京杭运河微山一线船闸位于山东省济宁市南四湖区湖西航道.doc

京杭运河微山一线船闸位于山东省济宁市南四湖区湖西航道、湖东航道交汇处上游，湖西、湖东航道规划等级均为二级航道，设计最大船舶等级为2000吨级，本船闸级别为Ⅱ级。船闸规模为23*234*5（m）（口门宽*闸室长*门槛水深）， 上、下游主导航墙各长128.6m，上、下游靠船段各长340m，上、下游停泊锚地靠泊长度为1000m。公路桥：主桥跨径组成为（23+37+23）m预应力混凝土等截面连续箱梁，引桥跨径组成为（7*20）m+（19+3*20）m钢筋混凝土连续箱梁。

　　在船闸大体积混凝土中，混凝土裂缝现象较为普遍，其中主要是施工中的温度干缩裂缝，因此在施工中进行温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度干缩裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的影响。

　　1.船闸大体积混凝土裂缝的原因：

　　混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

　　2. 温度应力的分析

　　根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：

　　（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

　　（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

　　（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

　　根据温度应力引起的原因可分为两类：

　　（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。

　　（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。

　　这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。

　　3．温度的控制和防止裂缝的措施

　　为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

　　控制温度的措施如下：

　　（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；

　　（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

　　（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

　　（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；

　　（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；

　　（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；

　　改善约束条件的措施是：

　　（1）合理地分缝分块；

　　（2）避免基础过大起伏；

　　（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；

　　此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

　　在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。

　　为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。

　　（1）混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。

　　（2）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水剂可使混凝土用水量减少25％。

　　（3）水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15％的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。

　　（4）减水剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少收缩变形。

　　（5）提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。

　　（6）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

　　（7）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少收缩。

　　（8）掺减水剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。

　　（9）掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。

　　许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。

　　4 .混凝土的早期养护

　　实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。

　　因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

　　从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：

　　1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。

　　2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。

　　3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

　　混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。

　　适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

　　桥梁工程现浇混凝土梁板结构裂缝是砼工程质量的通病，也是质量控制难点之一，减少或控制非结构性裂缝的产生，避免结构性裂缝是砼工程裂缝控制的主要目标。

　　1.桥梁工程现浇混凝土结构裂缝成因分析：

　　1）设计原因：对可能出现开裂的结构部位，设计单位未采取必要的处理措施。

　　2）材料的质量原因：原材料质量不合格，特别是水泥安定性不合格，不仅导致混凝土开裂，甚至影响结构安全。

　　3）施工工艺原因：混凝土中水分蒸发导致混凝土收缩而施工后未对混凝土及时养护；混凝土的搅拌、运输、浇注、振捣各道工序中缺陷和疏漏；模板支设不当，漏浆，支撑刚度不足，支撑地基下沉，过早拆模；钢筋表面污染，保护层过小、过大，浇灌中钢筋移位；在极端恶劣的天气下施工等因素均会导致现浇混凝土梁板裂缝产生。

　　4）混凝土的温度变形：混凝土具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化时，就会产生温度变形引起附加应力，当其超过混凝土抗拉应力时，即产生裂缝。

　　5）混凝土的收缩和徐变：混凝土在空气中硬结，体积会缩小，易产生干缩裂缝。

　　6）荷载作用：混凝土早期受震、拆模方法不当、拆模过早、施工超载等原因造成裂缝。

　　2．预防措施：

　　(1)加强混凝土早期养护，浇灌完的混凝土要及时养护，防止干缩，冬季施工期间要及时覆盖养护，防止冷缩裂缝产生。

　　(2)大体积现浇混凝土施工应合理设计浇筑方案，避免出现施工缝。(3)加强施工管理，混凝土施工时应结合实际条件，采取有效措施，确保混凝土的配合比、坍落度等符合规定的要求并严格控制外加剂的使用，同时应避免混凝土早期受到冲击。

　　3．处理方法：

　　当裂缝较细，数量不多时，可将裂缝用水冲洗后，用水泥浆抹补；如裂缝开裂较大较深时，应沿裂缝凿去薄弱部分，并用水冲洗干净，用1:2.5水泥砂浆抹补。此外，加压灌入不同稠度的改性环氧树脂溶液补缝，效果也较好。

　　现浇混凝土质量通病受多种因素影响，产生质量通病的原因存在于设计、施工的全过程，因而在监理过程中应采取全面的监理控制措施：

　　（一）组织控制措施

　　1、对现场监理机构的组织管理

　　落实监理目标控制的组织机构和人员，明确各级目标控制人员任务和职能分工、权利和责任，不断完善目标控制的工作流程，并对进场材料设备、施工工艺、方法、施工环境、施工图纸等关键环节控制，从组织管理上予以保证。

　　2、对施工单位的组织管理

　　在工程开工前，监理工程师要审查施工单位的施工现场质量管理，是否有施工技术标准，是否有健全的质量管理体系、施工质量检验制度和综合施工质量水平评定考核制度，仔细审查施工组织设计及施工方案等，当各项指标均满足要求时，方可签署开工报告。在现浇混凝土梁板施工前，监理方应组织召开由施工单位技术负责人、质检员及各有关施工队负责人参加的会议，加强质量意识，将质量控制目标落实到位，明确各施工工序必须执行“三检”制，且有公司质检部门专职质检员签字验收，然后经监理人员验收、签字认定，方可进入下道工序施工。

　　（二）技术控制措施 监理的技术控制措施对解决建设工程实施过程中的技术问题是不可缺少的。以下是现浇梁板裂缝控制技术措施的几个控制要点：

　　1、做好图纸会审和技术交底工作，对可能出现开裂的部位，建议设计单位采取必要的处理措施，以确保其不成为开裂的主要原因。如超长结构、结构变形集中处、受温度影响很大的部位等建议采取设置后浇带、掺外加剂、调整配筋等方法。

　　2、审核施工方案的合理性，对不合理的施工方案实施否决权。如对未考虑模板的数量是否满足混凝土养生期的施工方案予以否决。

　　3、审核施工进度计划，正确处理好质量和工期关系，在保证质量的前提下制定合理工期，避免因盲目追求工期目标而造成结构质量隐患。

　　4、加强原材料的质量控制，建立原材料进场登记、检验制度，未经监理工程师检验合格的材料不允许使用于工程中。

　　5、对混凝土浇捣施工过程实行全过程旁站监理，督促施工人员严格按施工操作规范、施工方案进行施工，及时发现并纠正混凝土施工操作中过振和漏振等现象，严格控制混凝土的配合比、水灰比和水泥用量，检查砂、石子的级配，减小孔隙率和砂率，以减少混凝土收缩量，提高混凝土拉裂强度；加强混凝土坍落度的检查，要求施工方必须在规定的坍落度条件下施工，严禁为施工方便，在混凝土浇捣现场任意加水，以防止混凝土离析过大影响强度；严禁在恶劣的气候下进行混凝土浇捣施工。

　　6、严格把好隐蔽工程检查验收关，对混凝土承重模板及支架的设计合理性、刚度、强度和稳定性进行检查，以防止当混凝土强度尚未达到一定值时，由于模板支架变形过大，使混凝土超值挠曲引起裂缝；检查钢筋的品种、规格、数量是否符合图纸及规范要求，同时检查钢筋定位、保护层厚度、钢筋间距是否符合要求，发现质量隐患及时向施工单位提出整改，直至合格为止；在混凝土浇捣时督促施工队设专人看护钢筋，及时纠正以防变形。

　　7、混凝土浇捣完毕，表面刮抹应限制到最小程度，当施工产生泌水现象时，不宜在混凝土表面撒干水泥刮抹，最好在混凝土终凝前用木蟹进行两次压抹处理，以提高混凝土表面的抗裂能力。混凝土浇捣完毕，要对表面进行覆盖或浇水养护，时间为7-14天，防止强风及烈日曝晒。在混凝土强度达到1.2N/mm2前，严禁踩踏、安装模板或支架及堆放荷载。

　　8、严格控制混凝土模板或支架拆除时间。根据工期需要督促施工方配备足够数量的模板或支架，保证按规范要求进行拆模，杜绝过早拆模，引起结构裂缝。

　　9、加强沉降观测，认真作好监理的日常巡视检查，发现问题及时上报处理，并跟踪检查，确保处理效果的可靠性。

　　（三）经济控制措施

　　经济措施是通过审核工程量及相应的付款和结算报告作为控制工程质量的手段之一。督促施工方建立质量奖罚制度，使质量管理实现全员参与。

　　（四）合同控制措施

　　监理合同控制措施对目标控制具有全局性的影响，监理的组织控制措施、技术控制措施、经济控制措施均要以合同为依据。督促施工单位根据施工合同规定的质量目标，制定必要的目标过程管理制度、目标质量验收标准和表式以规范工程的管理，将预防现浇混凝土质量通病的目标分解为若干个控制事件，将责任落实到每个工序、每个工序的参与人员，根据控制目标质量验收标准进行验收检查，根据检查结果进行奖惩。