簡述船閘閘室墻裂縫成因分析與防治措施

鮑穎杰 李 軍

(寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315020)

一 工程概況

杭甬運(yùn)河杭州段第一合同段工程船閘主體工程，由寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司承建。船閘主體工程由上下游翼墻、上下閘首及閘室組成，建設(shè)規(guī)模為500噸級內(nèi)河船閘。

二 閘室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)簡介

閘室總長200米，共14分段。閘室為不透水分離式鋼筋混凝土雙鉸底板，重力式鋼筋混凝土墻身，閘室墻高5.8m，閘室底板厚1.0m，混凝土標(biāo)號C25。閘室的分段和閘室底板的分塊均設(shè)銅片止水。

三 施工情況

根據(jù)建設(shè)四方共同協(xié)商確定，決定先進(jìn)行14#閘室墻身(與下閘首連接段)的試驗(yàn)段施工，混凝土澆筑時間在邊底板澆筑后第15天(2004年7月)。

1.施工范圍：墻身1#，該次澆筑方量在105方左右。

2.模板：均采用定型鋼模板，鋼板厚度3mm，現(xiàn)場拼裝而成。

3.設(shè)計(jì)配合比如下表。

4.砼澆注：現(xiàn)場布置兩套攪拌站(帶自動計(jì)量系統(tǒng))，采用HBT60型砼輸送泵輸送入模。按照施工組織設(shè)計(jì)，分層澆注混凝土，砼振搗梁部分采用插入式振搗棒振搗。

5.養(yǎng)護(hù)：模板拆除后立即覆蓋土工布灑水養(yǎng)護(hù)并委派專人負(fù)責(zé)。

6.溫度跟蹤：為研究混凝土澆注后內(nèi)外溫度的變化情況，我部在閘室墻身砼澆注時進(jìn)行溫度跟蹤觀測，具體方法如下：①溫度監(jiān)控位置為離墻身1m處，溫度跟蹤儀探頭的位置;②溫度監(jiān)測的頻率為：從砼入模起就開始觀測;在水化熱上升期為每間隔2小時1次;待水化熱開始回落后每間隔4小時1次;等內(nèi)部溫度趨向平穩(wěn)時停止觀測。

四 后續(xù)觀察及裂縫分布

拆模后定期對混凝土的外面進(jìn)行觀察，模板拆除第5天觀察到墻身迎水面有2條細(xì)微裂紋出現(xiàn)，距離底板約1米左右，裂縫長0.45m，裂縫寬0.06mm，等觀察到第12天，共累計(jì)出現(xiàn)4 條裂縫，長度0.9 ～1.5m 不等，寬度0.09m ～0.20mm。

五 裂縫成因

經(jīng)現(xiàn)場觀察、測量，結(jié)合以往其他觀測項(xiàng)目的大體積混凝土裂縫的相關(guān)情況，建設(shè)四方的的綜合分析認(rèn)為，閘室墻身的裂縫屬于溫度應(yīng)力產(chǎn)生的溫度裂縫。

大體積混凝土的開裂，從根本上是由于混凝土結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間、結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間或結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同部位之間的溫度應(yīng)力超過混凝土的抗裂能力而產(chǎn)生的。由于約束的存在，混凝土中水泥水化熱溫升引起結(jié)構(gòu)的溫度變形收到約束而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土的混凝土的抗裂能力時變成生開裂。

通過混凝土內(nèi)部溫度跟蹤觀測表明，在水化熱高潮時，混凝土內(nèi)外最大溫差近60℃，內(nèi)外溫差過大，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂紋。

六 裂縫防治措施

(1)選用合適的原材料。①水泥宜選用中地?zé)崴?②宜選用線膨脹系數(shù)較小的骨料;③必要時可摻用纖維提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

(2)優(yōu)化配比。①在滿足設(shè)計(jì)和施工要求的情況下，適當(dāng)減少混凝土配比中的水泥用量;②在綜合考慮混凝土耐久性的前提下，適當(dāng)增加粉煤灰的摻量。

(3)降低混凝土的澆筑溫度。①盡量避免夏季澆筑混凝土;如夏季施工，則在骨料堆場搭設(shè)遮陽棚，澆筑前灑水，盡量在夜間、清晨等溫度較低時候施工;②選用溫度較低的拌合水，必要時可參加冰屑;③混凝土在運(yùn)輸、澆筑過程中，防治暴曬，混凝土的入模溫度控制在30℃以下;④冷天施工時，混凝土入模溫度不低于5℃，澆筑后必須采取保溫措施。

(4)鋼筋配置較少的混凝土埋設(shè)塊石。①選用質(zhì)地優(yōu)良的塊石，呈方形，長短邊之比不大于2;②塊石立放于混凝土層上;③所埋設(shè)的塊石與混凝土結(jié)構(gòu)表面的距離需滿足一下要求，有抗凍要求的距離不大于30cm，無抗凍要求則不大于10cm。

(5)在混凝土降溫階段采取保溫措施。①在寒冷季節(jié)適當(dāng)延遲拆模時間，拆模時避免混凝土受撞擊、敲打，拆模后用土工布及時覆蓋;②在已澆筑混凝土基礎(chǔ)上澆筑新混凝土?xí)r，兩次澆筑時間盡量縮短，不宜超過10天。

(6)施工工藝調(diào)整。①新老混凝土交接面嚴(yán)格鑿毛，澆筑前在老混凝土面上鋪設(shè)一層沙漿;②嚴(yán)格按照規(guī)范要求的分層厚度澆筑;③采用二次振搗，在凝結(jié)前的適當(dāng)時間再重復(fù)進(jìn)行二次振搗，增強(qiáng)混凝土密實(shí)性，提高混凝土的抗裂性。④在上下施工縫之間配置鋼筋，提高混凝土的抗裂能力;⑤加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不得少于14天。

七 結(jié)語

船閘大體積混凝土的抗裂和控制是一個十分復(fù)雜的涉及材料、工藝、環(huán)境、設(shè)計(jì)等綜合性的問題，通過采用上述設(shè)計(jì)、施工的綜合性措施，在后續(xù)的施工中有效地預(yù)防和控制大體積混凝土的開裂問題，并在交工質(zhì)量鑒定得到了質(zhì)監(jiān)、設(shè)計(jì)及業(yè)主等各方專家的一致認(rèn)同，混凝土觀感評分達(dá)到了90.7%，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。