青海省三江水电开发股份有限公司
摘要：我国的水工建筑物数量非常多，在世界上居于前列，水工建筑物在长久的使用过程中，会受到各种各样不同程度的破坏，给国民经济的发展造成了重大损失。该文从水工建筑物的破坏原因进行分析，探讨相应的防治措施，以加强对水工建筑物的日常维护，防止水工建筑物破坏的扩大，减少国民经济的损失。
关键词：水工建筑物；破坏；防治措施
我国是全球建坝数量最多的国家。在日常的使用过程中，由于各种环境因素和管理方面的失误，水工建筑物会遭受各种各样的破坏，对人们的生产生活造成不必要的麻烦，也对我国国民经济的发展造成损失。据统计资料显示，我国累计溃决的各类水库已高达3.4%，约有85%溃坝的高度低于20m。其中，40m高的堤坝溃决的数量很少，50m以上的堤坝基本没有溃决。该文对水工建筑物的三种主要的破坏原因进行分析，并探讨相应的防治措施。
1、水工建筑物施工作业中的基坑开挖
在水工建筑物的基坑开挖过程中，首先要对水工建筑物的整体进行设计，根据施工方案，在纵横两个方向设置好建设的轴线，以方便施工作业。同时，要在建筑物工程的周围设置两个以上的临时水准点，提高施工作业的精准度，保证工程质量。基坑开挖要根据施工要求进行，不能随意改变工程施工设计图。建筑物基坑开挖时，可按照1：1的比例放坡，以减缓建筑物的整体倾斜程度，减少施工难度。再者，由于基坑开挖会受到天气等因素的影响，如果停工之后要设置保护面，在返工之后，首先要清除基坑中的淤泥和杂物，才能继续施工。在机械开挖时，不能直接挖到工程设计的高程，基坑的底部应预留20cm的人工清除量。由于土壤中可能存在着地下水，因此要事先设置集水坑，方便架泵排水。
2、水工建筑物的磨蚀破坏
2.1 磨蚀破坏产生的原因
根据水工建筑物多年建造经验和对其损坏原因进行分析，在泥沙含量较大的高速水流中，水工建筑物大都存在着泥沙的磨损问题。再者，由于水工建筑物的磨损一般是在水下部位，维修施工作业更加困难，工程维修需要大量的时间和金钱投资，并影响了建设工程的日常使用。水工建筑的磨蚀破坏是由于含沙的水流在高速流淌时对水工建筑物的损坏，而水工建筑物自身的抗磨蚀能力就决定了其磨蚀损坏的程度。再者，由于水流的速度受到季节变化的影响，水流大小对水工建筑物的磨蚀破坏也会受到影响，其磨蚀破坏的程度会根据水流的变化产生一定的惯性作用。
2.2 磨蚀破坏的防治措施
（1）优化水工建筑物的工程设计。首先，要对水工建筑物的整体结构进行设计，在工程体型和布置上增强水工建筑物的抗磨蚀能力。尽量减少过流部分的建筑物长度，采用表孔泄洪的方式更为有效。其次，对消力池进行抗磨蚀设计，通过模型试验，选择合适的消力池。对消力池进行巩固设计，加厚消力池的厚度以增强其抗磨蚀能力。再者，对该水域的水电站设计进行改进，对引水管等引水排水设备进行设计加工，以增强其抗磨蚀能力。
（2）要加强对水工建筑物的现场施工管理工作。水工建筑物的现场施工作业，可以总结出相关的经验和教训，对水工建筑物的磨蚀破坏情况进行分析，在施工作业环节予以充分注意。
（3）对已破坏的水工建筑物，应及时进行维修，防止破坏扩大而耗费更多的人力、物力和财力。在水工建筑物的日常使用过程中，应做好日常的维修检查工作，及时发现水工建筑物的破坏情况，以减少更大破坏的产生。
3、水工建筑物的空蚀破坏
3.1 空蚀破坏产生的原因
空蚀指的是当空泡破灭时会产生很大的瞬间压强，而当破灭产生于水工建筑物的表面时，由于水流中的空泡有很大的压强，对水工建筑物形成了力的冲击，从而导致水工建筑物表面的破坏。
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在多年的建设施工实践中，对水工建筑物的空蚀破坏原因逐渐有了更深的认识：空泡及微射流的共同作用所产生的结果。如前所述，空泡自身在水流的作用下可能产生很大的压强，在经过水工建筑物时作用于其表面，从而对水工建筑物形成了一个强有力的冲击作用。而微射流则通过连续的敲击作用于水工建筑物的表面，在连续不稳定的作用力之下，可能对水工建筑物产生不同程度的破坏。在空蚀冲击和微射流冲击两种力的相互作用下，水工建筑物的表面容易造成破坏。
3.2 空蚀破坏的防治措施
如前所述，水工建筑物的空蚀破坏主要是由于建筑物本身与空泡、微射流之间的相互作用力而形成的，因此，在空蚀破坏的防治过程中，要注意建筑材料的抗空蚀破坏的能力、水流中的空泡的作用力及微射流的作用力的大小。空蚀破坏的防治措施有以下三点：
（1）提高水流的空化数，减弱甚至消除其破坏程度。可以通过改善易受空蚀材料的性能特点，减少受空蚀的可能。合理规划过流壁面的体型，可以采取典型的消能工体型设计和有溢流堤面的体型设计，增强过流壁面分布压强值，以提高其抗空蚀破坏的能力。其次，对水工建筑物的表面进行处理，减少凹凸不平的现象，增加表面的平整度，以减少水流的冲击作用力。再者，应对水工建筑物不同型号的消能工进行分析，提高消能工的运行效果。同时，要加强对工程运行的管理，改善水工建筑物的运行条件，合理规划布局，避免不合理的工程运行状况。
（2）削弱水流对工程过流壁面空蚀作用力。主要有两种方式，一是改变水流的物理性质和化学性质，通过人工掺气的方式，将不同成分的物质掺入水流中，降低水流的作用力。二是改变水工建筑物的工程设计结构，设置闸墩，以减少游移型空泡的破灭转移到过流壁面之外，降低水流对水工建筑物的空蚀破坏能力。
（3）改变工程设计方法，增强水工建筑物的抗空蚀能力。水工建筑物空蚀破坏的防治不仅要求削弱水流对工程过流壁面的空蚀破坏，还要求不断通过技术创新，提高过流壁面自身的抗空蚀破坏能力。在过流壁面的材料选择上，应选择性能较高或者弹性较大的建筑材料来建造水工建筑物，以增强其抗空蚀破坏能力，减少水工建筑物的空蚀破坏。
4、水工建筑物的冻融破坏
4.1 冻融破坏产生的原因
水工建筑物的冻融破坏主要是外界的环境因素造成，气候的冷暖变化对水工建筑物的地基造成影响。地基在气候变化过程中的冷暖收缩与扩张，会产生很大的作用力，地基横向纵向收缩与扩张力的大小，对水工建筑物的表面也会造成不同程度的破坏。在长久的热胀冷缩作用力中，水工建筑物的破坏严重。
4.2 冻融破坏的防治措施
冻融破坏的防治措施主要有结构措施和地基处理措施两种。
（1）结构措施。如前所述，在冻土区的水工建筑物建造中，通常采用的是柱式、桩式、墩式的基础桥梁结构。从桥梁的安全性出发，保证水工建筑物在融沉或者冻胀作用下不至于发生变形。因此，在冻土区的地基建造上，可以将地基建造在冻土层以上，减少气候的冷暖变化对地基结构的影响，以消除建筑物底部的冻胀应力，有效防止建筑工程的冻融破坏。
（2）地基增温与加固措施。可以采用保温法以及强夯压实法两种方法减少冻融破坏。在水工建筑物的工程施工中，可以在其周围设置一个隔热层，增强建筑物的保温效果，也可以减轻地基的冰冻危害程度，有效防止水工建筑物的冰冻破坏。强夯压实法的方法指的是通过对地基土壤的加固施压措施，将冻土区的地基土干密度压实至大于等于1.7t/m，通过压实地基土地的干密度，加强土地自身的保温效果，有效控制地基热量的流失，减少冻融破坏对水工建筑物的破坏。
5、结语
水工建筑物在其运行期间，遭受着各种各样因素的破坏，不仅对水工建筑物的日常运行造成影响，还给国民经济造成了巨大的损失，对人们的生产生活带来不便，我们要不断的提高水工建筑工程的施工方法。
参考文献：
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[2]姚建平.浅谈混凝土水工建筑物的维护管理[J].企业导报，2012，（14）：282.
[3]陶洪辉.论混凝土坝水工建筑物的维护管理[J].企业科技与发展，2008（02）
论文作者:祁志平
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期供稿
论文发表时间:2016/1/12
标签：水工论文; 建筑物论文; 水流论文; 地基论文; 作用力论文; 基坑论文; 作业论文; 《基层建设》2015年18期供稿论文;