分析水工建筑混凝土結構設計與施工質量控制

王雁雪

（銅仁市萬山區水務局河道管理所 貴州銅仁 554300）

水利工程是重要的基礎產業，也是現階段快速發展的工程，大多數水利工程都采用混凝土結構，無論是承受荷載還是防滲，都由混凝土結構直接承擔。基于此，必須保證混凝土結構質量。對此，一方面要從結構設計工作入手，保證結構設計的可行性與合理性，為之后的結構施工奠定良好基礎；另一方面則要在結構施工中做好質量控制，針對不同施工環節，明確相應的質量控制要點，避免質量病害的發生，保證混凝土結構整體質量。

1 結構設計

對于水工建筑，在結構設計過程中，除了要重視強度設計，還要充分考慮結構受長時間水環境影響而使材料產生腐蝕導致結構性能降低，通過保證結構設計科學性來延長結構壽命。在結構設計中，首先要嚴格執行現行各項標準，考慮結構使用時各項檢測與維護需要，預留工作面為之后的工作奠定基礎。需要注意，結構在使用中產生病害無法避免，只能盡可能降低病害水平[1]。基于此，設計中考慮了材料在復雜環境作用下產生性能變化以后，還要保證結構自身具有良好穩定性與安全性。

2 施工質量控制

2.1 原材料選擇與檢驗

混凝土結構包含多種原材料，如水泥、碎石和砂等。在選擇材料前，應對材料做系統的試驗檢測，經檢驗確認材料各項指標都能達到要求后方可在施工中使用；如果碎石骨料當中含有有害雜質，則會對水泥正常水化造成影響，不僅降低結構整體強度，而且還會減弱水泥和骨料之間的粘結。混凝土配制時，質量管控人員需要以現場實測結果為依據，對各類原材料配比做適當調整。比如利用干砂法對砂實際含水率進行測定，然后根據測定結果對配合比進行調整，包括集料配比與用水量等[2]。

2.2 配合比確定

對混凝土配合比有影響的因素包括細集料實際含水率和含泥量與碎石材料中的含粉量。在配制混凝土的過程中，不同級配的碎石骨料都會含有超粒徑料，并且骨料實際含水量一般會高于飽和面。基于此，需要以實測粒徑結果為依據，結合砂石含水率，對混凝土的試驗配合比進行換算，以得到施工配合比。另外，因混凝土施工中會受到現場各類因素的影響，所以在實驗室中通過試驗得出的配合比，按其配制而成的混凝土，和易性很難和現場條件相適應。對此，為保證合理性達到要求，需在不改變水灰比基礎上，調整用水量和含水率。

2.3 澆筑和振搗

對于水工建筑，大多屬于大體積混凝土。在混凝土澆筑開始前，應先做好施組設計，按照適當的走向、面積與順序進行澆筑，期間注意不可留設施工縫。大體積混凝土澆筑應分區和分層進行，各層的實際澆筑厚度根據振搗深度確定，使下層混凝土在達到初凝之前完成對上層的澆筑，在大多數水工建筑工程中，澆筑分層厚度一般為30cm。對長條狀結構進行澆筑時，也要做好分段與分層，具體的分段長度通常按10~15m控制。不論結構類型如何，都要保證澆筑一次性完成，若澆筑間斷，且間斷時間超出混凝土初凝時間，則要按照施工縫對接縫進行處理[3]。

在做好混凝土澆筑的同時，還應切實加強振搗，所有構件都要充分振搗，避免漏振，在振搗的過程中，應注重以下幾個方面：①當采用插入式振搗的方法時，振搗棒實際插入深度應控制在其有效半徑1.5倍以內，同時要注意不能產生死角；②振搗棒要和模板之間保持50~100mm的距離，如果兩者發生接觸，將對振搗后的混凝土成型質量造成很大影響；振搗上層時，需將振搗棒插入到下層50mm，確保兩層能夠形成整體；③如果混凝土振搗由平板振搗器完成，則需要在混凝土表面完全覆蓋；最后，振搗的位置與次序應根據模板實際情況，并結合振搗器自身性能確定，開工前認真做好試驗檢測及調校。

另外，還要充分結合相關經驗，確定振搗是否完全，當出現以下幾種現象時，說明混凝土澆筑充分：混凝土表面實際高度保持穩定，沒有明顯的變化；不再產生氣泡；混凝土表面開始泛，且保持平坦與光滑。

2.4 裂縫控制

裂縫是混凝土結構最常見的病害，施工中可從下列幾個方面入手嚴格控制：

（1）保證結構設計科學性與合理性，在使結構具有良好整體性的基礎上，設置適宜的變形縫；對結構進行受力分析計算的過程中，需做好斷面設計和分析驗算，包括抗裂驗算、超載驗算、施工驗算[4]。

（2）嚴格控制材料質量。保證所選水泥的質量與安定性，砂石要有良好的級配，且石粉比例與含泥量等都要處在允許的范圍之內；配合比通過試驗提出，然后根據實際的骨料情況來換算和調整；為避免混凝土產生溫度裂縫，尤其是大體積混凝土，還要對水泥水化熱進行控制，使用水化熱能夠滿足實際要求的水泥產品。

（3）切實加強施工管理。配合比控制應做到準確無誤，混凝土澆筑應均勻、充分。在大體積混凝土澆筑過程中，必須按照適當的順序分區、分段和分層實施，所選擇的具體澆筑方法和振搗方法應合理可行，并對澆筑速度進行嚴格控制。在澆搗完成后，立即開始養護，避免混凝土產生干裂與溫度裂縫[5]。

（4）如果水工建筑地基產生較大的沉降或不均勻沉降，也會使上部混凝土結構產生開裂，甚至導致結構發生變形，因此施工中也要充分考慮地基沉降方面的問題。

（5）環境因素的持續影響，也有可能使混凝土結構產生早期裂縫，對此，現場技術人員要充分考慮環境條件，然后結合自身經驗對工程的技術方案進行適當調整，以此確保混凝土結構能夠良好適應環境條件，減少或避免裂縫，保證結構的完整性，并延長結構使用壽命。

2.5 冬季施工注意事項

若水工建筑處在我國北方地區，則難免需要在冬季進行混凝土施工，此時要根據氣溫條件做好防護；比如，當環境氣溫在0℃以上時，僅做好常規保溫工作即可；而當環境氣溫低于0℃時，必須高度重視防凍，采取以下防凍措施：①使用防凍劑，防凍劑的使用能有效降低拌和水冰點，以此避免水由于持續低溫而凍結，導致體積膨脹。通常情況下，添加適量的防凍劑不會對混凝土結構自身性能造成太大影響，是一項合理有效的防凍措施；②加強保溫處理，冬季施工中，首先要使用具有良好密封性能與保溫性能的混凝土模板，其次要準備充足的保溫材料，常用的有泡沫板與草簾，將其及時覆蓋于澆筑完成的混凝土表面，確保混凝土強度正常發展[6]。另外，在條件允許的情況下，還可以使用具有早強特性的水泥，以此縮短混凝土形成所需強度持續的時間。

3 結束語

綜上所述，結構設計和施工是現階段水工建筑施工重要環節之一，也是關系到水工建筑整體質量的關鍵。施工質量控制，實際上就是對結構設計和施工中不同環節進行緊密的聯系，然后通過嚴格的檢驗、適當的調整及重點控制，實現防患于未然，從根本上保證結構施工質量。