孟杰

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計與施工質(zhì)量監(jiān)理控制探析

孟杰

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

在水利工程設計中，水工建筑多采用混凝土結(jié)構(gòu)。水工混凝土結(jié)構(gòu)超過最大承載力將發(fā)生變形，導致裂縫。由于水工混凝土結(jié)構(gòu)自身特點，選用不同材料對水工混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量將產(chǎn)生不同影響。因此，有必要加強對水工混凝土結(jié)構(gòu)與材料的設計與研究，從施工監(jiān)理角度和質(zhì)量控制上提出合理的改進對策和建議。

水工建筑；混凝土；結(jié)構(gòu)設計；質(zhì)量控制

1 引言

水工混凝土結(jié)構(gòu)設計與施工質(zhì)量控制是保障水利工程建設安全性、穩(wěn)定性、可靠性的關鍵環(huán)節(jié)。由于混凝土結(jié)構(gòu)是由砂、石、水泥等材料構(gòu)成，其不同材料的性能參數(shù)決定了混凝土結(jié)構(gòu)的最大承載力。水工混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，需要通過科學的檢驗、測試進行優(yōu)化。如水泥的水化反應多與組成碎石灰中的有害物質(zhì)超標有關，碎石灰中的有害物質(zhì)超標影響混凝土的結(jié)構(gòu)強度，降低水泥與骨料的粘結(jié)性；在混凝土攪拌中，對于材料的配比需要進行試驗，特別是砂子的含水率要采用現(xiàn)場干炒法來測定。

2 水工混凝土結(jié)構(gòu)極限及裂縫控制

水工混凝土結(jié)構(gòu)設計中，水工混凝土結(jié)構(gòu)極限包括承載力和正常使用兩種狀態(tài)。

承載力極限，是指水工混凝土結(jié)構(gòu)所能承受的最大破壞強度。擋水結(jié)構(gòu)設計，要將受壓破壞極限值作為結(jié)構(gòu)設計基礎，來確定應力約束極限狀態(tài)，避免裂縫產(chǎn)生。

對應用于水工工程的混凝土結(jié)構(gòu)來說，裂縫要求除應考慮承載力的控制外，還要對容許裂縫寬度、工程環(huán)境、荷載、水壓等參數(shù)變化進行綜合考慮。通常情況下，對于不同等級的水工建筑，其耐久性指標存在差異性。

裂縫控制主要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂性評估為依據(jù)，根據(jù)斷面的作用力變形來設定裂紋開度標準。

對于不同水工工程而言，在限裂驗算可靠性分析上，根據(jù)不同情況來進行雙重保證處理。當彎矩不大于開裂彎矩，不需用進行限裂驗算；當彎矩大于開裂彎矩且彎矩不大于荷載標準的開裂彎矩標準值時，則要求在荷載標準及開裂標準值下的裂縫寬度不大于開裂標準值下的裂縫寬度；當荷載標準的彎矩小于荷載標準的開裂彎矩標準值時，則需要在荷載標準及開裂標準值下的裂縫寬度小于開裂標準值下的裂縫寬度。

3 水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)變形控制

對于水工混凝土結(jié)構(gòu)設計，不僅要關注其強度，還要結(jié)合水工建筑工程環(huán)境，特別是對水下環(huán)境的分析，以提升混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命和穩(wěn)定性。裂縫是水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)的主要問題，對混凝土結(jié)構(gòu)變形進行防范，一方面做好水工結(jié)果的構(gòu)造設計，對相應變形縫進行科學設置，精確計算結(jié)構(gòu)受力，尤其是在特殊情況下的超載、維修等方面的斷面驗算；另一方面對原材料、半成品進行質(zhì)量控制，合理調(diào)配水泥、砂、石粉、泥土的比例，依照現(xiàn)場地質(zhì)勘測實際來進行換算和優(yōu)化；再者是對于水工工程施工進行嚴格監(jiān)理，做好施工過程中的旁站監(jiān)督，對施工的分層、分區(qū)、分段、澆筑、振搗等方法進行試驗，確保整個施工過程的科學性。如在振搗監(jiān)理中，對于混凝土的密實度進行檢測，控制振搗器與模板的間距，避免模板變形誘發(fā)漏水漏漿問題。

4 水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制

水工建筑的混凝土施工應從施工工藝、施工材料的質(zhì)量控制上加以改進。在檢驗方法上，要選擇目視檢測、機械檢測、手檢等；在原材料質(zhì)量檢驗上，進行實驗室檢測、抽檢、精確試驗等。

4.1 原材料質(zhì)量控制

對原材料主要是砂、石、水泥、水等材料的質(zhì)量控制。水泥強度變化影響混凝土強度；石頭粗、細骨料直徑變化也影響混凝土的級配變化，進而影響混凝土的和易性和含水量。因此，在施工監(jiān)理過程中，要對水工工程材料的質(zhì)量、配合比等進行控制。在檢測方法上，以隨時抽檢的方法進行質(zhì)檢，并從關鍵施工環(huán)節(jié)，就原材料標準進行檢驗，提升原材料質(zhì)量，保障混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。

4.2 對水工混凝土澆筑進行質(zhì)量控制

從水工工程結(jié)構(gòu)施工實踐來看，不同原材料的配合比、混凝土澆筑施工振搗方式都會影響混凝土的強度等指標。為此，在保證混凝土澆筑質(zhì)量上，主要從兩方面進行控制。

4.2.1 混凝土配合比控制

根據(jù)不同水工建筑工程混凝土設計標準及要求，在進行混凝土配合比設定中，需要根據(jù)原材料性能特點進行科學試驗，并選擇相應標準。如對于骨料進行抽檢，明確其徑粒大小，并保持面干、飽和；然而，在實際施工中，很多骨料存在超遜徑問題，且含水量也超過標準。因此，在進行混凝土配合比換算時，要結(jié)合砂石、骨料的抽檢結(jié)果進行換算。依照“（該級超徑量＋該級遜徑量）-（上一級遜徑量＋次一級超徑量）＝調(diào)整量”來進行調(diào)整。另外，在對混凝土配合比進行控制時，還要結(jié)合當?shù)貙嶋H施工環(huán)境、運輸距離、運輸方式等條件的差異性，適當調(diào)整用水量。在水工素混凝土、少筋混凝土結(jié)構(gòu)設計中，坍落度控制在3～5cm，配筋率超過1%鋼筋混凝土，坍落度控制在7～9cm；對于泵送混凝土，坍落度控制在10～14cm，初凝時間不能低于4h。

4.2.2 和易性控制

混凝土的和易性，是針對混凝土拌合物的整體性狀進行描述的，當和易性較差時，會出現(xiàn)振搗不實、離析等問題；當和易性較好時，混凝土振搗穩(wěn)實，幾乎沒有離析現(xiàn)象，且具有較好的均質(zhì)密實性。由于水工環(huán)境的特殊性，對于混凝土和易性要求較高，在施工過程中，多選擇低坍落度、低水量來進行控制，多從振實工藝上來實現(xiàn)。另外，為提升水工工程混凝土質(zhì)量，還需要從保水性、可塑性、粘聚性等方面調(diào)整。

4.2.3 振搗控制

由于水工建筑結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑體積較大，現(xiàn)場監(jiān)理中，需要結(jié)合不同澆筑部位，設計合理的施工組織方案，特別是先后次序、施工走向、澆筑面積、分段、分層方法等，都是防范工程出現(xiàn)裂縫的關鍵點。通常情況下，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，多采用分層分段分區(qū)澆筑，從混凝土澆筑厚度上進行嚴格控制，而振搗工藝控制是保障混凝土初凝厚度的重中之重。一般情況下分層澆筑厚度不高于30cm。在分層澆筑施工中，要保持施工的連續(xù)性，避免中斷，特別是對于中斷時間超過初凝時間的，需要對接縫進行處理。另外，在振搗控制上，一是做好振搗器插入間距的控制，避免與模板接觸；二是在平板式振搗中，要注重全面覆蓋，且在移動中要做重疊振搗；在確定振搗位置、順序時，要結(jié)合模板結(jié)構(gòu)、振搗器性能進行調(diào)校和測試。

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孟杰（1986-），男，2012年畢業(yè)于河海大學水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2016-09-16；

2016-10-19