喷淋养护工艺，潮湿养护不少于14 d。

3.3 减小面层与胸墙之间的约束应力

在本工程的施工中，引入了减小面层与胸墙之间约束应力的操作，以此规避重力式码头胸墙面层出现裂缝。实践中，主要将钢筋网片加设于面层钢筋内，提前预留出的钢筋网片的设置空间，并提前预留25 cm码头面层按照板式配筋。Y由于在本工程中，胸墙面层并不承受较大的荷载，因此将码头胸墙面层与胸墙主体结构进行拆分处理，即将码头胸墙底段钢筋标高实施下调，下调高度谁设定为25 cm。为了进一步减小面层与胸墙之间的约束应力，在完成胸墙主体顶层的抹平操作后，不对其实施凿毛处理，由此促使混凝土界面的约束力下降，并达到维护胸墙结构完整性的效果。

3.4 降低徐变应力

对于混凝土面层而言，其属于薄板结构的范围内，受环境与自然因素的影响较大。通常来说，当混凝土面层受到长时间光照、水化热的因素的影响后，其溫度会发生改变，此时极容易发生混凝土内外温差大的问题，从而引发裂缝[3]。因此，想要实现对裂缝问题的更好防治，就必须要保证徐变应力得到有效减小或是释放。具体而言，如果混凝土在上午完成浇筑，进入中午后，随着环境温度的不断上升，混凝土水化峰值有所增高，促使裂缝问题的发生更为容易;而如果混凝土在下午完成浇筑，进入的夜晚后，随着环境温度的降低，混凝土面层结构很难产生内外温差过大的现象，从而使得发生裂缝问题的概率下降。基于此，在本工程的施工中，主要在下午（气温逐步下降的时间段）完成混凝土的浇筑施工，以此达到减小徐变应力的效果。

3.5 其他

在本工程中，除了上述几项策略，还落实了以下几种预防重力式码头胸墙面层裂缝产生的方法：

第一，促进面层整体抗拉强度增加。在混凝土内部加设双层钢筋网，由此推动面层混凝土的抗拉强度上升，实现对面层使用中形成应力的更好抵抗。第二，降低应力集中的影响。将钢筋网设置于切缝区域;在可能产生裂缝的方向（如垂直方向）加设两层钢筋网，防止应力集中于边角区域，从而引发裂缝问题的发生。另外，在工程施工阶段，一旦发现面层出现裂缝，则第一时间进行裂缝分析与修复工作，避免裂缝产生的负面影响进一步扩大。在处理裂缝时，要对裂缝的宽度、深度、形状进行综合考量，并在宽度超出允许范围的条件下实施修复处理，可以使用的方法包括灌浆法（贯穿裂缝修复）、修复法（浅层裂缝修复）等等。

4 总结

综上所述，受到混凝土自身特性、面层的结构特性、应力集中等因素的影响，重力式码头胸墙面层施工中容易出现裂缝。通过混凝土配比的合理设置、加入聚丙烯纤维、混凝土浇筑流程的控制、减小面层与胸墙之间的约束应力、降低徐变应力等策略的落实，有效避免了裂缝问题的发生，提升了重力式码头胸墙面层施工的质量。

参考文献：

[1]陈毓凡.重力式码头胸墙面层裂缝防治及施工处理技术[J].工程技术研究，2020，5（9）：126-127.

[2]赵晓，徐继国.重力式码头胸墙面层约束裂缝的防治技术[J].珠江水运，2019（10）：107-108.

[3]王刚，鹿平.重力式码头胸墙面层约束裂缝防治施工技术[J].珠江水运，2018（14）：91-92.