码头预制面板裂缝成因及解决措施

张寒春

摘 要：码头工程是适应现代化港口经济发展的基础设施，施工中以现浇面层尤为常见，但此部分通常会产生各类型裂缝，直接破坏工程整体品质。基于此，文章结合中国浙江恒逸（文莱）PMB石油化工项目码头工程，针对不同施工阶段裂缝的成因展开探讨，包括预制面板阶段、存放及运输阶段以及现场安装阶段等内容，并由此提出裂缝防治措施，以期为相关工程提供参考。

关键词：码头预制面板 裂缝成因 水化热

1.工程概况

中国浙江恒逸（文莱）PMB石油化工项目码头工程水工、土建结构施工。项目建设地在文莱达鲁萨兰国（PMB）岛，地处文莱MUARA港东部，距离文莱机场约20km。MUARA（穆阿拉）港位于文莱东北部沿海、文莱湾西南岸进口处，濒临中国南海的东南侧，地理经纬度为：05°02′N，115°02′E。本次施工的为本项目的码头工程，包括西区5万吨级石化码头（1#2#泊位）、东区的3万吨级石化码头（4#5#泊位）、1万吨级件杂货码头（6#泊位）和2千吨级大件码头（7#泊位）。

2.预制面板阶段

恒逸（文莱）PMB石油化工项目码头工程中预制面板设计采用大板9000mm×3700mm×300mm，面积大，容易开裂，控制裂缝的产生尤为重要。

2.1裂缝产生原因

温度与混凝土干缩是引发裂缝的两大重要因素。

（1）温度。结束混凝土浇筑施工后的一段时间内，水泥水化热释放热量;与外界接触的面板表面热量在短时间内消散，但内部热量持续汇集，引发了面板内外部温差问题，基于热胀冷缩原理得知，面板内部持续向外膨胀，表面结构受压力影响产生正弯矩。混凝土抗拉应力相对有限，伴随温度应力持续提升且超過该值时，表面将引发裂缝。

（2）混凝土干缩。混凝土中残留粗细毛细孔，此类结构中存在一定量的吸附水。处于干燥环境下，太阳直射面板加速水分蒸发，并在毛细孔内形成压力，作用于水泥石并出现压缩变形。伴随太阳持续照射，吸附水进一步蒸发，首先存在于晶格间的水逐步减少，随后蒸发分子层吸附水。由于砂、石等均是典型压缩率低的材料，而水泥石的压缩率相对更高，水分的蒸发将带来水泥石压缩现象，表现于整个面板中则出现混凝土干缩变形。

2.2解决措施

基于上述分析，针对恒逸（文莱）PMB石油化工项目码头工程提出解决措施：

（1）原材料：以水化热较低的水泥材料为宜，最大程度控制水泥水化热现象;所用骨料线膨胀系数应相对较小。

（2）配合比：改良材料配比，以不影响工程品质为前提减少水泥用量，材料拌制时置入适量粉煤灰，缓解水化热现象;选用缓凝减水剂，缩减用水量，也可起到控制水化热的效果;尽可能采用高性能混凝土，尽管此类材料成本略微上涨但幅度不大，且有效保障了面板整体品质，因此具有较好的效益性。混凝土施工在适宜温度下展开，绕开高温时段，从源头上降低发生水化热的初始温度，缓解面板内外部温差;完成混凝土浇筑施工后，随即收光;在工程需求的前提下，适度延长面板拆模时间。若在夏季施工作业，切实做好混凝土养护工作，此环节至少达14d;若在冬季施工，保温措施必不可少。

（3）场地与底模的前期准备：面板厚度较小，对场地产生的压强也较小，充分借助较平整的场地完成预制施工。若不具备现成的场地，可对预制场地基采取处理措施，经由12t压路机持续碾压以保障压实度达95%，施工钢筋混凝土面层并达到100mm厚度，所得场地足够平整。

（4）侧模板施工：多数面板侧模均以特质钢模为原材料，厚度一致均为4mm，在背后四周增设60mm方形扁钢，中间区域增设40扁钢加劲肋，模板卡扣分别设置于四个角。有效处理模板外侧地面，以膨胀螺栓为基础构件稳定连接100mm×50mm方木，置入楔形木块使其与模板底面达到砧紧状态，还需在顶面增设钢管拉杆，各道结构间距控制为1.0m。模板安装过程中，地面刷涂隔离层，随时安装侧模，结束钢筋绑扎后做进一步调整，设置拉杆并保障地面楔形木块具有足够稳定性。持续浇筑混凝土，进行到齿口下方时增设齿口模板。

（5）钢筋绑扎：全面检查钢筋质量，经取样试验且达到工程标准后投入使用。在加工场下料，使其弯曲成型，并统一运输至指定区域绑扎。

（6）混凝土浇筑：结束侧模安装后，交由监理部门验收，各项指标无误后进入到混凝土浇筑环节。实际浇筑施工中，保持坍落度在5～6cm内，引入50型振捣棒施工作业，提升混凝土密实度且不出现漏振问题。持续浇筑且到达齿口底面时，需利用平板振捣器再次施振，以达到表面平整的效果。将齿口模板安装到位，突出部分拍实。浇筑后利用麻袋养护。检测面板混凝土强度，当达到设计强度的70%后即可利用设备吊装至指定区域堆放，为保障材料质量，堆放场所放上垫木，每堆最多三层。

3.存放及运输阶段

面板存放方法尤为关键，具体如图1所示。

图1a）图中，各层面板的搁置点相齐，均处于相同直线上，下部会受到上部的弯矩作用，面板不出现裂缝;b）图中，上下搁置点错开，且上面板会对下面板产生作用，实际作用点发生于下面板支点内侧区间内，即下部面板将受到弯矩作用。面板底部增设钢筋材料，可有效控制裂缝产生，面板顶部处于受压状态，所用混凝土具有优良抗压水平，不会产生裂缝;c）图中，上下搁置点依然错开，但上面板搁置点处于下面板搁置点外侧区域，来自于上部的作用力也会直接作用于下部的靠外侧区间，下面板受到弯矩作用。各部分性能存在差异，面板底部抗压性能较好，可有效控制裂缝;相比之下，面板顶部持续受拉，且顶部拉力相对较大，当混凝土抗拉水平不足时将会引发裂缝。

基于上述分析得知，前两种方式效果良好，但第三种方式易引发面板裂缝，其主要可归结为两点：（1）面板顶部处于明显受压状态;（2）面板顶部承受过大拉力，该值明显大于结构抗拉强度。

经分析后，制定针对性措施：（1）待混凝土具有足够强度，才具备吊装与运输条件，各环节施工遵循轻拿轻放原则;（2）在面板堆放作业过程中，严格控制各层搁置点，尽可能保持在同一直线;（3）控制层高，堆放层数尽可能在5层内，若情况特殊可通过计算的方式确定实际层高;（4）运输道路尽可能平整。

4.现场安装阶段

安装环节，因面板起吊作业易引发裂缝问题。采取四点吊装方式，保持面板受力均匀性，当面板主要承受正弯矩时将有效避免裂缝;若采用三点吊装，由于面板一个角处于不受力状态，受重力与拉力的双重作用，将出现负弯矩，由于面板不具备高度抵抗负弯矩能力，所有在该角处将出现裂缝。

基于上述分析，针对本项目安装阶段提出下列解决措施：（1）缓慢起吊，不可出现速度过快或是非匀速现象。从物理理论角度分析，面板起吊必然存在起吊速度，当面板重量越大时，为之投入的力随之加大，若出现突然启动或是速度过快现象，吊环对面板的拉力将明显超过混凝土抗拉强度，在此情形下易引发吊环周边裂缝问题;（2）尽可能采用四点吊方式;（3）起吊现场实行统一指挥，且安排专员稳定面板，以防自由转动等问题。

5.结束语

面板裂缝长期以来都是码头工程的主要质量问题，本文针对恒逸（文莱）PMB石油化工项目码头工程面板裂缝展开探讨，提出常见裂缝种类，在此基础上总结各自的诱发因素，提出针对性处理措施。经本文的探讨，旨在给相关面板裂缝处理工作提供可行参考，但在后续工程中相关人员依然要持续探索，全面保障工程的整体品质。

参考文献：

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