水工建筑混凝土結構施工技術淺析

何芝堅

（德江縣水務局，貴州 德江 565200）

0 引 言

水工建筑物包含船閘、橋墩以及大壩擋水建筑物等，其大多采取鋼筋混凝土結構，要求結構具有較好的承載力和抗滲、抗凍、抗沖刷能力，因此在水工混凝土結構建設中，要有效控制施工質量，加強設施建設過程中的規范，保證施工品質，讓混凝土結構更有效地發揮重要作用[1]。在此基礎上，文章首先從結構極限、裂紋控制兩個方面簡單介紹了水工混凝土結構的設計基礎，然后從收縮裂縫、環境影響、保護層施工質量與原材料質量不達標等方面分析了裂縫產生原因，最后從材料施工準備技術措施、工地試驗室控制技術措施、澆筑與振搗技術措施、施工過程技術控制措施、冷卻管降溫施工技術措施、養護以及變形控制措施等方面提出了技術措施，現具體論述如下。

1 設計基礎

1.1 結構極限

針對水工混凝土來說，其結構極限包含兩種極限狀態，即正常使用以及承載力。水工混凝土承載能力的極限狀態理解為結構材料的強度超過破壞的最大承載能力或因嚴重變形而不能繼續承載。水工結構用作圍護結構時，應以受壓破壞的極限值作為設計依據。設置最小應力極限值，使最大張力低于該值。因此，在設計水工混凝土結構時，需要確定良好應力關系的極限狀態，以確定混凝土的不連續點，有效降低裂縫的出現率。

1.2 裂紋控制

在設計水工混凝土的過程中，裂縫控制占有關鍵地位。水工結構是由裂縫要求進一步控制的，而不僅僅是承載能力。有一些方法可以降低裂縫的產生率。為了確定允許裂縫的寬度，需要以復雜的方式考慮它們，具體取決于荷載性質以及當地潮濕環境、水壓變化等主要參數[2]。一般來說，水工結構的安全程度不同，耐久性指標也會不一樣。在水工結構設計中大多采用非標準構件，因此在設計水工混凝土的過程中，對裂縫寬度進行合理控制是其中的重難點。設定裂縫參數時需要根據評估結論，根據截面受力變形引起的裂縫張開程度。此外，應注意在實際使用中進行設計，使用混凝土和鋼筋的極限狀態。

2 產生原因

2.1 收縮裂縫

一般來說，混凝土收縮涵蓋干縮以及塑料收縮兩類。由于混凝土各類組成材料均有自身的彈性模量，同時這些材料間擁有極大的約束。這會使得水泥石以及骨料本身出現裂縫。隨著應力效應的加深，這些裂紋會相互擴展和連接。

2.2 環境影響

在夏季的時候，混凝土結構溫度會飛速上升，可背光側溫度不高；在惡劣環境下，混凝土結構溫度會迅猛下降，可其內部溫度不會快速下降，這將出現溫度梯度。基于這些環境，水工結構里面的混凝土出現裂縫現象的幾率會上升。

2.3 保護層施工質量、原材料質量不達標

在水利工程實踐中，水下混凝土建筑物在施工過程中應采取高性能和高質量的建筑材料。如果混凝土品質不達標，混凝土保護層侵蝕脫落，它會發展到鋼筋的表面，鋼筋被侵蝕氧化。此外，腐蝕對象體積不斷增大，進一步使得保護層的混凝土出現開裂情況。最后，混凝土結構會出現裂縫現象。

3 技術措施

3.1 水工建筑混凝土材料施工準備技術措施

如今，在建筑領域中，混凝土施展了更重要的作用，廣泛使用混凝土提升了建筑的綜合品質。然而，因為混凝土液化不斷放熱，所以混凝土容易產生裂縫情況。于是，在使用實踐中，需使用水化熱不高的水泥，且能夠將摻合料加入到混凝土中，進而最大限度地降低水熱化的成效。當然，對于粗骨料也有一定的要求，選擇強度非常高，大顆粒將提升成效。在細骨料的挑選過程中，則應該選擇細砂。這將可以減少水泥的總體使用量，提升混凝土的綜合成效。最后，經過不斷加入外加劑，充分降低了水泥的含量，更好地提升了混凝土的相關抗拉水平。

工程案例：德江縣煎茶水庫工程在大壩混凝土材料施工準備過程中，嚴格控制材料質量，大壩水泥采用強度不低于42.5MPa 的普通硅酸鹽低熱水泥，摻合料選用粉煤灰，混凝土骨料設有遮陽、防雨及脫水設施，砂子的含水率不大于6%。大壩澆筑一年以來，經監測，大壩內部水化熱不高，內部溫度控制在30℃以下，現場效果顯著。

3.2 工地試驗室對于水工建筑混凝土的控制技術措施

為了有效提升混凝土的綜合品質，需嚴格強化對混凝土塌落度、水灰比的控制。需要控制原材料的選擇，同時遵守如下基本原則，首先，按照施工需要選擇相應的材料性能，實驗技術應定期反復檢查所選材料，確保材料可用于根據施工要求[3]，特別是砂、石子等材料擁有很大的變異性，實驗室的工作人員一定要充分按照技術要求，定期開展取樣檢驗，禁止使用不合格的材料，實驗室一定要按照工程結構的相關部位對混凝土性能的核心要求開展對應的實驗，明確提出最優化的混凝土配合比。水灰比是混凝土強度的一個核心影響因素，因此，每次攪拌混凝土之前，實驗室必須檢驗砂，石子的含水率，對混凝土的具體用水量進行調整，以實現混凝土水灰比的合理控制。在施工過程中，當混凝土塌落度＞一定范圍的時候，禁止入倉澆筑。因為一旦原材料的綜合質量獲得控制，稱量精準度高，則塌落度變化大的具體原因一定是混凝土中水量飛速擴增，如此則水灰比變化很大，一定會降低混凝土的整體強度。于是在澆筑混凝土的時候，實驗室工作人員必須要定期檢驗混凝土塌落度，塌落度與規定要求相符才可以順利入倉。

3.3 澆筑與振搗技術措施

在對混凝土結構進行澆筑的時候，因混凝土澆筑的體積很大，一定要盡量做到分段、分層以及分片澆筑。施工開始前，應該將具體情況結合起來對澆筑流程、方案進行制定，如此不但可以更好地避免澆筑時出現模具開裂問題，而且能夠防止模具產生裂隙。假如在澆筑墩臺等構件的過程中，要堅持采取分層的原則，且對每一層澆筑的具體厚度進行控制，如此能夠促進振搗工作的順利開展。在一些水工建筑的澆筑實踐中，要澆筑很長的構件，這就需要分段實施，更好地控制各段的具體長度。一些水工建筑的相關構件面積很大，就應該進行分塊澆筑。在澆筑混凝土的時候，還應將振搗工作落到實處，每一個構件都需完成振搗操作，有效避免出現漏振的情況，在振搗時，需注意如下4 點：①假如利用平板振搗器進一步開展混凝土的相關振搗工作，則需要覆蓋混凝土的表面；②模板應與振搗棒之間保持一定的距離，假如兩者產生接觸，將影響混凝土成型品質；③在采取插入式振搗手段的過程中，振搗棒的插入深度需≤其半徑1.5 倍，且要注意不能出現死角；④振搗的次序、位置應按照振搗器自身性能、模板情況來確定，開工之前將試驗檢測以及調校落到實處。除此之外，還應該將有關經驗結合起來，明確振搗是否完全，當產生如下情況時，說明混凝土澆筑充分：混凝土表面高度無顯著變化；不再出現氣泡；混凝土表面保持光滑、平坦。

3.4 水工建筑混凝土施工過程技術控制措施

在混凝土澆筑順利成型的過程中，因未振實所出現的蜂窩、孔洞、麻面以及裂隙、氣孔等問題，容易引起高度關注，可由于振搗不良，人們容易忽略內在品質問題。而混凝土內在品質不達標，也會破壞混凝土的結構物。因此，施工人員需要注重混凝土振搗工作，質檢人員需要使用有關策略，落實混凝土振搗工作。

3.5 水工建筑大體積混凝土冷卻管降溫施工技術措施

在硬化實踐中，為了確保水工建筑混凝土的內部溫度過大，能夠對冷卻管路進行鋪設，在混凝土澆注結束后開展通水循環冷卻，通水溫度與壩體內部混凝土溫差≤25℃，如果進水溫度較高，則水流量也需要不斷加快。冷卻管的出水需要排放到合適的部位，當混凝土初凝后則能夠開展蓄水保溫養護。

工程案例：德江縣煎茶水庫工程大壩澆筑過程中埋設冷卻水管，冷卻水管每1.5m 高鋪設一層，同一層中每根冷卻水管長度按250m 控制，水管層間距離為1.5m；最外側水管與相鄰 混凝土結構邊緣距離為1.0~2.5m，水管彎曲半徑為0.75m。通水流量一般控制在20~25L/min，每12h 改變一次通水方向，在水管出口設置流量計和閘閥，以控制通水流量。初期采用通河道底部水，通水時間21d，通水溫度與壩體內部混凝土溫差≤25℃，日降溫幅度不超過1℃。壩體混凝土施工時須在冷卻水管中通壓力水，以確保水管不被壓扁。經監測，大壩內部溫度控制在30℃以下，現場效果顯著。

3.6 養護以及變形控制措施

在開展混凝土施工的過程中，施工單位應該高度重視養護工作，且有效控制模板變形等隱患，以更好地確保施工作業環境的規范性，充分提升工程作業的品質、達標率。對于施工環境進一步使用合理的養護措施。以冬期施工為例，施工單位應該對保溫層面全面開展養護。在模板挑選過程中需要對密封性指標進行考察，選擇最佳的模板材質，通常以膠合板為主。使用合適的保溫材料，更好地保護這些材料。或者施工單位可以選擇防凍功能不錯的工具開展相應的防護處理。同時，嚴格控制變形風險的綜合品質很有必要。施工單位應從材料配合比監控、結構優化設置以及現場施工管理等方面，更好地防控以及干預變形風險。

工程案列：德江縣觀音灘水庫、大木堯水庫屬于面板混凝土堆石壩，面板堆石壩上游迎水面對混凝土面板進行設置，其是壩體的主要防滲結構，且將上游水壓力不斷傳給堆石體。由于堆石體的變形會引發面板撓曲的變形，于是面板混凝土不但要求有一定的柔性，而且要有良好的抗滲性能，以更好地適應壩體的相關變形，同時還需要具備優良的耐久性、強度，以充分承受不均勻變形，提升抗凍與抗風化能力、避免面板開裂。在冬季澆筑混凝土面板時，設計明確提出嚴禁在氣溫5℃以下澆筑混凝土，如遇5℃以上低溫天氣澆筑面板混凝土，需采用保溫措施，施工單位在＞5℃以上低溫天氣澆筑時采用土工膜覆蓋已澆筑好的混凝土，且用流動水均勻養護至下閘蓄水，效果十分明顯。德江縣大木堯水庫工程為有效適應壩體的變形，需要對面板開展分縫。面板總分塊數19 塊，其中張性垂直縫總長325m，壓性垂直縫總長85m。趾板與面板結合處對周邊縫進行設置，不設水平施工縫。

4 結 語

總之，文章從材料施工準備技術措施、工地試驗室控制技術措施、澆筑與振搗技術措施、施工過程技術控制措施、冷卻管降溫施工技術措施、養護以及變形控制措施等方面入手，以實現水工建筑混凝土結構施工技術的優化。為了提高施工質量，除了做上述工作外，還必須提高施工人員的品質意識。相關領導需安排擁有技術資格的員工開展作業，避免產生違規行為。項目的設計、監督、施工等部門應當相互聯系，保證工程質量，施工單位必須及時、嚴格地做好施工控制、檢測、質量控制等工作，以便項目的總體質量控制點能夠完全覆蓋。另外，不但要全面開展生產原材料的品質檢測工作，而且需要嚴格控制施工質量。檢測部門應該定期對各質控點開展檢測分析，同時向有關部門立即告知相關檢測結果信息。另一方面，還需要施工單位對施工技術進行嚴格規范，將管理制度落到實處，對各員工開展一定的約束以及監督，以更好地保證工作品質，最大限度地推動國內建筑領域的深入發展。