重力式码头胸墙面层约束裂缝的防治技术
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摘 要：以济宁港梁山港区寿张集作业区一期工程为例，分析了码头胸墙面层裂缝产生的原因，主要探讨了重力式码头胸墙面层约束裂缝防治施工技术，包括降低面层和胸墙间约束应力、徐变应力处理、使用公路防裂贴等内容，提高了该工程的整体质量。
关键词：：重力式码头 面层裂缝 公路防裂贴
重力式码头施工过程中一种比较常见的质量通病是胸墙面层裂缝，不仅减少了重力式码头的使用寿命，还影响了重力式码头的外形。本文以济宁港梁山港区寿张集作业区一期工程为例，分析了胸墙面层裂缝的产生原因与防治措施。
1.工程概况
济宁港梁山港区寿张集作业区一期工程位于济宁市梁山县以北3km的寿张集镇，一期新建码头按6个1000t级泊位及相应配套设施进行施工，年吞吐量为650万t。本工程采用现浇C25砼重力式结构，码头面高程38.5m，码头标准结构段长度15m，设30mm宽沉降缝，采用聚乙烯板填充。墙后设置一道Φ100mm横向排水管，纵向间距3.0m。码头面共设2条QU80钢轨，码头面设置250kN系船柱，间距15.03m。
主要建设内容包括：水工主体（港池开挖、码头工程、锚地工程、新建大堤、后方陆域、临时围堰）、环境保护及水土保持工程、临时工程、跨临河工程、给排水及消防、供电照明、通信设施、设备安装调试等。
2.码头胸墙面层裂缝分类与原因
码头胸墙面层裂缝产生的原因包括混凝土的自身特性、混凝土面层结构特征以及混凝土应力集中。
2.1裂缝分类
混凝土裂缝可以划分为变形裂缝、荷载裂缝与化学变化而导致的裂缝等三种类型。变形裂缝是由于混凝土中水分蒸发之后收缩而导致的路面裂缝现象，一般发生在浇筑后4h～15h内，在竖向尺寸比较大的混凝土表面与侧面较容易出现。温度裂缝是在比较大的温差梯度下产生的，在混凝土浇筑2h～7h后的降温阶段比较容易出现。干燥收缩裂缝一般发生在公路路面停止养护之后，混凝土中的吸附水与毛细水出现蒸发现象而导致的裂缝，在湿度差的情况下比较容易出现。
2.2混凝土的自身特性
混凝土的自身特性是码头胸墙面层裂缝产生的重要原因，混凝土是一种非均质以及复合型的材料，在外部温度环境逐渐变化过程中会逐渐硬化，使得原来的体积或变大或变小。在这种不均匀形变因素的作用之下，混凝土的内部出现了应力使得混凝土的内部结构出现了微裂缝，由于拉应力的作用，相近的微裂缝会相互连通，最终使混凝土出现了裂缝。
2.3混凝土面层结构特征
混凝土面层属于一种大面积薄层结构，具有较小的厚度与长度比值，面层混凝土收缩变形过程中会受到下部已浇筑结构的约束作用。面层在大面积暴露的作用之下，其中的水分会大量蒸发，加大了面层的收缩变形程度。同时，由于胸墙混凝土相对刚度比较大，不利于面层混凝土干缩变形，使得在面层产生了较大的收缩应力，一旦超过了混凝土极限抗拉强度，就会导致裂缝的出现。
2.4混凝土应力集中
坑井在某一方向上抵抗应力较为薄弱，在混凝土逐渐硬化过程中产生徐变现象，由于环境中温度环境的变化，预埋件在边角位置处会导致应力的出现，在比混凝土极限抗拉强度高的情况下会导致裂缝现象的发生。
3.重力式码头胸墙面层约束裂缝防治施工技术
重力式码头胸墙面层约束裂缝防治施工技术包括降低面层和胸墙间约束应力、加强对徐变应力的处理、使用公路防裂贴、设置科学的混凝土配合比以及使用正确的混凝土浇筑程序。
3.1降低面层和胸墙间约束应力
此次工程施工过程中胸墙面层没有承受重载，采用了将胸墙主体结构与码头胸墙面层分开布置的方式，降低了25cm的码头胸墙底段钢筋标高高度。将钢筋网片单独铺设到面层钢筋之中，同时在板式配筋过程中预留出25cm的空间。施工过程中为了有效降低胸墙面层约束力，胸墙主体顶面抹平后不对其进行凿毛处理，在这些因素的共同作用之下，能够充分保证胸墙结构整体性，有效减少混凝土界面约束力。
3.2加强对徐变应力的处理
面层混凝土温度受到较大程度上的环境因素的影响，包括日照、温度以及混凝土水化热等因素作用，在不同的浇筑时间中波峰与波谷出现的时间节点也不一致。
25℃温度环境水泥水化热放热速率曲线图中能够看出在下午时间点浇筑的混凝土于0～10h的升温范围之内，其气温在逐渐降低，产生这种现象的原因是其为一种薄板结构的面层，没有内外温差过大现象，因此在气温的降低过程中能够对混凝土水化热的升温起到一定的中和作用，从而降低了水化热峰值。混凝土的浇筑时间对此具有重要的影响作用，上午的气温属于逐渐上升的状态，由此其混凝土浇筑过程中的表现与以上下午分析完全相反，在气温逐渐升高的背景下会逐渐增加混凝土水化热峰值。由此得出，在浇筑面层裂缝产生的时间点上，上午出现的裂缝要比下午出现的多。
3.3使用公路防裂贴
胸墙是一种大体积混凝土施工方式，在顶面位置处比较容易产生裂缝，从而延长了胸墙的徐变时间以及整体水化热时间，为了充分保证施工进度，要求在胸墙徐变未完成之前开展面层施工作业，由此可以使用公路防裂贴，减少应力的产生。
防裂贴在使用过程中能够有效降低裂缝扩散到面层的时间，使得胸墙垂直裂缝能够处于水平方向发展，能够有效降低裂缝宽度，具有良好的抗拉作用，减少裂缝尖端拉应力集中现象的发生。同时具有良好的隔离作用，能够实现面层与开裂的胸墙之间的充分隔离，使得裂缝拉应力不能够向上传递到面层之中。
3.4设置科学的混凝土配合比
合理的混凝土配合比是质量控制的重要保障措施，要求配置的混凝土具有较强的耐久性与施工强度，同时便于对混凝土面层裂缝进行有效地控制。选择300kg/m3左右的低热水泥，使用天然中粗砂作为细骨料，选用≤0.45的水灰比。结合现代施工要求，不再使用矿渣粉以及粉煤灰等一些轻质掺合料，为了降低混凝土的收缩现象，在混合过程中加入了聚丙烯纤维与膨胀剂，采用30mm～50mm的混凝土坍落度。
3.5使用正确的混凝土浇筑程序
混凝土浇筑对环境具有一定要求，应当尽量避免选择在温度较高的环境下，若必须施工，应当设置骨料堆场搭遮阳棚，或者是在夜间进行施工。使用空压机吹干胸墙表面位置，之后用水冲洗面层，并进行6h的有效保湿。严格按照相关规定标准开展混凝土搅拌作业，控制混凝土搅拌时间，分为几个批次将聚丙烯纤维加入到混凝土之中，搅拌4min～5min。使用翻斗车运输混凝土，运输过程中要求尽量平稳，避免混凝土在运输过程中产生离析现象。
在施工现场由作业人员分灰，要求均匀，不能出现局部具有过多或者过少石子的现象。将木抹子与铁抹子综合运用，在压浆抹面上使用铁抹子，运用木抹子与滚杠提浆抹平。结合具体混凝土硬化时间来确定压浆抹面次数，如果硬化时间较长，则应当相应增加压浆抹面次数，一般进行5次以上的压浆抹面，要求在混凝土中充分混入聚丙烯纤维，使得混凝土能够达到初步凝固状态。之后对完成施工的混凝土进行有效养护，在覆盖麻袋片或者土工布的前提下洒水养护，确保面层具有充足的水分，避免由于干湿交替而出现的裂缝现象。
4.结束语
综上所述，在对重力式码头胸墙面层约束裂缝防治过程中要求降低面层和胸墙间约束应力，加强对徐变应力的处理，使用公路防裂贴，设置科学的混凝土配合比以及使用正确的混凝土浇筑程序，有效控制码头胸墙混凝土面层约束裂缝，提升工程质量。
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