大體積混凝土控裂施工技術簡述

陳偉洪

摘 要：大體積混凝土裂縫為水運工程中常見質量病害，本文介紹混凝土裂縫產生原因，并在筆者參與的港珠澳大橋島隧工程分析東人工島現澆清水混凝土擋浪墻施工中采取的控裂技術與措施。

關鍵詞：大體積混凝土 裂縫措施 港珠澳大橋 島隧工程

1.引言

隨著我國水運工程建設技術的持續發展，大體積清水混凝土在許多水運工程中應用范圍日益廣泛，控制混凝土裂縫對混凝土質量與清水混凝土外觀質量起關鍵性作用，大體積混凝土應在結構設計、材料選用、混凝土配制及施工的全過程采取保證結構安全、適用、耐久的裂縫控制措施。

2.混凝土裂縫產生原因分析

大體積混凝土產生裂縫的原因可分為二類：

由外荷載引起的裂縫，也即結構性裂縫。

由混凝土自身變化引起的裂縫，也即非結構性裂縫。包括：

①混凝土澆筑內部水化熱過大產生裂縫。

②混凝土整體內外約束條件不一致產生裂縫。

③混凝土自身的收縮變形引起裂縫。

④設計不合理所引起的混凝土裂縫。

⑤選用水泥材料不合理引起的裂縫。

⑥施工澆筑工藝不合理引起的裂縫。

⑦外界氣溫變化的影響引起的裂縫。

3.工程實例

以筆者參與的港珠澳大橋島隧工程東人工島擋浪墻清水混凝土施工為例，從施工設備，施工工藝，采取措施加以進行簡述與分析。由于擋浪墻墻體一般分段長度為9m，墻體厚1.5m，高3.5m，是典型的大體積長墻結構，由于墻身與底板存在不同步收縮，墻身混凝土受到底板約束和大體積混凝土溫度應力的雙重作用，容易產生裂縫。

3.1工程概況

東人工島擋浪墻沿護岸前沿線一周布置，墻身為清水混凝土，其主要結構斷面形式為“L”型，前底部有倒梯形前齒，擋浪墻混凝土強度等級為C30。擋浪墻墻身頂標高南側為+8.5m，底板寬度為6.5m；頂標高北側為+8.0m，底板寬度為5.0m，墻身頂部坡度為1%。擋浪墻底板及墻身為大體積混凝土，擋浪墻墻身結構更為清水混凝土，外觀質量要求高，對裂縫控制處理為本工程的重點。

3.2擋浪墻澆筑施工安排

擋浪墻墻身結構清水混凝土施工將在澆筑完擋浪墻底板混凝土后逐次推進，底板沿東人工島前沿線采用跳倉法施工，清水墻身施工步驟與底板一致，也采用跳倉法施工，如圖2所示，混凝土澆筑順序應為1→3→2，之后依次類推。擋浪墻底板澆筑完成時間與相應的墻身清水混凝土結構開始澆筑時間之間不宜間隔太長，以4到5日以內間隔為宜。

3.3擋浪墻施工工藝

（1）采用模板臺車體系

本次擋浪墻墻身澆筑采用能夠行走的鋼結構臺車作為墻身模板支拆、吊運及工人操作平臺。臺車的使用，使得墻身結構模板的加固快捷，支模及拆模時，減少了對模板的來回起吊，能夠避免起吊過程中對模板的碰撞損壞，對模板保護起到重要作用。臺車也是一個穩固的混凝土澆筑平臺，提高施工效率也為混凝土分層澆筑提供了良好條件（見圖3、圖4）。

（2）模板施工工藝

擋浪墻底板模板采用鋼、木模板組合形式，護岸前沿線和墻身臺口各由三塊和墻身模板模數一致的木模板組成，其余為鋼模板。模板面均采用PERI脫模劑抹涂，立模時模板拼縫采用2mm厚泡沫條，陽角處采用3mm厚泡沫條，底部支撐處采用5mm厚泡沫條和抹砂漿層進行止漿（見圖5、圖6）。

擋浪墻墻身清水混凝土模板由德國PERI公司負責設計與生產。本工程為保證清水混凝土質量，對模板加工拼裝要求高。專門進行墻身模板組裝、加固設計。采用板材止漿措施，切除面涂刷防水漆，貼設2mm厚止漿條。選用油性PREI脫模劑進行抹涂等措施為保證清水混凝土質量（見圖7、圖8）。

（3）清水混凝土施工工藝

擋浪墻混凝土配合比選定是根據施工現場自然條件及材料經過多次現場試驗得出。在進行正式施工時，為確保混凝土的澆筑質量，現場施工操作人員必須參照澆筑工藝參數執行（見表1）。

上層混凝土必須在下層混凝土初凝之前澆筑完畢，不得隨意留施工縫。嚴禁出現施工冷縫。頂層混凝土澆筑完畢，初凝前宜進行二次振搗，初凝前必須安排工人進行二次抹面并及時覆蓋保濕，振搗時間及頂面壓抹次數應符合工藝參數要求（見圖9）。

（4）混凝土養護及成品保護

拆模完成后應及時進行養護，養護材料應提前到位。養護材料采用2層帶膜土工布（一布一膜），厚度為 2cm左右。土工布濕潤后貼緊混凝土面，并用麻繩箍緊，如圖3.2-9所示，養護時間為14天（見圖10）。

3.3冷水管布置工藝

本工程采用擋浪墻墻身布設冷卻水管內部控溫措施，通過布置冷卻水管降低結構中心的最高溫度，從而達到降低內外溫差的目的，通水冷卻在混凝土覆蓋冷卻水管后即可開始，根據埋設在鋼筋骨架內的測溫傳感器，實時監測混凝土結構內部的溫度，控制冷卻水管的流量，當內部最高溫度出現后，且混凝土開始降溫時，可降低水流速度或停止通水，如停止通水后混凝土內部溫度繼續升高，則繼續通水（見圖11）。

4.分析清水混凝土擋浪墻采取的控裂施工技術

4.1施工準備及安排

擋浪墻混凝土工程施工前，應根據施工階段大體積混凝土澆筑體的溫度、溫度應力及收縮應力進行試算，并確定施工階段大體積混凝土澆筑體的控制指標，制定相應的溫控技術措施。

選定跳倉法施工方式進行施工是充分利用了混凝土在5到10天期間性能尚未穩定和沒有徹底凝固前容易將內應力釋放出來的特性原理，對于減少超長、超厚、超薄大體積混凝土的裂縫效果顯著。

4.2混凝土配合比選定

應根據擋浪墻結構設計使用年限、使用環境和結構特點等因素并按照絕熱溫升低、抗裂性能良好的原則進行混凝土配合比設計。選用合理的配合比控制混凝土水化熱減少混凝土溫度裂縫產生。

4.3模板設計技術選定

選定臺車安裝模板技術使用，使得墻身結構模板的加固簡單、經濟、快捷，支模及拆模時，減少了對模板的來回起吊，能有效避免起吊過程中對模板的碰撞損壞。墻身模板材料采用進口材料，有良好的止漿措施，擠縫效果好，擁有專業的拉桿系統，重復利用率高，對混凝土澆筑質量起到重要作用。

4.4澆筑工藝參數的設定與執行

設定了適當的澆筑工藝參數并在施工中嚴格執行。嚴格控制混凝土，下料間距、下料高度、分層厚度控制、振搗時間控制、提棒時間控制、振搗間距控制等。

4.5混凝土養護

設計適當的保溫和養護措施，控制養護水質量，混凝土澆筑完畢后應及時養護，養護時間不宜少于14d 。

4.6混凝土溫度控制措施

控制原材料的溫度，砂石料堆場四周圍墻，頂部設置遮陽棚，粉料筒倉設置隔熱布、土工布覆蓋外加劑，以避免陽光直射原材料，降低混凝土出機溫度。合理選擇澆筑時間，宜選擇陰天或者傍晚、晚上等氣溫較低的時間段進行澆筑，以利于降低混凝土入模溫度、混凝土表面與環境溫差不超過25°。通過布置冷卻水管與混凝土內部溫度傳感器監控控制降低結構中心的最高溫度，從而達到降低內外溫差的目的。

5.結束語

大體積混凝土應用范圍日益廣泛，工程混凝土控裂管理措施技術也要有針對性、科學性，除了采取先進的模板技術，也應在結構設計、材料選用、混凝土配制及施工的全過程采取保證結構安全、適用、耐久的裂縫控制措施。才能進一步提高水運工程大體積混凝土工程質量。

參考文獻：

[1]水運工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術規程.JTS 202-1-2010.

[2]水運工程質量檢驗標準.JTS257-2008.

[3]大體積混凝土施工規范.GB50496-2009.