沙漠输水箱型暗渠混凝土裂缝成因分析

王恒元

（甘肃省景泰川电力提灌管理局 景泰 730400）

1 工程概况

甘肃省景电二期延伸向民勤调水工程（以下简称民调工程），是一个跨流域调水工程，有钢筋混凝土箱型暗渠83.49km在腾格里沙漠修建，工程设计流量6.30m3/s，年调水量6100万m3。暗渠断面内尺寸为2.80m×2.20m，混凝土壁厚0.30m，上下八字贴角，暗渠每12m设一道伸缩缝。基础处理为开挖风积沙后将原基碾压，铺30cm砂砾石垫层碾压，再在上面浇筑10cm的C10混凝土垫层。配筋时为了克服沙漠软基变形，将暗渠横截面设计为超静定结构，纵向设计为静定结构，具体配筋为横截面设置内外侧双层钢筋，受力筋按φ12@20cm布置，纵向设水平分布筋φ8@20cm，八字贴角处设置斜坡贴筋φ12@20cm，在两侧墙底部各设受力筋3φ12，侧墙顶部各设2φ12构造筋。浇筑混凝土用的砂、石骨料由业主指定的料厂集中供给，分级配筛分冲洗，混凝土一般采用二级配，钢筋、水泥也由业主提供。浇筑混凝土模板采用特制的钢模台车，使暗渠施工工艺由原来分底板、侧墙、顶板三次浇筑成型变为一次浇筑成型，大大提高了施工进度。依据试验在混凝土中掺加了引气减水剂，基本克服了整体模板难以全部排出气泡的问题，同时也提高了混凝土的密实度。混凝土采用表面喷涂养护剂养护。沙漠施工条件恶劣，夏季炎热，冬季寒冷，昼夜温差大，夏季地表温度达70℃，冬季地表温度达-30℃。民调工程箱型暗渠在混凝土浇筑完成后，箱体出现了有规则的环向裂缝和不规则的水平裂缝，缝宽0.10～1.00mm，环向裂缝一般间距2m。

2 箱型暗渠混凝土裂缝成因分析

a.温度应力作用。钢筋混凝土箱型暗渠地处腾格里沙漠腹地，昼夜温差大，在阳光的照射下，外部混凝土表面温度达到70℃，内部温度为30℃，而混凝土的壁厚仅有30cm，因此温度应力变化是造成混凝土箱暗渠纵向以及水平裂缝的原因。

b.约束解除太快。钢筋混凝土箱型暗渠最快施工速度为每天浇筑一节（12m），卸模早，混凝土早期强度低，约束解除以后，混凝土内部应力释放，导致形成裂缝。

c.承重过早。钢筋混凝土箱型暗渠的混凝土浇筑，是连续进行的，通过已浇筑的上节暗渠向下节暗渠输送混凝土，施工中要求搭建3节悬空跑道，而实际施工中只有1节，使已浇筑混凝土箱型暗渠过早地承受混凝土运输车的碾压，导致形成裂缝。

d.干燥暴晒。暗渠混凝土施工一般都暴露在大气中，由于沙漠炎热，撤除模板后，混凝土表面水分失散快，再加上太阳暴晒，也是造成箱型暗渠混凝土裂缝的原因。

e.混凝土保护层偏小。混凝土箱型暗渠设计保护层内外侧仅有1.50cm，在施工中一般很难做到，实测外侧保护层在0.50～1.50cm之间，保护层小导致钢筋抗拉作用不能充分发挥，造成混凝土表面受拉，产生混凝土表面裂缝。

3 箱型暗渠混凝土裂缝处理

a.环氧基液涂护。民调工程在箱型暗渠混凝土裂缝的处理中，按裂缝宽度大小，采用不同的处理方法。对裂缝宽度小于0.50mm的采用环氧基液涂护，沿裂缝走向的10cm宽度刷涂环氧基液两遍。

b.预缩砂浆修补。对箱型暗渠混凝土裂缝宽度大于0.50mm的裂缝，采用预缩砂浆修补。

预缩水泥砂浆的配合比为：灰砂比：1∶2～1∶2.5；砂细度模数：1.8～2.0；水灰比：1∶0.30～1∶0.34；高效引气减水剂用量：0.65%×水泥用量。

预缩砂浆施工工艺为：先将砂和水泥干拌均匀，再掺含有高效引气减水剂的水拌3～4次，归堆放置30～60min。

现场鉴定砂浆适宜含水量的方法是：手捏砂浆能成团状，手上潮湿且无水分析出。

将箱型暗渠混凝土裂缝凿成“V”字形，铺填预缩水泥砂浆时分层用木锤捣实，反复压实压平，表面涂刷环氧基液两遍。

c.箱体淹埋。箱型暗渠混凝土裂缝处理以后，进行了通水检验，在箱型暗渠混凝土表面未发现局部渗水和潮片时，应及时将箱型暗渠两侧用风积沙淹埋，以减小温度应力的再次破坏；淹埋高度为箱型暗渠高度的2/3左右。

4 结语

在沙漠中成功修建如此长距离的输水工程在全国尚属首例。修建的钢筋混凝土箱型输水暗渠具有适应沙漠软基变形能力强、工程维修费用低、运行管理方便等优点。2009年调水8018万m3，超过设计规模，工程效益显著。