重力式码头胸墙混凝土裂缝形态及控制措施
摘要：重力式码头胸墙属于是大体积混凝土结构，其裂缝若是超过宽度限值，会对码头结构的整体性、耐久性等产生巨大影响。基于此，文章对重力式码头胸墙施工进行了分析，论述了重力式码头胸墙混凝土裂缝形态与危害，然后以具体工程为例，提出了相应的裂缝处理对策与相关工艺改进措施，以保证工程项目顺利完成。
关键词：重力式码头胸墙深层水泥搅拌法
1.引言
在重力式码头工程项目中，胸墙裂缝属于是常见的质量通病，若是裂缝宽度过大、数量过多，则必然会影响码头的正常使用，同时增加码头维修费用，影响码头运营效益。重力式码头胸墙所处环境较为恶劣，干湿交替，同时预埋件较多，一旦在设计、施工、养护等环节中存在疏漏，就会导致严重的裂缝问题，因此加强胸墙混凝土裂缝控制问题的研究具有现实意义。
2.重力式码头胸墙施工分析
重力式码头主要是依靠填料、自身重力保持稳定的挡土建筑物，此种码头结构形式在我国应用广泛，适用于地质情况较好的区域，同时随着近年来深层水泥搅拌法（CDM）加固海上软基技术逐渐成熟，软土地基上重力式码头已经有了成功建设的经验。
胸墙作为重力式码头重要结构部分，其质量直接关系到码头运营安全性与可靠性，必须做好施工控制。根据实践可知，胸墙属于是大体积混凝土结构，同时结构内设有系船块体、各类工艺管沟，断面较为复杂，若是原材料质量不达标、配比不当或是浇筑、振捣施工不合格，则会出现强度不达标、蜂窝、裂缝等诸多质量缺陷，文章主要从重力式码头胸墙混凝土裂缝问题出发，具体分析了相关控制措施，以进一步保证码头安全。
3.重力式码头胸墙混凝土裂缝形态与危害
3.1重力式码头胸墙混凝土裂缝形态
根据实践调查，胸墙施工中、结束后一段时间内下出现的裂缝，主要可以分为以下4种：横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、不规则裂缝，具体如下：①横向裂缝：其发生位置位于胸墙段1/2、1/3部位，存在1道或是2～3道，大部分为胸墙顶面、迎水面同时出现，其裂缝形态由码头正面看，胸墙迎水面上裂缝从胸墙、墙身构件接茬处往上延伸，胸墙分层高度下1/3位置宽度最大，一般为0.2～0.4mm；由胸墙顶部看，裂缝不仅与胸墙迎水面裂缝贯通，在胸墙结构断面变化位置也会出现，裂缝最大宽度0.1～0.4mm，呈上宽下窄；②纵向裂缝：在码头胸墙顶部出现顺钢筋分布方向的断续分布裂缝，裂缝宽度变化大，最小0.2～0.3mm、最大超过0.5mm，深度在50mm以内；③斜向裂缝：其发生位置位于胸墙顶部系船块体周围、管沟、预留方形孔四角处，裂缝形态呈现为45°放射状，裂缝宽度0.05～0.2mm；④不规则裂缝：对于内外分层浇筑胸墙，迎水面、顶面除了横向裂缝，还会出现一些网状、龟纹状裂纹，裂缝的宽度一般在0.1～0.3mm，形状不规则、宽度不大、深度较浅。
3.2重力式码头胸墻混凝土裂缝危害
在重力式码头中，胸墙作为重要结构，裂缝问题的出现具有较大的危害性：
（1）码头整体性受到影响，当胸墙出现贯通性裂缝，直接导致结构整体性被破坏，严重时还会威胁到码头系泊能力的正常发挥。
（2）码头结构耐久性降低，码头胸墙处于水位变化区，存在干湿交替的问题，若是处于北方地区，更是面临着冰凌撞击、摩擦问题，严重的裂缝直接导致混凝土抗冻融能力下降。此外，裂缝也会为氯离子侵袭提供通道，加快钢筋锈蚀，引发更加严重的病害。
（3）影响码头外观和使用功能，码头胸墙结构复杂，设有较多的工艺管沟，裂缝的大小、位置等会直接影响码头使用功能，也会导致码头建筑的外观相对较差。
4.实例分析重力式码头胸墙混凝土裂缝控制措施
4.1工程概况
某码头2#泊位采用的是沉箱重力式码头，胸墙混凝土分13段施工，以2个沉箱为一段，每段胸墙均是矩形，尺寸15.68m×4.6m×2.7m（长×宽×高），具体分段如图1所示。为了适应地基、抛石基床的沉降要求，胸墙采用分层施工技术，沿高度共计分为3层。
4.2胸墙混凝土裂缝
本工程采用罐车运送混凝土浇筑，振捣棒、平板振动器振捣，完成浇筑后根据现场检查发现存在裂缝问题，具体原因如下：
（1）与码头前沿线方向相垂直的横向裂缝，集中分布在胸墙中心系船柱周边，主要原因如下：分段长度过大，胸墙上存在各种系船块体、工艺管沟，新、老混凝土接茬位置，新混凝土受老混凝土约束，拉伸应力过大，导致裂缝产生。
（2）与码头前沿线平行的纵向裂缝，沿着钢筋走向分布，主要是由于振捣不密实，导致混凝土在硬化初期出现沉缩，引发塑性变形裂缝。
（3）斜向裂缝，集中在系船柱、管沟四角等应力集中位置。
（4）表面干裂、龟裂所致的不规则裂缝，其主要与混凝土配比、施工与养护不当有关，如：混凝土单位体积用水量大、水灰比大，则会引发干缩裂缝；混凝土未及时覆盖养护，失水过早导致裂缝出现。
4.3裂缝治理对策与相关工艺改进措施
4.3.1裂缝治理对策
根据《水运工程混凝土质量控制标准》（JTS202-2-2011）中水运工程施工期的钢筋混凝土裂缝宽度限值，对于宽度在限值内的龟裂等，一般不作处理，对于宽度超过上表限值的裂缝，需采取针对性的处理措施：
①对于贯穿性裂缝，采用灌浆处理方法，灌浆处理方法主要包括：化学灌浆与超细水泥灌浆，考虑码头胸墙裂缝情况与材料力学性能、价格等，本工程采用超细水泥灌浆修补方案，具体处理要点如下：做好浆材配比设计，通过试验提供相关性能指标；灌浆前，清除裂缝内的灰尘、杂物，做好注水检查，保证注浆口、通道顺畅；灌浆时，先注水保证裂缝两侧湿润，封堵裂缝在底板等位置可能存在的漏浆出口，在裂缝张开时段灌浆；完成灌浆后，检查裂缝受浆饱满程度。
②浅层裂缝，采用表面封闭处理方法，包括凿V型槽、填充法，凿矩形槽、填充法，表面覆面法，具体见图2。
③对于胸墙顶面规则的浅层裂缝，可以无齿锯“裁弯取直”、凿除表层，然后使用补偿收缩混凝土进行补平处理。
4.3.2相关工艺改进措施
对于本次胸墙混凝土裂缝问题，项目部召开了专题施工工作会议，对下阶段其他泊位码头胸墙混凝土施工工艺进行了改进，具体如下：
①加强设计优化，合理分析构件受力特征，对于可能存在裂缝位置加强构造配筋，合理配置防裂钢筋网，同时可在混凝土内加入定量的抗裂缝纤维，增强混凝土的抗裂拉附能力。
②做好材料质量控制，根据实际施工情况合理调整施工配比，保证混合料塌落度等指标均满足要求。
③严格把控各工序施工，现场施工人员要做好技术交底工作。
④胸墙浇筑完毕后，通过预留的测温计对养护期间混凝土的温度变化情况进行监测，防止温度应力导致裂缝出现。
通过上述改进措施的应用，完成剩余码头共计26段胸墙码头的施工，通过长达1个月的观察，胸墙混凝土顶面未出现纵向裂缝、不规则裂缝，胸墙顶部、部分系船块体周围、管沟四角存在少量的微细裂缝，但宽度均在0.1mm内，并未出现再次扩展的情况。
5.结束语
综上所述，裂缝是重力式码头胸墙混凝土施工控制重点之一，关键在于最大限度地减少裂缝的出现，若已出现了裂缝，则需根据裂缝形态、位置、影响情况，合理选择治理措施，如灌浆处理、表面封闭处理等，切实保证工程整体质量满足要求，无安全隐患。
作者：毛海峰
参考文献：
[1]GB50010-2010.混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2]JTS202-2-2011.水运工程混凝土质量控制标准[S].北京：人民交通出版社，2012.
[3]顾祥林.混凝土结构基本原理[M].上海：同济大学出版社，2004.
[4]高平原，任一飞，祝业浩.重力式码头施工工艺的改进[J].中国港湾建设，2016（05）：59-61+76.
[5]董玉红.沉箱重力式码头现浇胸墙施工质量控制[J].中国水运（下半月），2014（04）：301-302.