扶壁式闸室墙裂缝防治技术

扶壁式闸室墙裂缝防治技术

陈永刚 1 范学印 2

1济宁市交通运输综合执法支队， 山东济宁 272000 2中交一航局第二工程有限公司， 山东青岛 266071

摘 要：本文以京杭运河邵伯三线船闸工程为例，对扶壁式闸室墙裂缝防治措施及治理结果等进行了介绍，可为以后类似工程提供参考借鉴。

关键词：扶壁式闸室墙；裂缝；防治；工艺实施效果

为全面提高混凝土结构工程的耐久性，根据江苏省交通厅开展“两创三比”活动及航道、船闸工程混凝土质量通病治理活动实施方案的要求，在邵伯三线船闸施工时，采取了闸室墙裂缝防治措施。

一、工程概况

邵伯三线船闸工程闸室全长260m ,首尾为10m长空箱结构段，中间为20m一段的钢筋砼扶壁式薄壁结构，各段之间设紫铜止水和橡胶止水带，伸缩缝采用聚乙烯泡沫塑料板（PEB3板）填充。由于闸室底板与闸室墙为分离式结构，故钢筋砼扶壁结构共24块，钢筋砼空箱结构共4块。

闸室墙底高程为-1.67m，顶高程为+10.23m，墙体高度11.9m，每一扶壁式结构段壁厚60cm，中间设置1个浮式系船柱，墙后设置五道肋板。

二、裂缝原因分析

根据以往施工经验，经过综合分析，影响闸室墙产生裂缝的原因主要有以下几个方面：

2.1材料原因

2.1.1水泥品种选择不当，如选用了收缩值比较大的水泥，水化热过大的水泥，水泥的非正常膨胀及水泥含碱量过高的都会引起混凝土开裂。

2.1.2混凝土骨料含泥量超标或使用了碱活性骨料也会导致混凝土裂缝。

2.1.3骨料级配不良，骨料间空隙过大，容易造成混凝土的收缩增大，诱导裂缝产生。

2.1.4骨料针片状含量大，混凝土单方用水泥量比较高，用水量增多收缩量增大。

2.1.5使用的拌合水中有氯化物。

2.1.6外加剂、掺合料选择不当或使用不当，能增大砼收缩。

2.2结构和配合比设计原因

2.2.1结构设计中钢筋过少或断面钢筋用量不足引起裂缝。

2.2.2设计中没有考虑到不均匀沉降、混凝土收缩变形等原因引起结构裂缝。

2.2.3结构设计的断面突变或尖角孔洞等产生的应力集中引起的裂缝。

2.2.4配合比设计中水灰比过大，容易产生裂缝。

2.2.5配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性差导致混凝土离析、泌水导致砼收缩。

2.3施工原因

2.3.1混凝土搅拌时间不足，拌合物不均匀导致裂缝。

2.3.2混凝土运输时跑浆，改变了浆骨比或受到日晒雨淋改变了水灰比。

2.3.3浇注顺序不当、浇注速度不当、振捣不当（过振漏振或抽拔太快），分缝分块不当。

2.3.4混凝土终凝前受到震动、初期养护时急剧干燥等造成裂缝。

2.3.5温度控制不合理，浇注温度过高，保湿效果太差，使混凝土内部温度过高或内外温差过大，从而产生裂缝。

2.3.6模板漏浆、模板变形。

2.3.7现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。

2.4环境原因

2.4.1承受超负荷的荷载引起裂缝。

2.4.2混凝土碳化或氯化物侵入内部引起钢筋锈蚀引起体积膨胀，产生的膨胀力将保护层胀裂。

2.4.3火灾、地震等意外事件产生裂缝。

三、采取的防裂措施

针对前面分析的裂缝产生原因，有针对性的采取了以下措施：

3.1完善施工工艺

3.1.1 施工工艺流程

施工准备→闸室墙体钢筋绑扎→伸缩缝填充和止水带安装→闸室墙体模板支立→闸室墙体砼浇注→养护→肋板模板支立→肋板砼浇注→养护→沉降观测。

3.1.2闸室墙前墙与肋板分体浇注，分缝位置在肋板加强角与肋板连接的部位。前墙和肋板浇注时间间隔控制在15天左右，即前墙浇注完成后约15天左右进行肋板的施工。为避免分段过长导致的裂缝，按照专家审查意见，在浮式系船柱处设置后浇带，将20m长闸室墙分为两段。

3.2.加强过程控制

3.2.1砼拌和采用每小时90方的强制式搅拌机，保证砼的搅拌时间不少于150秒，确保拌和物的均匀性。在砼的拌合中，按要求严格控制砼的搅拌时间、水灰比、砂率及坍落度。

3.2.2砼运输采用砼运输车，确保砼在运输过程中不离析、不跑浆、不泌水 。砼运输车的罐体采用专用套包裹，避免因日晒影响砼的质量。

3.2.3砼浇筑时，分层厚度控制在30cm以内，砼坍落度采取分层减水措施。振捣时做到快插慢拔，避免过振和漏振，每一振点以砼表面不在显著下沉和不在冒气泡并开始返浆为度。砼顶面进行二次振捣及二次抹面，缩短分层混凝土处的接茬时间。

3.2.4混凝土浇注完后，及时用土工布覆盖，养护水通过水池和高压泵压至现场，在墙顶布设PVC养护水管，水管上设置出水孔，出水孔间距为20cm。在养护期内，全天候实行自流式洒水养护。对自流水不能满足的局部墙体采用人工洒水养护作为补充。养护时间不少于14天，养护由专人负责，并要求做好养护记录。

3.2.5对参与施工人员进行质量教育，项目部每月一次质量理会，每天的调度会要对当天的质量情况进行总结，一旦发现问题，马上组织相关人员马上进行分析，查找原因，采取措施，避免同类问题再次发生，同时，对出现的问题，及时想办法消灭，避免裂缝的进一步扩大。

3.2.6由于闸室墙施工时正值夏天，在砼浇注时，利用制冷设备，降低水温，用冷水搅拌砼，以降低砼入仓温度。

3.2.7确保钢筋保护层厚度不出现负偏差。

3.2.8 混凝土浇筑前对底层混凝土要凿毛、冲洗保持湿润。

3.2.9为防止现浇混凝土出现裂缝我项目部实行责任分工制。

3.2.10加强教育，提高操作工人职业道德素质。

3.3狠抓原材料质量控制

3.3.1 水泥选用泰州生产的海螺牌普通硅酸盐水泥，水泥细度的比表面积指标在350-380m2/Kg范围内，铝酸三钙含量要求在6%-8%范围内。待水泥温度降至常温后再使用。

3.3.2本工程粉煤灰选用扬州电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，根据试验，这种粉煤灰的需水量比为102%，根据招标文件要求，掺量9%，满足要求。

3.3.3外加剂选用南京博特产的PCA（Ⅰ）羧酸高性能减水剂和JM-SRA混凝土减缩剂。减水剂选用南京博特生产的PCA（Ⅰ）聚羧酸高性能减水剂，具有大减水，高增强，高保坍，和易性好，抗泌水、抗离析性能好，混凝土泵送阻力小、便于输送，混凝土表面无泌水线、无大气泡、色差小，碱含量低，不含氯离子、对钢筋无腐蚀性，混凝土28天收缩率较其它类减水剂降低20%以上等特点，掺量为胶凝材料用量的0.9%，减水率达28%。减缩剂选用南京博特生产的JM-SRA混凝土减缩剂，这是一种新型的减少砼收缩的混凝土外加剂，具有混凝土收缩变形小、一般28天混凝土干缩减少40~60%，60天干缩减少30~50%，自收缩60天可减少30%左右，不影响强度指标，适应性好，与其它各类减水剂有很好的相容性，对钢筋无锈蚀危害，通过外观对比观察，掺加减缩剂后，混凝土的粘稠度明显提高。

3.3.4粗骨料选用热膨胀系数小的玄武岩，可以有效的降低温度应力。产地为南京六和。采用反夹击二次破碎、多次过筛，大大减少了碎石中的针片状含量。级配采用二级配，5~25mm和16~31.5mm两种。经过检测，含泥量不得小于0.6%、泥块含量小于0.3%、针片状指标小于10%。

3.3.5砂子选用用赣江产的中砂，经检测5mm颗粒含量累计筛余小于5%，细度模数Mx=2.7-2.9，表观密度为2.50T/m3~260T/m3,含泥量小于于1.5%，泥块含量小于0.5%。

3.2.6拌合用水采用邵伯湖湖水，经检测，可以用于本工程。

3.3.7加强砂石等原材料的检测，对不合格的材料不用于本工程。

3.4优化配合比设计

3.4.1砼配合比设计原则

为满足水泥最小用量原则，在砼配合比设计过程中，粗骨料采用最大堆积的密度，尽量减少骨料之间的空隙。

为减少水泥用量，降低水化热，在胶凝材料中适当掺加粉煤灰。

为保证混凝土的抗裂性能，采用水胶比适当原则，为满足砼的泵送要求，又能减少用水量，采用高性能聚羧酸减水剂。

为有效减少砼收缩，提高砼的变形能力，在配合比设计时考虑掺加减缩剂。

3.4.2配合比设计

闸室墙体砼设计标号为C25，二期砼为C30微膨胀砼。经过设计和反复试验，闸室墙体配合比确定：水泥:粉煤灰：小石：大石：砂：水：减水剂：减缩剂为285：28：690：460：787：156：2.82：4.7。

3.5结构方面

3.4.1完善设计

根据闸室墙倒角施工经验，经过设计同意，对闸室墙立板水平钢筋进行了加密，闸室墙墙体水平钢筋间距由原设计200mm加密到140mm，有效限制了砼表面裂缝的产生。

3.4.2闸室墙体前墙与肋板分两次浇注，分缝位置在肋板加强角与肋板连接的部位。有效解决了变断面处温度应力分布不均匀的问题，限制了裂缝的产生。

四、裂缝控制效果

最后一段闸室墙于2010年10月份浇注完成，肋板于2011年3月份完成，经过观察，闸室墙未出现裂缝，墙体无渗透现象。

五、结束语

本工程采取的裂缝防治技术取得良好的效果，有效地对解决了扶壁式闸室墙裂缝控制这一施工难题。为今后扶壁式闸室墙裂缝治理提供了宝贵的经验和方法。

参考文献

【1】交通部第一航务工程局，港口工程施工手册，北京：人民交通出版社，1994.9

【2】中华人民共和国交通部，JTS257—2008，水运工程质量检验标准，北京：人民交通出版社，2008.12

【3】中华人民共和国交通部，JTS268—96，水运工程混凝土施工规范，北京：人民交通出版社，1996.10

作者简介：陈永刚 （1973-），男，山东新泰人，高级工程师