陳尚橋

摘 要：水利工程的建設(shè)簡單來講就是對水工建筑物的建設(shè)過程，水工建筑物的類型主要包括水閘、渡槽、溢洪道等幾種，通過各種設(shè)施的相互配合和作用來實現(xiàn)對地表水的調(diào)度和控制。因此在水利工程中，為了避免洪澇干旱等災(zāi)害的出現(xiàn)，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計就顯得尤為重要。同時水利工程也是一項規(guī)模較大、建設(shè)工期長、工程質(zhì)量和使用年限有著一定要求工程，在這個過程中混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計會直接影響到水利工程的施工進(jìn)度和總體質(zhì)量。其中混凝土結(jié)構(gòu)的耐用性、持久性和設(shè)計的合理性等問題都是在水利工程中必須解決的，基于此，本文對水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計策略展開了分析。

關(guān)鍵詞：水利工程 混凝土結(jié)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計 策略分析

本文首先對水利工程的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行了簡單介紹，進(jìn)而講述了水利工程中混凝土的結(jié)構(gòu)特點以及混凝土的結(jié)構(gòu)應(yīng)用。從實際案例進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)在水利工程混凝土設(shè)計中存在的問題主要有材料問題、工程準(zhǔn)備問題、設(shè)計問題和襯砌滲漏等問題。文章的最后部分再根據(jù)前文中羅列的種種問題給出有針對性的解決方案，以期總結(jié)出一個科學(xué)合理且全面的水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計策略方案。要想控制水利工程的總體質(zhì)量，對混凝土的設(shè)計不斷進(jìn)行優(yōu)化，就需要從材料和技術(shù)入手，把握好設(shè)計和施工過程中的每一步，從而全面提升水利工程的工程質(zhì)量。

1.水利工程的混凝土結(jié)構(gòu)

1.1水利工程的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)要求

水利工程建設(shè)的目的，是為了對水資源進(jìn)行控制和保護(hù)，當(dāng)洪澇和旱災(zāi)即將來臨時及時調(diào)配地表水和地下水，以避免災(zāi)難的發(fā)生。水利工程的特點是建設(shè)施工的周期長、工程量巨大、工程規(guī)模涉足龐大，因此在水利工程的建設(shè)過程中往往會遇到許多的問題和困難。近些年來隨著混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展，將混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用在水利工程中為工程的建造提供了諸多便利，水利工程的質(zhì)量也有了明顯的提升。但目前來看，水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計還沒有達(dá)到很高的水平，其中仍存在一些問題需要研究人員在研究過程中有技術(shù)性的突破，才能更好地把控水利工程中的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1.2水利工程中混凝土的結(jié)構(gòu)特點

相較于其他工程中的混凝土結(jié)構(gòu)，水利工程中的混凝土結(jié)構(gòu)具有尺寸大、跨度小、數(shù)量多、配筋率取值較小等特點。從技術(shù)上來說，體積越大的水工混凝土結(jié)構(gòu)，其水泥的熱化比也較大，這也就意味著當(dāng)外界的溫度發(fā)生變化時，混凝土產(chǎn)生裂縫的幾率也更大，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計上就需要設(shè)置更多的溫度鋼筋。在水利工程中，不止有地表混凝土結(jié)構(gòu)，還會有水下混凝土結(jié)構(gòu)，在水下的混凝土長期浸泡在水中，水中的微生物和酸堿鹽等會對其造成腐蝕，水中雜質(zhì)的沖擊也會對混凝土的結(jié)構(gòu)造成沖擊，因此水下混凝土的耐久性和壽命難以得到保障。我國水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計還不夠完善的原因是在該工程中還有許多無法預(yù)算和預(yù)估的地方，在設(shè)計的過程中也就無法有針對性地對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改良處理，工程的質(zhì)量也會大打折扣。

1.3混凝土的結(jié)構(gòu)應(yīng)用

在我國的許多大型水利工程中都有應(yīng)用到混凝土結(jié)構(gòu)，其中較為知名的就有三峽水電站和南水北調(diào)大工程。隨著環(huán)境的改變和地形地貌的不同，水利工程的質(zhì)量要求也越來越嚴(yán)格，混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性難以滿足工程的需求和需要，尤其在一些地勢復(fù)雜或環(huán)境惡劣的地區(qū)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性更直接影響到整個工程的質(zhì)量。為了保證水利工程的總體質(zhì)量，就必須在發(fā)展的過程中不斷對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，讓其在水利工程中發(fā)揮積極有效的作用。

2.水利工程混凝土設(shè)計中存在的主要問題

2.1混凝土材料問題

組成混凝土結(jié)構(gòu)的材料一般包含有水泥、碎石、砂等，混凝土材料的配比問題對混凝土的質(zhì)量有著直接的影響，配比不合理極易造成混凝土表面出現(xiàn)孔洞、麻面或氣泡，混凝土的質(zhì)量就無法得到保障。不合理的材料配比會使混凝土在攪拌過程中出現(xiàn)離析、干硬、攤鋪過厚或漏震等情況，所生產(chǎn)出來的混凝土也不能滿足工程的使用要求。

2.2工程建筑準(zhǔn)備工作中的常見問題

水利工程的工程量大，需要注意的細(xì)節(jié)繁多，在正式施工前不僅要對水利工程建設(shè)的具體位置進(jìn)行勘察和勘探，還要對地質(zhì)條件、水文條件等各項內(nèi)容都有全面的了解。在許多工程中，由于工作人員的準(zhǔn)備工作不夠細(xì)致，導(dǎo)致在設(shè)計不合理，在正式施工過程中也會出現(xiàn)許多問題而導(dǎo)致工程進(jìn)行受阻。

2.3岔管設(shè)計不合理

岔管設(shè)計在水利工程混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計中是較為復(fù)雜的工程之一，不及設(shè)計難度比較大，施工技術(shù)的難度也比較高。在進(jìn)行岔管設(shè)計時，首先要選擇合適的岔管方式和材料，以避免后期岔管出現(xiàn)開裂或損壞現(xiàn)象。雖然目前在岔管的設(shè)計上有一套較為可行的通用方案，但每一個水利工程的特征、特點和要求都不一樣，因此要想岔管的設(shè)計完全合理，還需要設(shè)計施工人員總結(jié)出一套因地制宜的岔管設(shè)計方案。

2.4襯砌滲漏問題

在水利工程中出現(xiàn)襯砌滲漏的問題十分普遍，造成滲漏問題最主要的原因通常是因為地基不穩(wěn)定，在設(shè)計過程中也沒有對地基進(jìn)行加固處理，當(dāng)工程實施到一定階段時，混凝土就會因為滲漏問題出現(xiàn)裂縫，整個工程也會隨著襯砌的發(fā)生出現(xiàn)塌陷。

3.水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計策略

3.1混凝土裂縫控制

對混凝土的裂縫進(jìn)行控制不僅要控制混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，而是要在前期的準(zhǔn)備階段就開始全面了解水利工程的環(huán)境情況，包括水面的荷載性質(zhì)和水壓力等參數(shù)。水工混凝土的裂縫控制一般都要采用非常規(guī)的桿件，在進(jìn)行構(gòu)建的裂性評估之后，根據(jù)斷面的情況來制定裂縫的寬度標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計時選用承載力和極限能力滿足要求的鋼筋混凝土，保證在實際應(yīng)用時設(shè)計方案合理，施工技術(shù)達(dá)標(biāo)。

3.2合理配置混凝土原料

在配置混凝土原料之前，首先要選擇符合施工要求的原材料，例如砂一般采用細(xì)度模數(shù)在2.0-3.0范圍內(nèi)的天然砂或人工砂，在按照施工要求標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定好原材料配比值之后，要嚴(yán)格按照配比要求來增加其他原材料的劑量。在混凝土攪拌時要攪拌均勻，保證混凝土的易和性符合要求，防止攪拌過程中出現(xiàn)孔洞；在振搗過程中要注意節(jié)奏，緩慢拔出，振搗均勻，防止氣泡的出現(xiàn)；在攤鋪是一般將混凝土的厚度控制在30cm-50cm之間，且用分層攤鋪的形式保證模板支撐的牢靠。

3.3圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)化

要優(yōu)化混凝土的結(jié)構(gòu)，還要解決圍巖所要承受的壓力的問題，在這個過程中首先要確定一個合理的圍巖的厚度，圍巖的厚度太薄容易導(dǎo)致工程滲水或坍塌，圍巖的承載力不夠也無法對抗水壓長期施加的壓力，極易導(dǎo)致事故發(fā)生。因此在優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)之前，一定要先優(yōu)化圍巖的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時圍巖的結(jié)構(gòu)與襯砌的設(shè)計也是密不可分的，在下文中將介紹到襯砌設(shè)計的優(yōu)化策略。

3.4襯砌設(shè)計的優(yōu)化

在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，襯砌的類型和方式比較多，但要選擇合適的襯砌方式，還需要在確定好圍巖承載壓力的參數(shù)之后，按照實際的設(shè)計需求選擇科學(xué)合理的襯砌方式。在襯砌方式中最重要的兩個部分分別是開裂襯砌和抗裂襯砌，選擇好合適的襯砌方案之后，首先要用所選的方式進(jìn)行模擬測試，保證在試驗的過程中混凝土的支護(hù)能夠發(fā)揮作用，且在壓力的作用下襯砌不會出現(xiàn)變形或裂縫。要充分保證岔管襯砌的布局合理，在有質(zhì)量保證和安全保證的前提下盡可能減少配筋量，從而保證鋼筋混凝土襯砌和圍巖的聯(lián)合作用能夠在水利工程的建設(shè)中發(fā)揮良好的作用。

混凝土在水利工程中的應(yīng)用面積和范圍十分廣泛，這也是混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量會直接影響到水利工程整體建設(shè)水平的最大原因。在混凝土施工的過程中，不僅會受到自身材料、設(shè)計、施工的影響，還會周到周圍環(huán)境和溫度的影響。為了提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，就需要不斷對建筑體系的設(shè)計進(jìn)行更新，以防出現(xiàn)裂縫或滲漏的現(xiàn)象?；炷两Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計涉及到的技術(shù)問題和施工問題覆蓋了方方面面，也只有全面縱觀全盤、隨機(jī)應(yīng)變，才能讓水利工程的總體質(zhì)量有所保障。

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