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(diào)水工程（以下簡稱民調(diào)工程），是一個跨流域調(diào)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(shè)計(jì)流量6.30m3/s，年調(diào)水量6100萬m3。暗渠斷面內(nèi)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(shè)一道伸縮縫。基礎(chǔ)處理為開挖風(fēng)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(shè)計(jì)為超靜定結(jié)構(gòu)，縱向設(shè)計(jì)為靜定結(jié)構(gòu)，具體配筋為橫截面設(shè)置內(nèi)外側(cè)雙層鋼筋，受力筋按φ12@20cm布置，縱向設(shè)水平分布筋φ8@20cm，八字貼角處設(shè)置斜坡貼筋φ12@20cm，在兩側(cè)墻底部各設(shè)受力筋3φ12，側(cè)墻頂部各設(shè)2φ12構(gòu)造筋。澆筑混凝土用的砂、石骨料由業(yè)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(yè)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(cè)墻、頂板三次澆筑成型變?yōu)橐淮螡仓尚?，大大提高了施工進(jìn)度。依據(jù)試驗(yàn)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(shí)度?；炷敛捎帽砻鎳娡筐B(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。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(dá)70℃，冬季地表溫度達(dá)-30℃。民調(diào)工程箱型暗渠在混凝土澆筑完成后，箱體出現(xiàn)了有規(guī)則的環(huán)向裂縫和不規(guī)則的水平裂縫，縫寬0.10～1.00mm，環(huán)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(yīng)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(dá)到70℃，內(nèi)部溫度為30℃，而混凝土的壁厚僅有30cm，因此溫度應(yīng)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(jié)（12m），卸模早，混凝土早期強(qiáng)度低，約束解除以后，混凝土內(nèi)部應(yīng)力釋放，導(dǎo)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(xù)進(jìn)行的，通過已澆筑的上節(jié)暗渠向下節(jié)暗渠輸送混凝土，施工中要求搭建3節(jié)懸空跑道，而實(shí)際施工中只有1節(jié)，使已澆筑混凝土箱型暗渠過早地承受混凝土運(yùn)輸車的碾壓，導(dǎo)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(hù)層偏小?；炷料湫桶登O(shè)計(jì)保護(hù)層內(nèi)外側(cè)僅有1.50cm，在施工中一般很難做到，實(shí)測外側(cè)保護(hù)層在0.50～1.50cm之間，保護(hù)層小導(dǎo)致鋼筋抗拉作用不能充分發(fā)揮，造成混凝土表面受拉，產(chǎn)生混凝土表面裂縫。

3 箱型暗渠混凝土裂縫處理

a.環(huán)氧基液涂護(hù)。民調(diào)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(huán)氧基液涂護(hù)，沿裂縫走向的10cm寬度刷涂環(huán)氧基液兩遍。

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

預(yù)縮水泥砂漿的配合比為：灰砂比：1∶2～1∶2.5；砂細(xì)度模數(shù)：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(yù)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(xiàn)場鑒定砂漿適宜含水量的方法是：手捏砂漿能成團(tuán)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(yù)縮水泥砂漿時分層用木錘搗實(shí)，反復(fù)壓實(shí)壓平，表面涂刷環(huán)氧基液兩遍。

c.箱體淹埋。箱型暗渠混凝土裂縫處理以后，進(jìn)行了通水檢驗(yàn)，在箱型暗渠混凝土表面未發(fā)現(xiàn)局部滲水和潮片時，應(yīng)及時將箱型暗渠兩側(cè)用風(fēng)積沙淹埋，以減小溫度應(yīng)力的再次破壞；淹埋高度為箱型暗渠高度的2/3左右。

4 結(jié)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(yīng)沙漠軟基變形能力強(qiáng)、工程維修費(fèi)用低、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。2009年調(diào)水8018萬m3，超過設(shè)計(jì)規(guī)模，工程效益顯著。