摘要：文章通过长期的实际管理工作经验，着重在水工混凝土结构设计、原材料的选择及检验、现场配合比确定、浇筑与振捣施工以及结构变形控制等方面对水工建筑混凝土结构设计及其施工质量控制进行了一些阐述，可供同行参考。
关键词：水利工程；混凝土；设计；施工质量控制
前言
在水工建筑结构设计阶段，除考虑建筑物的功能、安全和经济外，还应注意美观。比如一般枢纽布置就要求布局紧凑、均衡和对称。水利建筑本身作为一门跨专业的学科，工程往往由水利工程师担当设计，使用功能、耐久年限才是应该重视的大问题。所以也就要求在施工质量控制上做到切实、认真；高质量地进行水利工程建设已势在必行。
1 水工混凝土结构设计基础
1.1水工混凝土结构极限
水工混凝土的结构极限可以分为承载能力与正常使用两种极限状态。水工混凝土的承载力极限状态是指结构材料强度超过了破坏的最大承载力，或由于变形严重而导致的不能继续承载。在使用水工建筑作为挡水结构时，要将受压破坏极限值来作为设计根据。设定最低的应力限值，使最大的拉力要低于此值。所以在水工混凝土结构设计中要确定好应力约束极限状态，来测定混凝土的不连续点，减少裂缝的产生。
1.2 裂缝的控制
裂缝控制是水工混凝土结构设计中的重要环节。水利工程中，多数结构都是受裂缝要求控制，而不只是承载力的控制。要通过一些办法来减少裂缝的出现。要确定出容许裂缝的宽度，要根据当地的潮湿环境、荷载性质以及水压力的变化等参数来进行确定，综合考虑。一般而言，不同的安全等级的水工建筑，耐久性指标也会不同。现代工程中，裂缝的控制适用于一些标准弯拉构件上，在水工建筑结构中多数使用的是非常规的杆件，所以如何控制好裂缝的宽度是水工混凝土结构设计中的难点与要点。对裂缝的设定要根据钢筋混凝土构件的裂性评估后结论，根据断面的作用力变形情况所导致的裂纹开度制定相应的标准。另外，要注意在实际的使用中，混凝土与钢筋的极限状态来进行设计。
1.3 以水闸为例的伸缩缝预留
水闸结构相对简单，一般由水工结构与建筑结构两部分组成。首先关于闸板的伸缩性设计，水闸的结构分为上产的机房与桥头，在水闸设计规范中，对分段的长度有着一定的要求，土基的分估长度约30m。
当建筑物较长时，为了因为气温原因导致的裂缝，需要在以下2种情况中使用：
1）建筑物长期不符合相应的标准。建筑结构类型发生了较大变化。
2）建筑平面丰富复杂。
从整体上看，下部的结构主要是为了上部的结构的可靠性，伸缩缝可以在下部与上部同时设置，当上部的结构长度不符合要求时，上部构件完全可以整体结构。
2水闸设计问题
水闸工程设计在水工混凝土结构设计中也是非常重要的环节。在水利工程应用中，水闸使用多，它的排水与止水都将决定着水工建筑的使用寿命。所以要对水工建筑的消力池排水孔、侧墙排水孔以及止水伸缩缝等问题进行细致研究。
2.1 消力池排水孔设计
消力池底部的排水孔关系到水闸排水的问题。在水平护担的后半部设定排水孔的目的是将底部的渗透压力降低一定程度，排水孔下方应该铺设滤层。水流在流出闸后，会流入到消力池的底板上，将会在陡坡的末端与底板的交接处形成收缩水深，这时的动能与流速都会很大，如果在这样的位置设置排水孔，通过细粒结构在底部的作用，受到低压强与高流速的影响，有可能会从孔中吸出，长久下去，将会把底板底部完全掏空。所以为了让底板下面的水量可以从垂直排水孔中排出，应该在后半段设置垂直排水孔，从而减少渗透压力作用。
2.2 侧墙排水孔
为了排出渗水，要在单向的水流闸口下游的侧墙与护坡上设置排水孔，并配有反滤层。同时为了避免侧墙渗露，增强抗冲的能力，可以在进口侧墙的位置同时设置有排水孔。让上游的水直接通过孔渗到墙的后面。
2.3 止水伸缩缝
对于多空间的闸室底板需要沿着垂直水流的方向分段，设置沿水流方面的永久缝，这些是为了避免混凝土的干缩、地基沉降以及温度引起的裂缝等对水工混凝土结构的影响。在水利建筑水闸工程中，止水伸缩缝会因为材料、设计的原因出现渗漏的问题，这大多数是由于施工引起的问题。
所以在现场施工过程中，要对水泥渣、油渍进行清理干净，否则将会导致与混凝土的结合达不到要求，出现渗漏的问题。所以要将模板上的脱模剂安排在模板安全的前面，同时注意要在工作面外进行。为了避免止水片上出现针孔等问题导致止水缝发生渗漏的问题，在安装时，要确保它的性能、规格满足设计要求。除此之外，需要注意的是止水缝如果采用与母材相似的材料进行焊接时，要保证焊接质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果因为混凝土的振捣导致的混凝土浇筑不良，会对工程产生影响，所以需要谨慎进行振捣，操作人员要具有一定的经验。由于混凝土有着良好的和易性，来保证与振捣密实相符合。止水伸缩缝渗漏以预防为主要，规范操作。
3 混凝土材料的选择及检验
混凝土结构的主要材料包括有碎石、砂、水泥、外加剂等。在确保水工混凝土结构的施工质量，选用相应的混凝土原材料前，一定要对其进行试验检验，只有所有的技术性能指标均满足设计和规范要求才能采用；当碎石骨料中含有过量有害物质时，则会影响水泥的水化反应，降低混凝土构件的强度，减弱骨料与水泥胶体的粘结。
在混凝土搅拌施工过程中，还要求质量控制管理人员根据现场测定的结果及时对原材料的配比进行调整。如在现场采用干炒法快速确定砂子的含水率，并及时根据现场测定的含水率及时调整混凝土配合比中的实际用水量和集料配比。
4 混凝土现场配合比的确定
水工结构作为国家基础建设中重要的组成部分，针对其特殊使用功能的设计，也将成为水工结构设计功能正常实现的保障。基于功能的结构设计以安全一经济为评价标准，安全性是指结构设计功能在使用过程中能够正常运行的可靠程度；结构经济性是考虑结构在整个功能使用期间的所有费用和损失之和。
影响混凝土原材料配合比变化而导致混凝土结构强度变化过大的主要因素是细骨料砂子含水率、含泥量的变化和碎石含粉量的影响：
4.1混凝土原材料施工配合比的换算。在混凝土搅拌拌现场，各级碎石骨料中普遍含有一定量的超粒径颗粒，而且骨料的含水量通常都会比饱和面干状态要高的多。因此，应根据现场实测骨料的粒径变化范围及砂石表面的实际含水量，将试验配合比换算为混凝土现场施工配合比。
4.2混凝土施工配合比调整。由于混凝土施工易受现场其余条件的影响，根据混凝土在试验室里确定的设计配合比配置的混凝土，其和易性难于实际施工条件完全适合，其现场塌落度也会随之改变。为确保水工建筑结构的混凝土和易性并满足现场施工条件的要求，在保持水灰比不变的条件下，应对混凝土含水率及其用水量进行相应的调整。
5 混凝土浇筑与振捣施工
5.1 混凝土浇筑
水工建筑混凝土结构施工，经常是大体积混凝土的浇筑。正式浇筑施工前，应科学地设计施工组织规划，将混凝土按一定面积、顺序和走向，分层、分段地进行浇注施工，同时应确保不会留下明显的施工缝。
（1）大体积混凝土结构（如墩台等）应分区，分层浇注，每层混凝土的浇注厚度应控制在振捣深度范围内，确保在下层混凝土初凝前结束其上层混凝土的浇筑施工，一般情况下，水工建筑结构的混凝土分层浇筑厚度不超过30cm。
（2）长条的混凝土结构（如挡土墙等）的浇筑施工，应分段、分层进行，以确保每段混凝土结构均满足浇筑要求，一般情况下，分段浇筑长度控制在10～15 cm 为宜。
（3）无论混凝土结构是按什么形式浇筑，混凝土的浇筑施工应一次性连续完成：如果浇筑施工过程中的间断时长超过了初凝时间，则必须严格按施工缝要求处理接缝位置。
5.2 混凝土振捣
水工混凝土结构浇筑施工时，结构构件的任何部位都应当振捣充分，不得漏振，可从以下几个方面进行质量控制：
（1）如采用插入式振捣器进行振捣施工，插入深度应不超过振捣器作用半径1.5倍的范围内，不可留有死角。
（2）采用插入式振捣器振捣施工时，插入深度应控制在距模板距离保持在50～100cm左右为宜，防止模板接触振捣器并与之产生共振影响混凝土结构的质量：上下层混凝土分层浇筑后，在振捣上层混凝土时，振捣棒的插入深度也应进入下层混凝土50cm 左右，以确保上下层混凝土的连续整体性。
（3）采用平板式振捣器进行施工时，应将待振捣的混凝土平面充分覆盖，每次移动时应重叠振捣100cm左右。
（4）采用附着式振捣器进行施工时，振捣位置和次序应根据结构模板的架设情况和振捣器性能来布置，并进行相应的试验进行测试和调校。
6 结束语
总之，水工混凝土结构设计及其施工是水利工程建设过程中的一个重要环节，其实就是将设计及施工过程中的各个环节有机联系起来，在严格检验、及时调整、重点控制、安全操作的基础上进行，做到防患于未然，使水工混凝土结构的质量获得有效保障。
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论文作者:莫硕秋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/16
标签：混凝土论文; 水工论文; 结构设计论文; 结构论文; 水闸论文; 裂缝论文; 混凝土结构论文; 《基层建设》2017年第18期论文;