重力式码头胸墙裂缝原因分析及预防措施探讨

1、重力式码头胸墙裂缝原因分析及预防措施探讨从80年代初建立2000t沉箱预制场至今已二十余年，重力式码头也向深水 化、大型化发展，特别是沉箱预制大型化，胸墙结构也产生了重大变化，规范也 经历了二次修订。下面就80年代前以及90年代前的胸墙与现今胸墙结构（设计） 的不同之处列出如下：1、胸墙尺寸、体积加大。2、分段长度加大，80年代一般在1015m/段，现已达到1520m/段。3、胸墙与沉箱连接：90年代前，沉箱一般设封顶砼，在封顶砼上浇 注胸墙，现在，胸墙嵌入沉箱内0.30.5m；90年代前，沉箱顶部与胸墙平接， 无预留钢筋，现在沉箱上预留钢筋与现浇胸墙一起。4、胸墙的砼强度：90年代胸墙砼标号

2、因为是无筋的，大部分为C20C25, 现在普遍为C30C40。5、胸墙内配筋：90年前大部分胸墙内不配筋，仅仅是管沟或轨道梁部 位有些钢筋，少数是配受力筋的（如石臼港木材码头），而现在的胸墙正立面、顶 面、底部、管沟6、胸墙的底标高：90年前基本都在施工水位以上，有一定作业时间。而现 在为数不少的工程胸墙底标高处于施工水位以下，甚至接近或低于设计低水位，（如大连保税区汽车码头）。7、胸墙的裂缝：80年代前，多数无裂缝，裂缝是少数的，90年代前还不算 严重，现在可以说裂缝是多数的，而且大部分胸墙，（如南沙一期，大连湾10# 泊位，大窑湾13#泊位，鲅鱼圈等），不裂是个别的。（如三亚某码头）。由于

3、上述胸墙设计改变，标准提高，没有对给胸墙带来裂缝在设计阶段进行 计算研究，而施工中有限于设计指标要求及相应规范的制约，而使有些裂缝得不 到有效得防止。比如：1）设计对分层（段）浇注得限制。2）对缩短分段长度得限制3）坚持在沉箱成盖板顶上预留钢筋。4）采用高性能砼，提高标号。而相应得规范又规定得很死，如胸墙配筋后成为了钢筋砼，对最低水泥得用 量得限制，“水运工程砼施工规范”规定，浪溅区水泥用量不得小于400kg。水 位变动区不得小于360kg, “海港钢筋砼结构防腐蚀规范” 2000版规定，砼最低 强度等级，浪溅区为C35C40,水位变动区为C30。2掺加粉煤灰时，97版“港口工程粉煤灰砼技术规

4、程”中以普通硅酸盐水泥 为例。规定取代水泥得最大限量为20%且有抗冻要求得砼应降低5%，即不大于 15%。（它与“海港工程砼结构防腐技术规范”中高性能砼推荐得掺量2550%不 一致）且养护时间加长，对厚大结构潮湿养护要求不小于21天。3混凝土中埋放块石在“水运工程砼施工规范”中又规定了块石距结构物表 面得距离与块石间净距的限制，按照要求最多块石埋放量也只在1015%左右。4施工费用在工程定额中又未考虑由于上述等的限制和因素，增加了施工中防止裂缝的难度。尽管如此，笔者认为要减少胸墙裂缝还是可以解决的，只要针对上述原因及 限制，由设计人员与施工人员结合采取针对措施及放宽限制，采取分层施工，减 少砼

5、一次浇注量，从而消减由于水化热造成砼内部温度，同时最后一层砼还可对 沉降位移做调整，从而增强观感质量，在很多工程上使用有一定效果。分段减短， 分成58m 一段，或在每段的1/2或1/3处社“假缝”使裂缝在“假缝”处裂开， 不影响表观质量，一般16m时可设两条“假缝” 15m内设一条“假缝”，假缝用 宽1520cm厚1cm沥青木板组成，并在砼表面做成八字，如三亚西防波堤兼码 头。胸墙顶面假缝处可割缝，缝宽5mm，深35cm,可灌沥青油。如一个沉箱 上分成两段胸墙浇注则可按施工缝处理，如中远西堤兼码头分两段，每段长8.2m 没有裂缝发生。石臼港木材码头也分两段，每段长8m，未出现裂缝（见港口工 程

6、92年二期）在黄骅一期南防波堤工程的防浪墙施工时10m 一段，中间普通裂 一道缝，后来用分成5m 一段（10m 一段中间隔板）就消灭了裂缝。以上分层或分段施工的接缝部位均按“水运工程混凝土施工规范”施工缝处 理方式就用，不一定非加连续钢筋，相邻两块浇注间隔不宜超过710天，以减 少由于新老砼收缩造成的应力与应变。沉箱顶部尽量少锚或不锚钢筋，减少约束产生的应力。正如目前沉箱上 盖板连同上部胸墙作为一个整体，它与沉箱之间也不是用钢筋连接的，这种结构 已很普遍，它的整体性也满足了设计要求，说明沉箱顶部不是非要预留钢筋的。特别是胸墙嵌入沉箱格舱内的结构更用不计预留钢筋。胸墙作为大体积砼尽量不配或少配筋

7、。如配筋则应该细而密才能起防裂 作用，如大窑湾13#泊位，胸墙16m处发生多道裂缝后在表面加了一层8, 10 X10的钢筋网，效果尚可，目前基本未裂。尽量减少低热水泥量，减少水泥用量，降低水化热。降低砼标号，作为大体积砼的胸墙，断面大，有没有必要按钢筋砼 的要求，使砼的标号提高到C30-C40?这是值得讨论的。与C20-C25比起来其 水泥用量增加太大，因而水化热加大，增加砼内部温度峰值。施工中掺加如粉煤灰的掺和料，突破规范限制，在三亚码头及西堤 兼码头的胸墙已加至28%，无论从强度、抗渗、高性能砼的抗氯离子电通量等均 达到要求，从而使水泥用量减少100多kg，效果较好，裂缝大为减少。又如在“

8、烟大轮渡码头”胸墙施工中第一段出了裂缝，第二段改成掺加分煤灰为水泥量 的15%及掺加块石，情况立即改善，至今未发生裂缝。我们在作对比试验时掺加 了胶凝材料云母25%，30%，355，40%，粉煤灰的几种试验结果，强度、抗渗、 抗冻、抗 等性能均满足要求，因此建议可以突破“规范”规定的有抗冻要求时， 使用普通硅酸盐水泥限定的掺和量20%-5%=15%，而且应用“海港砼工程抗腐蚀 技术规范”规定达到2550%。砼掺加块是减少水化热的有效途径；掺加15%的块石，对C30C40 砼来说将减少水泥用量6070kg，减少砼内部温度是可观的。如能掺至20%甚至 更多，如三亚西防波堤兼码头胸墙底层掺加29.4

9、% （经设计、监理、甲方、施工 方协商定的）即可相当减少水泥100多kg，经观测砼内部砼在5055C时，内 外温差基本在25C以下，对减少裂缝起了主要作用。选用好的粗细骨料，也是减少水泥用量的重要因素。但粗细骨料为 地方大宗材料，受当地产源的限制，如三亚均为水泥砂，偏粗，级配差，如大连 地区良好级配的中粗纱已难以觅见，偏细且含泥量较大，限制了水泥用量的减少， 但在施工中可以严格产源调查，一旦选定较好的砂（配合比设计时用的砂）坚持 验收，控制好砂石质量，确保水泥用量不增加或尽量使之减少。如三亚工程，坚 持采用“一级砂”，不用“二级砂”，严格验收制度，不合格就退了，确保了水泥 用量。用较好的外加剂

10、，特别是稳定的饿不增加水化热的外加剂，如聚酯酸类的水剂。尽量降低塌落度，减少水泥用量。降低水灰比，减少水泥用量，减少水化热。施工中采取降低入模温度措施，减少砼的的初始温度，从而减少砼内部 温度之峰值。对粗细骨料遮阳通风多增加水泥储存能力，使之自然降温，使搅拌砼用水泥处于常温，避免 高温水泥参与搅拌。水温的控制，不能暴晒，通过热工计算在砼入模温度不足时，采用水中 加冰的措施，降低水温。运输砼工具加遮阳盖。砼浇注选择于每日低温时间，一般可选晚上开始，清晨结束。砼分层后度尽量减薄，一般在30cm左右，绝不超过50cm。利用热量散 发。降低砼内部温度，过去我们采用的方法有砼内部预埋冷却水管（通过热工计

11、算设计布置），用流动的冷却水， 吸走砼内部温度，从而达到降低砼内部温度的目的。本方法十分有效，但施工复 杂，成本提交。只是在特殊的特大体积砼中应用。（我们在船坞坞墩时应用过）。开散热孔：在大体积砼中部开设一个或多个散热孔，用水降低砼内 部温度。散热孔大小、个数通过计算确定。待内部温降至常温时，则可用微膨胀 砼把散热孔灌满。我们在船坞的坞首底版采用闭合块做法与之相同的作用。在坞 墩的施工中也采用过，效果可以，但要注意散热孔应作成圆弧形，切忌出现方孔， 棱角，造成应力集中产生裂缝。增加模板套数，推迟拆模时间：其目的主要是使砼本身强度增长大些， 使本身的抗拉强度足以抵抗温度应力产生的拉应力，从而防止

12、裂缝产生。一般在 砼达到C2.5时进行拆模，这时砼抗拉应力Rp较小，而水泥水化热峰值一般在 三天以内，这时内外温度最大，因此在这时拆模后，由于内外温度超过25r产 生的拉应力Rp较大，当Rp Rp时就产生裂缝，特别是底部有约束或约束较 大时。因此推迟拆模时间紧固模板，相当于模板给砼预压应力，从而抵抗砼的拉 应力，待砼的RpRp时再拆模，以减少裂缝产生。但在实际施工中由于工期紧，成本高等原因，很难做到这点，由于砼的收缩， 模板板面与砼面之间产生裂缝，则失去了作用。养护措施：主要指拆模后立即进行养护，一方面要使砼保持潮湿，一方 面又要使内外温度控制在20-25r之内，以防止裂缝产生，养护措施就是避

13、免 砼表面温度骤降，而是提高温度，减少内外温差。所以拆模初期尽可能不要用冷 水养护以免产生冷激造成温度裂缝，为了保水，可以喷洒保水性能好的养护剂来 保护，让砼自然降温。外部包裹保温材料，提高砼表面温度来减小内外温差，同 时加 温控制砼内部温度，因散热慢进一步升高。用热水养护或蒸汽养护（起保 温作用）。我们在大窑湾矿石等较多工程的大体积预制构件上使用，效果较好， 在烟大轮渡第二段胸墙上采用渗护加保温措施效果也较好。冬季施工时应注意除常规冬季施工措施外由于模板上做保温措施如喷 5cm发泡塑料延迟拆模时间拆一片模板立即护一面，防止冷风、冷激、及风 干砼表面水分。拆完全部模板要立即捆绑，严密保温。结语，综上所述。砼胸墙发生裂缝是与结构大、形状复杂、断面突变、内直 角、以及分段长度过长，砼强度过高等本身原因有关，不仅仅是施工原因造成的。 归结计算，一是砼内外温差；二是老砼（包括预埋钢筋）的约束，使收缩不一造 成拉应力，而砼本身拉应力不足以抵抗而造成裂缝。砼裂缝产生时间不一，一般最高出现裂缝时间是3-7天，是早期升温