沙漠輸水箱型暗渠混凝土裂縫成因分析

王恒元

（甘肅省景泰川電力提灌管理局 景泰 730400）

1 工程概況

甘肅省景電二期延伸向民勤調水工程（以下簡稱民調工程），是一個跨流域調水工程，有鋼筋混凝土箱型暗渠83.49km在騰格里沙漠修建，工程設計流量6.30m3/s，年調水量6100萬m3。暗渠斷面內尺寸為2.80m×2.20m，混凝土壁厚0.30m，上下八字貼角，暗渠每12m設一道伸縮縫。基礎處理為開挖風積沙后將原基碾壓，鋪30cm砂礫石墊層碾壓，再在上面澆筑10cm的C10混凝土墊層。配筋時為了克服沙漠軟基變形，將暗渠橫截面設計為超靜定結構，縱向設計為靜定結構，具體配筋為橫截面設置內外側雙層鋼筋，受力筋按φ12@20cm布置，縱向設水平分布筋φ8@20cm，八字貼角處設置斜坡貼筋φ12@20cm，在兩側墻底部各設受力筋3φ12，側墻頂部各設2φ12構造筋。澆筑混凝土用的砂、石骨料由業主指定的料廠集中供給，分級配篩分沖洗，混凝土一般采用二級配，鋼筋、水泥也由業主提供。澆筑混凝土模板采用特制的鋼模臺車，使暗渠施工工藝由原來分底板、側墻、頂板三次澆筑成型變為一次澆筑成型，大大提高了施工進度。依據試驗在混凝土中摻加了引氣減水劑，基本克服了整體模板難以全部排出氣泡的問題，同時也提高了混凝土的密實度。混凝土采用表面噴涂養護劑養護。沙漠施工條件惡劣，夏季炎熱，冬季寒冷，晝夜溫差大，夏季地表溫度達70℃，冬季地表溫度達-30℃。民調工程箱型暗渠在混凝土澆筑完成后，箱體出現了有規則的環向裂縫和不規則的水平裂縫，縫寬0.10～1.00mm，環向裂縫一般間距2m。

2 箱型暗渠混凝土裂縫成因分析

a.溫度應力作用。鋼筋混凝土箱型暗渠地處騰格里沙漠腹地，晝夜溫差大，在陽光的照射下，外部混凝土表面溫度達到70℃，內部溫度為30℃，而混凝土的壁厚僅有30cm，因此溫度應力變化是造成混凝土箱暗渠縱向以及水平裂縫的原因。

b.約束解除太快。鋼筋混凝土箱型暗渠最快施工速度為每天澆筑一節（12m），卸模早，混凝土早期強度低，約束解除以后，混凝土內部應力釋放，導致形成裂縫。

c.承重過早。鋼筋混凝土箱型暗渠的混凝土澆筑，是連續進行的，通過已澆筑的上節暗渠向下節暗渠輸送混凝土，施工中要求搭建3節懸空跑道，而實際施工中只有1節，使已澆筑混凝土箱型暗渠過早地承受混凝土運輸車的碾壓，導致形成裂縫。

d.干燥暴曬。暗渠混凝土施工一般都暴露在大氣中，由于沙漠炎熱，撤除模板后，混凝土表面水分失散快，再加上太陽暴曬，也是造成箱型暗渠混凝土裂縫的原因。

e.混凝土保護層偏小。混凝土箱型暗渠設計保護層內外側僅有1.50cm，在施工中一般很難做到，實測外側保護層在0.50～1.50cm之間，保護層小導致鋼筋抗拉作用不能充分發揮，造成混凝土表面受拉，產生混凝土表面裂縫。

3 箱型暗渠混凝土裂縫處理

a.環氧基液涂護。民調工程在箱型暗渠混凝土裂縫的處理中，按裂縫寬度大小，采用不同的處理方法。對裂縫寬度小于0.50mm的采用環氧基液涂護，沿裂縫走向的10cm寬度刷涂環氧基液兩遍。

b.預縮砂漿修補。對箱型暗渠混凝土裂縫寬度大于0.50mm的裂縫，采用預縮砂漿修補。

預縮水泥砂漿的配合比為：灰砂比：1∶2～1∶2.5；砂細度模數：1.8～2.0；水灰比：1∶0.30～1∶0.34；高效引氣減水劑用量：0.65%×水泥用量。

預縮砂漿施工工藝為：先將砂和水泥干拌均勻，再摻含有高效引氣減水劑的水拌3～4次，歸堆放置30～60min。

現場鑒定砂漿適宜含水量的方法是：手捏砂漿能成團狀，手上潮濕且無水分析出。

將箱型暗渠混凝土裂縫鑿成“V”字形，鋪填預縮水泥砂漿時分層用木錘搗實，反復壓實壓平，表面涂刷環氧基液兩遍。

c.箱體淹埋。箱型暗渠混凝土裂縫處理以后，進行了通水檢驗，在箱型暗渠混凝土表面未發現局部滲水和潮片時，應及時將箱型暗渠兩側用風積沙淹埋，以減小溫度應力的再次破壞；淹埋高度為箱型暗渠高度的2/3左右。

4 結語

在沙漠中成功修建如此長距離的輸水工程在全國尚屬首例。修建的鋼筋混凝土箱型輸水暗渠具有適應沙漠軟基變形能力強、工程維修費用低、運行管理方便等優點。2009年調水8018萬m3，超過設計規模，工程效益顯著。