江苏启东丰顺船台工程底板及翼墙混凝土防裂措施.pdf

4 6 海河水利 2 0 1 2年 6月 江苏启东丰顺船台工程底板及翼墙混凝土防裂措施 张宏利 ， 叶永 强 ( 中交一航局第一工程有限公司， 天津3 0 0 4 5 0 ) 摘 要： 船台工程中， 翼墙多为薄壁混凝土结构， 如何有效控制混凝土开裂是工程质量的关键点。 详细介绍了江苏启东 丰顺船 台工程前期施工 中翼墙混凝土结构裂缝产生、 原 因分析、 预 防控制、 缺陷修补等方面 内容 ， 以便为今后类似工程 提供借鉴 。 关键词： 船台翼墙 ； 薄壁结构； 混凝土防裂 中图分类号： U 6 7 3 3 1 文献标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 4 7 3 2 8 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 4 6 04 1 工程概 况 1 1 工程 简介 本工程位于江苏省启东市惠萍镇三条港东侧 ， 启 东市船舶制造工业园区内。水工建筑物等级为 级 ， 抗震 设 防裂 度为度 ， 主要施工 内容包括 ： 桩基 工程 、 船台底板、 船 台侧墙、 台墩、 台首连接墙 、 突堤承台结 构 、 台口外底板 、 船 台两侧轨道梁 、 总组平台、 管沟以 及现浇混凝土面层等结构。工程位置， 如图 1 所示。 图 1 工程位置 1 2 主要 结构形 式 船台采用气囊下水形式 ， 有效长度为 2 1 5 m， 宽 度为 3 6 m。 船台闸门内纵坡为 1 5 ： 1 0 0 。船台底板采 用 A B型 5 O 0 m mP H C管桩作 为承重基础 ， 桩长为 4 5 4 8 m不 等 。船 台底 板 由 1 0块 中板 和 2 0块 边 板 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 1 3 0 作者简 介 ： 张宏 利 ( 1 9 7 3 一) ， 男 ， 工程 师 ， 主要从事 港 口与航 道工程 项 目管理 工作 。 组成 中板 最 大平 面尺 寸为 2 3 m 2 6 m， 边 板最 大 平 面 尺寸为 2 3 m 5 m 厚度 均 为 1 0 m， 台 口底板 平 面 尺 寸为 1 3 0 1 m 3 6 m， 高程为 + 0 1 3 5 0 0 6 m渐 变 。 底板顶面纵 向坡 比均 为 1 5 ： 1 0 0 ； 船 台侧墙共 2 0段 ， 厚 度 为 O 2 5 0 6 m 侧 墙底 标 高 为+ 1 9 _ 1 2 6 5 m 渐 变 。 坡 比为 1 5 ： 1 0 0 ， 顶标高为+ 4 5 m。船 台结构形 式 ， 如 图 2所示 。 图 2 船台结构形式 2 前期施工中遇到的问题 施 工前 期 ， 受 多种 因素影 响 ， 加 之 首次 接触 船 台 工 程 ， 致使 2 船 台 B B 1 1 、 B B 1 3 、 B B 1 3 及 B B 1 5 翼 墙 混凝 土 浇 筑完 成 3 7 d后 开始 出现 自上 而 下 的 通长裂缝 ， 详见表 1 。 裂缝均 为竖 向 自上而 下逐渐 变 细 ， 在 接 近船 台 边板底 板 的 区域 消失 ：边板 底板 及侧 墙 的裂缝 均 出 现在 结 构 中部 ( 裂缝 出现位 置 如 图 3所 示 ) 。 据 现 场 图 3 裂缝位置 2 0 1 2 N o 3 张宏利 叶永强 ： 江苏启东丰顺船台工程底板及翼墙混凝土防裂措施 4 7 表 1 裂缝统计 3 9 - -5 7 ( 墙底部) 6 0 e m 6 6 通长 7_ 8 9 5 底板 ：底板 l 1 3 3 6 45 0 1 2 4 翼墙 ： 翼墙 1 46 3 4 6 3 6 0 1 6 9 1 8 - 3 1 9 -4 ( 侧墙底部 ) 6 0 c m 注 ： ( 1 ) 裂 缝 位 置 为 自结 构 南 侧 至 裂 缝 处 的 距 离 ； ( 2) 未 标 注 “ 底 板” 字样的均为翼墙裂缝 。 实 测统 计 ， 裂缝 距 两 端 的距 离 为 7 1 0 m： 裂 缝 宽 度 不 大 ， 缝 宽均 在 O 2 m m 以下 通 过一 段 时 间连 续 观 测 ， 缝宽 并没有 明显 变化 。 3 裂缝成 因分析 在港 口与航道工程中 一般现浇的连续式结构 ( 如胸墙 、 坞墙、 泵房结构等 ) 容易因温度 、 收缩应力 引起开 裂 的混 凝 土 ，通 称为港 口与航道 工程 大体 积 混 凝 土 ， 与普 通结 构 钢 筋混 凝 土 相 比 。 具 有 结 构厚 、 体形大 、 一次浇筑混凝土数量多、 工程条件复杂和施 工技术要求高等特点。本工程船台的边板和中板均 属于 大体积 混凝 土结构 。 3 1 大体积混凝土产生裂缝的机理 3 1 1 表面裂缝成因分析 混凝土随着温度的升高( 或降低) 而体积发生膨 胀( 或收缩 ) 的现象称为温度变形。大体积混凝土工 程 ， 结构截面大 ， 水泥用量多， 浇筑以后 ， 水泥放 出大 量的水化热，混凝土温度升高。由于混凝土导热不 良， 体积过大 ， 相对散热较小 因此混凝土内部水化 热积聚不散发 ， 外部则散热较快 内部升温产生压应 力 ， 表面产生拉应力。当温度梯度大到一定程度 。 表 面拉压力 ( t ) 1 超过混凝土的极限抗拉强度 ， 混凝土 表 面就会 产生 裂缝 。 3 1 2 通长裂缝成 因分析 随着水泥水化反应的结束以及混凝土的不断散 热 大体积混凝土由升温阶段过渡到降温阶段 。 随温 度降低 体积收缩。 由于混凝土内部热量是通过表面 向外散发的，降温阶段混凝土温度场的分布仍是 中 心温 度高 、 表 面温度 低 的状态 ， 因此 混凝 土 中心部 分 与表面部分的冷却程度不同，在混凝土内部产生较 大的内约束( 如 图 4所示 ) ， 同时地基和边界条件也 图4 混凝土内部约束 对收缩 的混凝土产生较大的外约束。内外约束 的共 同作用使收缩的混凝土产生拉应力。大体积混凝土 随龄期增长强度增大，弹性模量提高 ，徐变影响较 小。因此 ， 降温收缩产生的拉应力较大 ， 除了抵消升 温时产生的压应力以外 ，在混凝土中形成较高的拉 应力 ， 从而引起大体积混凝土的通长裂缝 。 3 2 船 台边板形成裂缝的原因分析 通 过对船 台边 板底 板及翼 墙 裂缝进 行认 真 细致 的分 析 ， 笔者 认为 产生 裂缝 的原 因主要有 以下几点 ： 3 2 1 翼墙分段长度较长且厚度较小 混 凝 土硬 化 干燥 时其 本 身 的收 缩率 为 O 0 5一 0 0 6 ， 其收缩在长 、 宽 、 厚 3个方 向都会产生 ， 且 收缩率与各 向长度成正 比关系 ，即在某一方向长度 越 大 ， 在该方 向累计 收缩量 就越 大 。 翼墙 分段 长度 为 2 1 5 m 厚度最小处仅为 2 5 c m 其长度相对高度和厚 度较大， 所以长度方向相对收缩量最大。 又因边板底 板相对于边板翼墙来说属于厚大构件 。且在浇筑侧 墙时 底板 已浇 筑完成 。当翼墙 混凝 土开始 收 缩变 形 时底板已基本完成收缩变形 底板对翼墙起到了一 定约束作用 ，由此在翼墙长度方 向产生了较大的收 缩应力。当翼墙产生的收缩应力超过混凝土本身的 极限抗拉强度时， 就会在应力相对较大处产生裂缝。 3 2 - 2混凝土温度应力过大 通过与本地区商 品混凝 土搅拌站横 向比较 。 同 品牌的水泥、同强度 的混凝土本工程用量较其他搅 拌站多 3 0 k g m 左右。 水泥用量越大 ， 产生的水化热 越大 ， 形成的温度应力也越大。通过对试块进行 2 8 d 抗压强度检测 ， 其强度超 出设计强度一个等级以上。 施 工 中混凝 土强度 提高 太多 也会 产生裂 缝 因为混 凝土强度越高， 弹性模量越大， 作用在单位面积上的 应力 越 大 ， 因而也更 易 出现裂 缝 。 月月 日 日 板 体 加 底墙 一 叭3 B 2 4 8 海河水利 2 0 1 2年 6月 3 2 _ 3 混凝土入模 温度高 2 0 1 1年 7月 以来 启 东 地 区 持 续 高 温 ，边 板 B B 1 1 和 B B 1 3 底 板 浇筑 时气 温 已连续 保持 3 5 左右。虽避开了中午高温时段 ， 拟定傍晚 1 7时左右 开始浇筑 ， 但混凝土所用骨料、 水泥及拌合用水等温 度仍较高 ，混凝土拌合时未采取有效的原材料降温 措施 ， 致使 混凝 土的人模 温 度较高 加之 水 泥水化 反 应生成的水化热 ， 造成混凝土内部温度过高 ， 使混凝 土 内外 温度 加大 ， 形成 较大 的温度 应力 。 当温度 应力 超过混 凝 土本身 的极 限抗拉 强度 ，就会 在应 力相 对 较大处 产生 裂缝 。 因边 板底 板长 宽 比约为 4 ： 1 。 长度 方 向的温度 应力远 大 于宽度 方 向 ，易在 结构 物 长度 方 向的 中部 出现 裂缝 。 3 2 - 4 底板及翼墙 浇筑间隔时间过长 根据统计， 底板与翼墙的浇筑间隔时间均在 1 0 d 以上， 底板对墙体的外约束增大， 导致出现较多裂缝。 3 2 5 混凝土骨料级配单一 由于前 期采用 了单 一级 配粗骨 料 影 响了混 凝 土和易性。为满足混凝土现场施工操作时塌落度 的 要求 ，在保证水灰 比不变的前提下需增加水泥和水 的用量 ， 但易使混凝土出现离析和泌水现象。 4 纠正及预防措施 针对 裂缝成 因 制定 了一系列切 实有效 的整 改及 预 防措施 ， 并付诸于实际施 工生产 ， 取得 了良好效果。 4 1 缩短 浇筑 间 隔 缩 短 船 台底 板 与翼 墙 混凝 土 浇 筑 的时 间 间 隔 。 合理设置施工缝 使底板与翼墙基本保持同步收缩 变形， 减小底板对翼墙的约束 。 4 2 优 化 混凝 土配合 比 ( 1 ) 更换 水泥 品牌 ， 根据试 验选 择低 热水 泥 。采 用 混凝 土 6 0 d强 度 作 为 强度 评 定 及 混凝 土 设 计 的 依据 ， 优化混凝土配合 比， 降低水泥用量 ， 减少水化 热 ， 缩小混凝土内外温差 ， 降低温度应力。 ( 2 ) 选择 级配 良好 的骨料 ： 本工 程骨 料在 混凝 土 中所占比例为混凝土绝对体积的 8 0 一 8 3 ， 因此在 选 择骨料 时 以试验 数据 为参考 ， 选择 线膨 胀 系数小 、 表 面清 洁无 弱包裹 层 、 级 配 良好 的骨料 。 增加 l 级 骨 料 仓 选用 粒 径在 5 2 0 m m 和 2 0 4 0 mm 的 2级 配 粗 骨料 ， 采 用 中砂 作 为 细骨 料 ， 严 格 控制 砂 、 石 子 的 含泥量 ( 石子在 l 以内， 砂在 3 以内) ， 控制水灰 比在 0 3 5 左 右 。 4 - 3 降低 混凝 土入模 温度 ( 1 ) 混凝土浇筑前备足水泥， 并待水泥冷却至常 温后再 进 行混凝 土 拌制 与浇筑 。 ( 2 ) 采用 冷水 拌合 。 ( 3 ) 选择 夜 间低 温 时段浇 筑大 方量混 凝 土 。 4 4 检查混凝土拌合设备， 确保混凝土拌合物质量稳定 ( 1 ) 对拌合设备进行全面检修 、 保养、 重新率定 ， 保 证混凝土 中各种拌合材料的计量误差满 足规范要求 。 ( 2 ) 因外加剂长期静置易产生沉淀现象 ， 罐体 内 上 下层 , b J J n N 浓度 不均匀 ，从 而影 响混 凝土 操作 性 能 。 在外加剂罐体外增加循环设备 使外加剂在罐体 内循环 ， 保持浓度一致。 ( 3 ) 适当延长混凝土搅拌时间 ， 使各种材料充分 搅拌混合 ， 达到混凝土配合比的设计状态。 ( 4 ) 改造现有拌合设备 东西 2个拌合站各增设 1 个 粗骨 料料 仓 ， 采 用 2级 配粗 骨 料 ， 在保 证 混凝 土 的和易性和强度的前提下降低水泥及水的用量 。 4 5严抓 混凝 土施 工过程控 制 ( 1 ) 严格按 操作 规程 要求进 行混 凝土 振 捣 ， 严 格 控制分层厚度。 ( 2 )完善 养护措 施 ：因对 墙体 无法 采用 饱水 养 护 ， 决定 适 当延 长拆 模时 间 ， 拆模 后 立 即在墙 体表 面 均匀涂刷养护剂， 并贴塑料薄膜保温， 外侧苫盖土T 布 防护 。 对底板混凝土终凝后立 即铺塑料薄膜保湿 、 保水 ， 上部苫盖土工布防护并洒水降温。根据水分散失情 况 ， 及时从底 板北段 向塑料 薄膜下注水 ， 以补充水分。 ( 3 ) 埋 设测 温仪 器 ( 如 图 5所示 ) ， 对 混凝 土 内外 温度 变化 情况及 时采 取相 应 的温控 措施 ，以调整 混 凝土内外温差使之小于 2 0。当室外温度较高时 勤洒水降温 ； 当室外温度降低时 ， 减少洒水次数 ， 加 强苫盖措施对混凝土进行保温。 图 5测温 仪 平 面布 置 5 裂缝处理措施 5 1 处理 方案 ( 1 ) 船台主体是强度等级 为 C 3 0的钢筋混凝土 结构 ， 混凝土结构厚度 为 1 0 0 0 mm。由于混凝 土干缩 及温度应力差等原因， 混凝土表面出现宽度为 0 2 mm 左 右 的裂缝 。 为满 足结 构耐 久性及 防水要求 ， 决 定对 裂缝 进行 封 闭注浆 处理 ， 具体处 理 方法 为 ： 采 用 低压 渗 透灌 注工艺 ， 对裂 缝 内部压力 灌 注结 构胶 ， 使 裂缝 两侧混凝土粘结成为整体从 而使 裂缝 封闭 ，满足耐久 张宏利 ， 叶永强 ： 江苏启东丰顺船台工程底板及翼墙混凝土防裂措施 4 9 性要求并有效恢复结构强度 ， 满足使用及防水要求。 ( 2 ) 本工程中使用北京凯威 丁混凝土裂缝处理 中心生产的 MS 一 4 0 1建筑灌封胶 ，该灌封胶 为低浓 度 改性环 氧树 脂 ，可灌注 性能 达到 0 0 5 m m 以上 发 丝裂缝 胶体的拉伸 、 抗压 、 与混凝土的粘接、 抗剪等 力学性能指标均远远高于原混凝土设计强度 。且安 全 环保 ， 适合 船 台边 板混凝 土结 构 。 5 2施 工工 艺及要 点 5 2 1 工 艺流程 布孔 一排 孔一 裂缝 清理一 粘贴 注浆 咀和 封 闭裂 缝 试漏 配制注浆液一 压力注浆一清理表面 ， 如 图 6所示 。 厂 _ _ l 箜 l l里 鏊 l 厂 l 奎 l 厂 玉 一一j 图 6 施工流程 5 2 2 设计布孔 按包围布孑 L 的原则 ， 缝周边打斜交孔 ， 其他部位 打直交孔。孔距为 8 0 c m。顶面侧面多一些 ， 下底部 孔数相对少布。 5 2 3 排 孔 选用合适注胶底 座 排孔直径为 3 5 m m 均穿 过缝 面 。孔 位根据 实 际情况 进行 调整 。 5 2 4 风吹清孔 用高压气泵把裂缝及孔 内灰尘吹出。当裂缝被 泥土粉尘堵塞时 ， 用钢丝刷清理。 沿裂缝两边约 5 c m 的混凝土表面用湿布擦去尘土 ， 精细操作 ， 避免裂缝 中进水 。 5 2 5 粘贴注浆咀和封闭裂缝 采用封缝胶将 K V T底座骑缝粘贴在裂缝上 ， 确 保底座注浆咀对准裂缝 ， 底座要粘贴牢靠 ， 不漏胶 。 底座 的 间距 根据 规范 取 1 5 c m。 5 2 6 试 漏 试漏要逐条裂缝进行 。 每条通长的裂缝 ， 先将注 浆 咀用堵 头堵 上 ， 留 1 个 咀用 K V T可调压 注 胶器 压 气 ， 在 封 闭 的裂 缝上 涂肥 皂水进 行试 漏 。 5 2 7配制注浆液 注浆操作在粘咀的第 2天进行 ， 气温在 2 0以 上 时 。 半 天时 间就可 注浆 。注浆 前先 配注 浆液 ， 在 塑 料杯 中分别倒人注缝胶甲液和乙液 ，按重量 比 ( 甲 液： 乙液= 4 ： 1 ) 混合均匀备用。 5 2 8 灌浆 先灌斜交孔骑缝孔， 后灌直交穿缝孔。先下部， 后 上部，以便浆液充分填充所有空隙：灌浆压力逐步增 大 ， 终止压力约 0 2 MP a ； 灌浆工程中若发现其他孔有 出浆现 象 ， 则立 即关闭被 串孔 ， 被 串孔 不再注浆 ； 当孑 L 位吃浆量变为零时，保持 0 2 MP a 左右压力继续进浆 稳压 2 mi n ； 灌浆结束后， 立即塞上堵塞 ， 防止回浆。 5 2 9检查 注 缝 胶 的强 度 发展 与 环境 温 度有 很 大 关 系 一 般 在 2 0 2 5时 1 d后 开始 固化 。 6 结语 目前江苏启东丰顺船 台工程已施工完成 ，并顺 利交付建设单位使用 ， 工程质量受到好评 。 总结前期 不 足 ， 吸取经 验教 训 ， 通 过制定 一 系列有 效措 施扭 转 了被动 局面 ， 避免 了有 害裂缝 的继 续产 生 ， 掌握 了船 台边板底板及翼墙 的施工特点。为后续类似工程积 累了宝贵经验。 环球 水信 息 | | j | | i 。 | i l 警 i t 篝专 每 j 旨 出台l 气 l硪； 尜 争 弓 飞 鸭 誊 鼍 I 记者从青海省人 民代表大会 常务委 员会 了解 到 ， 青海省饮用水水源保护条例 已由青海省第十 一 届人大常委会第二十八次会议审议通过 ，将于今 年 6月 1日起正式施行。 据青海省人大常委会副主任曹文虎介绍， 青海 省饮用水水源保护条例从饮用水水源保护 区的划 定 、 饮用水水源保护、 监督管理 、 法律责任等方面， 规 范了饮用水水源保护行为， 完善 了水源管理体制， 并 有助于水源保护的长效机制的建立。 据 了解， 由于特殊的地理、 气候等原 因， 青海省水 资源分布严重不均， 水生态环境脆弱， 水资源平均利 用率仅为 5 2 4 ， 远远低于全国平均水平。同时， 由于 地理构造等因素， 全省地下水实际供水能力远低于地 表水供水能力， 地下水水位下降可能导致的地质及生 态隐患尤其突出。 “ 随着经济社会的发展， 饮用水安全 要求越来越高， 加强全省饮用水水源安全保护迫在眉 睫。 条例 的出台恰逢其时， 为确保全省人 民喝上干 净水、 放心水 ， 提供 了法律保障。” 曹文虎说。 青海地处青藏高原东部， 是长江、 黄河和澜沧江 的发源地， 也是我国重要的生态屏障和水源涵养区， 生态地位至关重要。 ( 摘 自 2 0 1 2年 4月 9日新 华 网)