三线船闸工程扶壁式闸室墙立板裂缝控制技术

摘要：下文根据邵伯三线船闸工程扶壁式闸室墙立板极易出现墙体裂缝原因及采取相应防裂措施及裂缝控制效果进行论述。

关键词；扶壁式闸室墙立板；裂缝控制；施工工艺

一、工程概况

邵伯三线船闸工程闸室全长260m ,分为14个结构段，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，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

根据理论分析和以往工程建设的实践经验，由于结构特点、施工原材料、施工方案和工艺、施工养护等诸多因素的影响，扶壁式闸室墙立板极易出现墙体裂缝。究其原因主要有以下几方面：

1、结构特点

扶壁式闸室墙立板与肋板连接处应力集中过大，易使立板承受不均匀应力作用，造成破坏作用。同时地基的不均匀沉降，也容易造成闸室墙受力不均匀，产生不利的应力作用影响。

2、施工原材料方面

2.1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水泥容易引起混凝土开裂。

2.2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。骨料级配不良，骨料间空隙过大，骨料针片状含量大，混凝土单方用水泥量比较高，用水量增多容易造成混凝土的收缩增大，导致裂缝产生。

2.3使用的拌合水中有氯化物。

2.4外加剂、掺合料选择不当或使用不当，增大砼收缩。

3、施工工艺和过程控制方面

3.1混凝土搅拌时间不足，拌合物不均匀导致裂缝。

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。

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。

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。

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。

3.6模板漏浆、模板变形。

4、砼养护。砼早期养护不到位，收缩应变和水化热产生的热应变造成裂缝的产生。

三、采取的防裂措施

针对这一船闸工程建设中的顽疾，邵伯三线船闸工程多次专题召开专家审查会，分析研究闸室墙裂缝产生的原因，并从原材料、设计、施工方法、砼养护等多个方面提出裂缝控制措施。

3.1施工工艺方面

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为防止前墙收缩应力在变断面处引起裂缝，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。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，在浮式系船柱处设置后浇带，将20m长闸室墙分为两段，每段长9m，后浇带2m。

3.1.3闸室墙体分层

闸室墙体高11.9m，标高为-1.67～+10.23m,为减少水平施工缝，闸室墙体分两层施工。第一层：-1.67m ～+0.33m，高2.0m，闸室墙倒角及200mm高闸墙体；第二层：+0.33m～+10.23m，高9.9m,为闸室墙体第二层（墙体）。

3.2原材料控制方面

在原材料控制方面，在规范要求的基础上对原材料检测标准进一步提高。

3.2.1水泥应采用低水化热的普通硅酸盐水泥，性能指标必须符合GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》规范要求，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。本工程水泥选用低水化热的泰州海螺牌普通硅酸盐水泥。

3.2.2细骨料应采用质地坚固、粒径在5mm以下的岩石颗粒（砂），5mm颗粒含量累计筛余不得大于5%，细度模数Mx=2.7-2.9，表观密度大于2.50T/m3，含泥量不得大于1.5%，泥块含量不得大于0.5%。本工程细骨料选用赣江砂，具有沙粒均匀含泥量小的特点，经多次抽样检测，砂的含泥量均

3.2.3粗集料应采用质地坚硬清洁的碎石，技术指标满足《水运工程混凝土施工规范》中表3.3.1-1的规定要求，碎石最大粒径应为40mm，含泥量不得大于0.6%、泥块含量不得大于0.3%、针片状指标不得大于10%，要求检测粗集料碱活性。本工程粗骨料选用热膨胀系数比较小的南京六和产的玄武岩，可以有效的降低温度应力。

3.2.4外加剂根据工程施工要求选用匹配的外加剂，并进行水泥与外加剂的适应性试验。为了有效防治墙体裂缝，在闸室墙体砼中掺加了减水剂和减缩剂。

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。

3.2.5粉煤灰掺量不得超过水泥用量的10%，烧失量不得大于7%，需水量宜小于100%，等级宜为Ⅰ级，不低于Ⅱ级。本工程粉煤灰选用扬州电厂生产的二级粉煤灰，根据实验，这种粉煤灰的需水量比为102%，掺量9%，满足要求。

3.3配合比设计

3.3.1砼配合比设计原则

为提高砼的稳定性和抗裂性，在进行砼配合比设计时，采用最小水泥用量原则，在满足规范、标准及设计要求的前提下，尽量少用水泥。

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，本工程采用二级配，经过多次反复的对比，5~25mm和16~31.5mm的石子在含量各占60%和40%的情况下，自然堆积密度最大，因此，在经过多次试验后，本工程大小石用量分别为690kg和460kg。砂用量为787kg，砂率41%。

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，粉煤灰掺量为胶凝材料用量的9%。

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。减水剂掺量为胶凝材料的0.9%。

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。减缩剂主要是通过降低混凝土在水化干燥时水的表面张力来减少混凝土收缩，提高混凝土的抗变形性能。减缩剂掺量为胶凝材料的1.5%。

3.3.2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。

3.4设计强化

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100mm，有效限制砼表面裂缝的产生。

3.5施工过程控制

为了达到预期的裂缝防治效果，首先在开工前按照专家审查意见优化施工方案，召开技术交底会议，其次在施工过程中严格按照施工方案控制模板支立和钢筋绑扎，严格控制原材料进场，确保砼搅拌、运输、入仓、振捣等环节规范有序。

3.6砼养护

为保证浇注好的砼及时养护，有效避免因砼养护不到位造成的裂缝，本工程闸室墙砼采用了智能自动喷淋养护技术，并用土工布进行覆盖，确保24小时闸室墙全覆盖潮湿养护，养护用水经检测合格的邵伯湖水。

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28天。养护由专人负责，并要做好养护记录。

3.7创新施工工艺

根据专家审查会的认可以及设计单位的反复验算论证，在保证闸室墙整体性的情况下，将扶壁式闸室墙立板与墙后肋板进行分离式浇注，减小墙后肋板对立板的束缚，有效避免不均匀应力对闸室墙体的约束作用，从而避免了裂缝。

四、裂缝控制效果

通过各项保证措施的落实以及施工工艺的创新，邵伯三线船闸工程解决了扶壁式闸室墙立板易出现裂缝的难题。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，闸室墙至今未出现裂缝，墙体无渗透现象，闸室墙体砼无明显色差。

五、结束语

对扶壁式闸室墙裂缝控制这一施工难题，邵伯三线船闸工程规范施工，严格控制，保证原材料、施工方案、施工工艺、现场控制等方面的工作，着力在施工方法上进行大胆创新和尝试，将闸室墙立板和前墙进行分离式浇注，取得良好的效果，大大提高船闸工程的耐久性、安全性、经济性，同时为今后扶壁式闸室墙船闸工程提供宝贵的建设经验和方法。

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