高樁碼頭混凝土面層裂縫原因及治理方法分析

王旭光

摘要：在高樁碼頭中，混凝土的應用十分廣泛。但是高樁碼頭混凝土面層經常會出現裂縫現象，其是一個一直無法徹底解決的施工難題，它對混凝土的外觀質量和耐久性都有一定的影響。根據多年從事高樁碼頭工程項目管理的經驗，本人對混凝土面層裂縫的防治提出相應具有可操作性和針對性的措施。

關鍵詞：高樁碼頭;面層裂縫;成因分析;防治措施

引言

隨著我國科學技術的發展，碼頭施工的技術水平也得到了極大的發展，施工技術也日益完善，從目前施工的成功案例來看，高樁碼頭工程不論是外觀還是實體的混凝土施工質量都已經達到了比較高的水平，有力的支撐了我國經濟的發展。但是，從實踐的情況來看，由于高樁碼頭的施工大多數都在地基狀況不優越的地方，這樣造成了混凝土面層出現龜裂或是結構裂縫等現象，若裂縫發生在梁頂或板縫等部位，若不及時采取相應的補救措施，混凝土面層裂縫將會沿著拼縫的方向擴大，這樣不僅影響了整個工程的外觀還會造成嚴重的質量問題，進而影響混凝土面層內部的結構性能，縮短工程的使用壽命。因此，我們有必要深入的研究高樁碼頭混凝土面層裂縫產生的原因，并找出裂縫的預防措施，以保障整個工程的質量。

1高樁碼頭混凝土結構裂縫防治的重要性

碼頭是船舶靠泊建筑物。在船舶停（靠）泊的過程中，碼頭承受船舶的橫向沖擊力較大。雖然有橡膠護舷作為緩沖，但主要靠樁基和上部結構協同起到抗沖擊的作用。同時，碼頭多為工業用碼頭，按功能區分主要有集裝箱碼頭、件雜貨碼頭、通用碼頭及其他各類專用碼頭。這些碼頭均要承受較大的靜動荷載，因此對碼頭結構的要求也較高。民用碼頭主要以客運為主，其可靠性要求也是非常高的。由于高樁碼頭均建于水域環境，受此環境影響，防止鋼筋銹蝕是保證結構可靠性的關鍵之一。特別是近些年大量海港碼頭的新建，如何解決海洋環境下混凝土結構的耐久性和可靠性問題，成為結構設計和施工的考慮重點。在工程實踐當中，通過采取增加保護層厚度、運用高性能混凝土、混凝土防腐措施等方式，來增加混凝土的抗腐蝕性。結構混凝土的裂縫問題，一直困擾著工程實踐。但是，一旦結構混凝土出現裂縫，海水或淡水順縫侵入鋼筋混凝土內部進而腐蝕鋼筋，最終還是會給混凝土結構帶來較大的隱患。由于結構的特點，這些裂縫還經常出現在樁基、梁段中部等結構敏感部位，也給結構的安全和可靠性帶來較大的問題。因此，交通部早在20世紀八九十年代就將碼頭結構混凝土的裂縫防治，作為水運工程通病防治的重點。

2高樁碼頭混凝土面層裂縫分類

一般而言，面層裂縫是碼頭施工中常見的問題，形成的原因多種多樣，按照裂縫的大小主要可以分為宏觀和微觀兩種。微觀方面的裂縫很難被發現，只有通過高科技探測儀才能確定裂縫的位置，寬度非常小，一般不會超過0.05mm，只要不超過碼頭的設計極限，很難對碼頭造成什么影響。而宏觀方面的裂縫都是通過直接觀察可以觀察到的，寬度都在0.3mm以上，根據裂縫產生的位置，可以分為三類，既龜裂、結構裂縫和鋼筋頂部裂縫。龜裂：此類裂縫是最常見的裂縫之一，毫無規律可言，對碼頭的美觀會造成很大的影響。結構裂縫：結構性裂縫多在面板縫處出現，此類裂縫又長且直。鋼筋頂部裂縫：沿著鋼筋的方向出現的裂縫，一般會蔓延至鋼筋的頂部。

3高樁碼頭面層裂縫的形成原因

面層裂縫是混凝土常見的病害之一，其影響因素也有很多，一般發生在施工階段。按照外觀尺寸大小可以將面層裂縫分為微觀和宏觀兩類。微觀裂縫不易被發現，需要借助超聲波探測儀等儀器檢測才能發現其內部的裂縫，是一種非連貫性的典型裂縫，寬度通常不超過0.005mm，這種裂縫普遍存在于混凝土面層中，在實際設計應用時，只要碼頭實際載荷不超過設計的范圍，危害較小。而宏觀裂縫則是通過滲水法直接觀察到的，其裂縫寬度在0.005mm以上。不同種類的裂縫其產生的原因往往不同。

3.1龜裂

龜裂是高樁碼頭施工中最為常見的裂縫之一。造成龜裂的原因有：一是內部質量問題。例如混凝土配合比例設計不科學、原材料質量不符合標準等等，這樣就與混凝土粗骨料不匹配，造成混凝土含泥量偏高，細顆粒含量偏多，引發面層龜裂。二是外部質量問題。在高樁碼頭混凝土施工中，若底層預制面板沒有進行充分濕潤或者是存有積水，都會使面層混凝土出現離析現象，從而造成面層中不同高度的混凝土容易產生不均勻收縮，進而引起裂縫的發生。而在混凝土攤鋪中，對諸如振動器等機械設備的操作不當，使混凝土粗骨料攤鋪不均，在其收縮過程中同樣可能會產生裂縫現象。此外還有施工地區的氣候條件等都會誘發面層龜裂的產生。

3.2收縮不均型裂縫

收縮不均型裂縫多產生在預制面板板縫以及縱梁、橫梁梁頂。裂縫一般較長，順著板縫縱向分布。其產生的主要原因是混凝土澆筑間隔時間較短，導致面層混凝土下板縫、梁頂與預制面板處混凝土收縮變形不均勻，從而使面層產生裂縫。另外，在實際施工中，板縫、梁頂澆筑標高往往低于預制面板，這就造成板縫、梁頂部位現澆面層厚度大于預制面板部位，導致混凝土收縮不均勻，產生裂縫。

3.3網狀裂縫

對其成因進行分析，可總結出如下三點：其一，當面層的混凝土結構尚未出現凝固現象時便產生了一些輕微的塑性收縮裂縫，在此基礎上伴隨著溫度等因素的影響，將會進一步擴大裂縫。其二，當混凝土表面的水分出現過度集中的現象時，在混凝土干縮特性的影響下將會在水分聚集區形成微小裂縫，伴隨著溫度以及干縮應力的持續變化，將會導致裂縫擴大。其三，當新舊混凝土連接區域的貼接程度不足時，便會產生空鼓現象，加之外荷載的影響，將會形成網狀大裂縫。

3.4剪切應力型

一般形成于縱梁和橫梁梁頂兩側，若預制面板安裝時間較短或砂漿鋪墊不均勻密實，在外力作用下，預制面板下沉，使混凝土內部產生剪切應力，而板縫結合處又較為薄弱，無法承受住剪切應力而產生裂縫。

3.5結構性裂縫

在施工過程中，混凝土預制面板安裝不牢靠或者面板發生了活動都可能引發面層裂縫的產生。如果預制面板的座漿在鋪設時無法充裕的進行鋪設，那么就會使得荷載不能很好的在混凝土面層上均勻地、平衡的傳遞，進而產生裂縫。另外，施工的順序混亂，沒有先進行碼頭梁槽、板縫的澆筑，將致使梁頂部位和板縫位置的混凝土要比混凝土面層厚，從而產生面層厚度各不相同，在混凝土收縮時，會造成收縮不勻稱，從而導致裂縫產生;在梁槽和板縫澆筑結束之后，沒等其成型，就開始混凝土面層澆筑，這樣會致使梁頂和板縫的收縮量比其他的地方大，從而引發面層裂縫的產生;面層混凝土需要多次的進行澆筑，澆筑的面積和時間也不能過多，不然會致使混凝土產生收縮裂縫。對面層混凝土鋸縫的處理不及時，也會產生裂縫，這些都屬于結構性裂縫。

4對于高樁碼頭現澆面層出現裂縫的處理方法

4.1設計方面

（1）對預制縱梁、現澆橫梁梁頂的外伸箍筋適當降低，使其低于安裝后的預制面板，使梁頂混凝土的標高與預制面板相平;現澆縱梁、橫梁頂層鋼筋高度也要低于預制面板。若梁頂與周圍的預制構件存在高差，會使面層混凝土收縮受到約束時產生突變，導致應力集中現象，從而形成裂縫。（2）在項目建設投入資金不明顯增加的前提下，適當增大碼頭的整體剛度，可達到減少碼頭混凝土面層裂縫的效果。相對經濟、有效的設計調整方案有：①在增強單樁承載力的同時，合理減少樁的數量，使整體樁基的剛度有所增加;②合理設置水平剪刀撐，從而增加上部結構的剛度。（3）在梁頂處增加一層鋼筋網片，增強梁頂部位的抗裂能力;適當增加頂面配筋，選擇合理的配筋率，從而減少面層產生裂縫的數量和寬度。

4.2對混凝土原料合理配比

為了防止高樁碼頭現澆面層出現裂縫，在混凝土的原料和配比方面要實現其合理化，在原料的選擇上，選用水熱反應放熱低并且穩定性高的水泥，在骨料的選擇上，根據具體施工需要，選擇合適的用料，保證合理的配比和含砂率，在保證混凝土的強度的基礎上降低水泥的使用量，降低水灰比。在進行實際的高樁碼頭現澆面層作業過程中，要保證混凝土的攪拌地點和施工現場都有負責試驗的專業人員，保證施工全程進行跟蹤，試驗人員要充分保證混凝土的原料選用合理，配比符合設計的施工要求，還要根據原料中的含水量和施工現場的天氣情況進行綜合考慮，必要時對原料進行優化。例如：寧波-舟山港金塘港區大浦口集裝箱碼頭二階段水工（第八、九分段及3#引橋）面層的混凝土強度為C35，配比如下：選用P.042.5水泥，具體用量374kg/m3，粉煤灰的用量51kg/m3，是膠凝材料的12%。在粘層混凝土中加入聚丙烯纖維，具體摻量為0.9kg/m3，可增強混凝土抗拉強度，能抑制對其收縮、溫度變化產生的裂縫。

4.3合理布置收縮縫

控制好各個分塊的尺寸，確保收縮縫位置的合理性。對于縱向分條縫而言，其需要設置在安裝縫的中間區域;對于后方平臺而言，應設置在面板安裝縫的中部區域;此外，前方平臺宜設置在橫梁迭合混凝土的兩側。

4.4結構收縮穩定后澆筑面層

現澆板縫混凝土的收縮變形會導致面層混凝土產生裂縫。因此，必須待面層下結構達到基本穩定后才能進行面層澆筑。（1）澆筑混凝土的前期工作。施工人員必須遵照施工圖紙進行設計，結合實際情況來進行面層分條和鋸縫繪制;在澆筑混凝土工作開始之前，利用空壓機等機械設備將施工面上的灰塵吹干凈，提前一天的時間進行灑水濕潤并且鋪設防塵防潮的無紡布，這樣能夠有效地控制混凝土與空氣之間的溫度差異，降低面板對混凝土之中水分吸收的可能性，保證混凝土能夠正常的、均勻地收縮。在對混凝土進行澆筑時，應運用分塊施工法，能夠有效避免混凝土由于溫度原因、收縮不均勻所產生的裂縫，通過構建內部的收縮過程，在一定時間之后在澆筑施工所產生的縫隙，就會使其連成一個整體結構。面對即將凝固的混凝土，可以采用二次抹面法，在混凝土即將凝固的一到兩個小時之前，使用二次抹壓進行處理，處理的同時可以使用塑料薄膜籠罩在其上面，這樣能夠有效的控制混凝土表層的非結構性的小裂縫，防止其出現，并且防止混凝土表層的水分流失的過于快速，造成混凝土的干縮，從而產生裂縫，有必要的情況下，可以多次使用二次抹面法進行處理。（2）對特殊部位的裂縫的控制手段。有些碼頭混凝土面層對于裂縫的控制標準要較一般的高出不少，通常遇見這種情況，可以采取多種方法來對裂縫進行控制：第一，可以鋪設一層細鋼筋網作為保護手段，一般鋪設在距離頂層35mm處;第二，可以在混凝土內部摻雜鋼纖維，這樣能夠有效地提升混凝土的抗拉強度;第三，使用防裂的鋼絲網，可以分散混凝土干縮產生的收縮力度，防止裂縫的產生;第四，對保護層的厚度進行有效的控制，避免厚度的偏差太大，導致受力不均勻;第五，時刻注意混凝土面層的養護工作，可以采取表面灑水、塑料薄膜養護等養護方法，盡可能的減少混凝土的早期收縮;第六，在混凝土面層里摻入聚丙烯纖維，這樣能夠提高混凝土的面層質量，減少裂縫的產生。而在養護期間，應禁止行人與車輛通過，避免其對混凝土面層造成不必要的毀壞。當混凝土硬度達到一定程度之后，應該采取合理有用的防護措施，避免對其造成破壞。

4.5合理安排和設置面層切縫

混凝土強度達到10Mpa-15Mpa時，對碼頭面層進行切縫。在縱梁梁頂的兩側布置縱縫，在板縫和橫梁梁頂的兩側布置橫縫，間距與梁寬、縫寬相同，把面層分成近似方形的多個板塊。梁頂割縫深度約為5cm，板縫頂深度約為3cm。待面層混凝土板塊收縮變形穩定后，進行灌縫處理，灌縫材料采用黑色聚氨酯，灌縫前需對縫內的砂石、水泥漿等雜質進行清理，保持縫內清潔。

4.6支拆模板

基于分條澆筑的方式完成面層混凝土施工作業，以分條線的位置為基準，在此基礎上對面板進行彈線處理，并以所得線為基準，沿線設置砂漿墊塊，由于固定側模板會出現裂縫，此時宜選用低標號的砂漿材料對其進行處理。此外，當完成模板拆除作業后便需要隨即將封堵材料去除，而后對板外邊線的位置進行檢測。將所得檢測結果與標準值進行對比，但實際值偏高時，則需要進行彈線鋸直處理，當達到工程要求后方可進行其余板塊施工。

4.7他注意事項

（1）針對夏季高溫和冬季低溫施工制定相應的質量保障措施。注意面層混凝土養護，根據溫度不斷調整方法，氣溫高時多澆水，溫度低時少澆水，防止混凝土被凍裂。（2）嚴格控制混凝土振搗質量。振搗時嚴禁振搗器頭部碰撞鋼筋骨架、模板;振搗器移動間距不宜大于作用半徑的1.5倍，與模板距離不應大于作用半徑的0.5倍;插入混凝土的深度一般不小于5cm;注意避免過振。（3）掌握好混凝土壓光時間。壓光一般不應少于3遍。第1遍應在面層混凝土澆注之后進行，使面層材料均勻緊密，抹壓平整，以表面不出現水層為宜。第2遍壓光應在初凝后終凝前完成，將面層表面壓實、壓平整，一般以上人時有輕微腳印但又不明顯下陷為宜。第3遍壓光主要是消除抹痕和閉塞細毛孔，進一步將表面壓實、壓光滑，時間應掌握在上人不出現腳印為宜，切記注意不要在混凝土終凝后壓光。

4.8做好養護及維護工作

對于高樁碼頭現澆面層混凝土進行養護可以保證混凝土表面濕潤，從而正常硬化，這道工序能夠防止澆筑面層出現裂縫。具體在人工收面工作完成后，將澆筑面層用土工布覆蓋，此時應注意確保土工布保持濕潤的狀態，至少覆蓋半個月以上。對于處在養護期的澆筑面層旁邊要設有警示牌，并利用警示帶進行隔離，養護階段禁止任何車輛行駛，禁止在路面上放置其它重型物，防止澆筑層面沒有完全硬化就受到外力的影響而產生裂縫，在此期間還要注意對澆筑面層的保護，防止油污或者其他腐蝕性物質掉落在路面上對混凝土結構進行破壞，從而防止裂縫的產生。

結語

綜上所述，高樁碼頭結構由于所處的特殊水環境，同時結構還要承受頻繁的船舶靠泊力、裝卸力和運載力等動靜荷載的作用，因此結構的可靠性和安全性非常重要。高樁碼頭結構從型式上來講較為簡單，各結構之間以“搭積木”的方式環環相扣，其單一結構的可靠性也應是萬無一失的。水工混凝土的耐久性是影響高樁碼頭結構可靠性和安全性的最重要因素，因此對混凝土結構耐久性的研究就顯得非常重要。高樁碼頭結構混凝土裂縫是影響結構耐久性的最大隱患，關于此方面的研究也比較多。由于理論和實踐水平有限，筆者僅從一位監理工程師的視角，對該問題進行了以上一些較為淺顯的討論，以期起到拋磚引玉的作用，增強對高樁碼頭結構混凝土質量的控制手段。

參考文獻

[1]呂杰，鄭定科.探析高樁碼頭混凝土面層裂縫的預防對策[J].珠江水運，2015（16）：90-91.

[2]吳國有.高樁碼頭混凝土面層裂縫的預防措施[J].四川水泥，2015（08）：18.

[3]李進菊.高樁碼頭面層混凝土裂縫成因分析及裂縫控制措施[J].信息化建設，2015（08）：130+132.

[4]李進菊.高樁碼頭面層混凝土裂縫成因分析及裂縫控制措施[J].信息化建設，2015（8）：130，132.

[5]儲愛華.針對高樁碼頭現澆面層裂縫成因分析及防治對策[J].中國水運（下半月），2013，13（10）：275-276.