陳亮帆

（河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098）

現(xiàn)代水利工程建大多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，目的在于充分利用此種結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)拉應(yīng)力的優(yōu)勢(shì)，從而整體提升建筑性能。與處于地面上方的建筑不同，水工建筑相當(dāng)一部分區(qū)域常年處于水下環(huán)境，除了需要考慮傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素，還應(yīng)該結(jié)合施工地區(qū)水文情況的特點(diǎn)，制定出針對(duì)性的施工方案，使整體質(zhì)量得到保證。

1 工程實(shí)例

某地?cái)M建水泵房，為當(dāng)?shù)匕l(fā)電廠的機(jī)組設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供充足用水，并且使該地區(qū)供水系統(tǒng)得到完善。經(jīng)過(guò)實(shí)地勘探之后，預(yù)計(jì)沿著當(dāng)?shù)睾影哆x擇合適位置建造取水泵房。預(yù)設(shè)其長(zhǎng)度為20.44m、寬度為12.44m、深度為19.40m、地上部分高度為11.3m。根據(jù)使用目的和自然條件，地下部分建筑結(jié)構(gòu)擬通過(guò)混凝土澆灌工藝打造筒壁，結(jié)構(gòu)兩側(cè)及岸邊相近側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻壁，厚度不小于1m；與之對(duì)應(yīng)的反向側(cè)同樣設(shè)置鋼筋混凝土墻壁，厚度不小于0.8m。地上結(jié)構(gòu)主要采用混凝土澆灌框架，之后選擇合適的磚材進(jìn)行填充。

技術(shù)人員反復(fù)測(cè)算相關(guān)參數(shù)后，預(yù)設(shè)取水泵房的取水口處長(zhǎng)度為2.00m、寬度為1.50m、底部標(biāo)高達(dá)18.00m。對(duì)每一層板頂開(kāi)展標(biāo)高測(cè)算后，分為地板、中層板兩種類型，具體參數(shù)值為16.00m、26.20m，且均為絕對(duì)標(biāo)高。通過(guò)有關(guān)人員介紹、查閱資料、走訪當(dāng)?shù)鼐用?，獲悉該地區(qū)河流水位常年處于22.5m左右，近10年最高水位達(dá)到26.80m、最低水位低于19m。

2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水工建筑相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中，需要充分聯(lián)系水工建筑現(xiàn)實(shí)需求，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度控制，提高水工建筑整體穩(wěn)定性。水工建筑施工中，需要立足于綜合角度進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合水環(huán)境因素和混凝土結(jié)構(gòu)等因素的影響，降低混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕概率，提高混凝土結(jié)構(gòu)性能，延長(zhǎng)水工建筑使用壽命。水工建筑實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，需聯(lián)系水工建筑實(shí)際施工狀況和施工標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展相關(guān)操作，做好對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的維護(hù)和檢測(cè)工作，保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。開(kāi)始設(shè)計(jì)工作前，技術(shù)人員需要深入施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面勘查，留夠工作面，對(duì)各種細(xì)節(jié)構(gòu)件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保證構(gòu)件穩(wěn)定性[1]。

傳統(tǒng)的水工混凝土建筑結(jié)構(gòu)過(guò)于注重強(qiáng)度，希望盡量抵抗水流的沖擊。但在現(xiàn)代水工建筑設(shè)計(jì)理念下，除強(qiáng)度之外，還應(yīng)該重視使用過(guò)程中水下環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，新生成的物質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕。面對(duì)此種情況，水工混凝土建筑在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分結(jié)合當(dāng)?shù)厮那闆r，考慮常見(jiàn)的影響因素，通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)的方式，科學(xué)延長(zhǎng)其使用壽命。此外，開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須從全局角度出發(fā)，為后續(xù)施工預(yù)留充足的施工面，使工程總體質(zhì)量得到保證。水工混凝土建筑受使用環(huán)境的影響，遭受侵蝕是不可避免的，故而設(shè)計(jì)的主要思路應(yīng)該放在如何維持整體的穩(wěn)定性和安全性。

3 水工建筑結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制

3.1 現(xiàn)場(chǎng)控制

結(jié)合質(zhì)量控制系統(tǒng)針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施定期監(jiān)測(cè)，從而能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)水工建筑結(jié)構(gòu)施工中的問(wèn)題，形成針對(duì)性的處理對(duì)策，實(shí)現(xiàn)水工建筑結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量控制目標(biāo)。現(xiàn)場(chǎng)施工中的質(zhì)量控制主要包括材料質(zhì)量和工藝質(zhì)量，其中工藝質(zhì)量控制主要是利用目測(cè)方法進(jìn)行，針對(duì)不同環(huán)節(jié)中的施工工序?qū)嵤┤婧Y查，對(duì)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)檢驗(yàn)，認(rèn)真記錄每天的檢驗(yàn)狀況；材料質(zhì)量控制方面，需要針對(duì)所涉及的各種材料實(shí)施檢驗(yàn)分析和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)，保障分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)詳細(xì)記錄實(shí)際檢驗(yàn)效果，為后期的施工勘查提供有效的參考信息[2]。

3.2 材料控制

水工建筑施工中選擇的施工材料會(huì)對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，混凝土作為水工建筑中的核心材料，更是決定水工建筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵內(nèi)容，必須加強(qiáng)控制。水工建筑結(jié)構(gòu)中，在設(shè)計(jì)方面涉及多種原材料，涵蓋水、各種添加劑、水泥和砂石等，需要對(duì)各種材料的配置比例進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。想要保障水工建筑的施工質(zhì)量，開(kāi)始挑選混凝土材料前，需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，在材料滿足各種技術(shù)性能指標(biāo)后才能正式應(yīng)用。如果碎石骨料內(nèi)相關(guān)有害物質(zhì)含量超標(biāo)，便會(huì)對(duì)水泥施工中所產(chǎn)生的水化反應(yīng)造成不良影響，進(jìn)一步削弱混凝土構(gòu)件整體強(qiáng)度，降低水泥膠體和骨料之間的黏結(jié)性。

混凝土和其他材料在攪拌施工中，相關(guān)質(zhì)量管理人員需要聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)定結(jié)果，優(yōu)化、調(diào)整原材料配比狀況。假如現(xiàn)場(chǎng)施工中通過(guò)干炒法對(duì)砂子內(nèi)部含水率進(jìn)行了快速測(cè)定，同時(shí)聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)得的砂子含水率，對(duì)混凝土中的集料配比與水資源用量進(jìn)行合理調(diào)整。

如果水工建筑原材料的配合比錯(cuò)誤，會(huì)降低建筑結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度，尤其是細(xì)骨料砂子的含泥量與含水率方面的變化，以及碎石內(nèi)部含粉量的改變。在混合材料攪拌中，不同級(jí)碎石骨料之內(nèi)存在相應(yīng)的超粒徑顆粒，同時(shí)骨料中的含水率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于飽和面干狀態(tài)，為此需要充分聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)施工現(xiàn)狀，對(duì)骨料粒徑變化波動(dòng)和砂石表層含水率進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，把試驗(yàn)配合比變?yōu)榛炷连F(xiàn)場(chǎng)施工配合比。由于在水工建筑施工中，容易受到場(chǎng)地等條件的影響，因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)室確定的混凝土配合比可能無(wú)法滿足實(shí)際施工要求，使現(xiàn)場(chǎng)坍落度發(fā)生改變。為了保證混凝土滿足水工建筑現(xiàn)場(chǎng)施工條件，可以適當(dāng)搭配各種外加劑，促進(jìn)混凝土配合比的全面優(yōu)化，同時(shí)需要在確保水灰比相同條件下，適當(dāng)調(diào)整用水量和混凝土含水率。加強(qiáng)材料的和易性控制，可從黏聚性、保水性以及流動(dòng)性等方面入手，如果混凝土拌制后不滿足相應(yīng)的和易性要求，便會(huì)出現(xiàn)混凝土離析、振搗不實(shí)等問(wèn)題，從而降低混凝土質(zhì)量；和易性控制中，主要是對(duì)低水量和低坍落等問(wèn)題進(jìn)行控制，提高混凝土保水性與可塑性，消除混凝土施工中的質(zhì)量問(wèn)題[3]。

3.3 澆筑控制

水工建筑結(jié)構(gòu)施工中，通常是針對(duì)大體積混凝土開(kāi)展?jié)仓ぷ?。正式開(kāi)展?jié)仓?，需要合理進(jìn)行組織規(guī)劃，按照相應(yīng)的走向、順序以及面積，針對(duì)混凝土實(shí)施分段、分層的澆筑，預(yù)防留下較為突出的施工縫。墩臺(tái)等大面積的混凝土結(jié)構(gòu)中，需要開(kāi)展分層、分區(qū)澆筑，對(duì)各層混凝土的澆筑厚度進(jìn)行合理控制，將其限制在標(biāo)準(zhǔn)振搗深度范圍內(nèi)，于下層混凝土初凝前，停止上層混凝土的澆筑工作。通常條件下，水工建筑結(jié)構(gòu)施工中，分層澆筑的混凝土厚度需要限制在30cm以下。如果是擋土墻等長(zhǎng)條形的建筑結(jié)構(gòu)，需要實(shí)施分層、分散澆筑，保障各段均滿足混凝土?xí)r澆筑條件，大部分情況下，實(shí)施分段澆筑中，需要建筑具體長(zhǎng)度應(yīng)該低于10～15m。不管建筑結(jié)構(gòu)形式如何，在澆筑施工中都需要一次性連續(xù)澆筑，假如澆筑施工中的間斷時(shí)長(zhǎng)大于初凝時(shí)間，應(yīng)該根據(jù)施工要求對(duì)其中的接縫位置進(jìn)行有效處理。

水工建筑澆筑中，需要保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件所有部位的充分振搗，避免出現(xiàn)漏振現(xiàn)象，具體可以從以下內(nèi)容入手，開(kāi)展質(zhì)量控制：（1）采用插入振搗設(shè)備施工中，振搗器的插入間距需要控制在振搗器施工半徑的1.5倍之內(nèi)，避免留下四角問(wèn)題。（2）通過(guò)插入振搗器開(kāi)展振搗操作時(shí)，相關(guān)插入深度和模板之間需要維持50～100mm的距離，避免振搗器觸碰模板，形成共振問(wèn)題，從而降低水工建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。在結(jié)束上下層混凝土的分層澆筑后，對(duì)上層混凝土進(jìn)行振搗施工時(shí)，振搗器插入深度應(yīng)在下層混凝土內(nèi)深入50mm左右，從而提高上下層混凝土之間的完整性和連續(xù)性。（3）結(jié)合平板振搗器開(kāi)展施工作業(yè)時(shí)，需要充分覆蓋混凝土平面。移動(dòng)過(guò)程中，需要重疊振搗100mm。（4）結(jié)合附著式振搗裝置開(kāi)展施工操作時(shí)，振搗順序以及振搗位置需要聯(lián)系模板結(jié)構(gòu)實(shí)際架設(shè)狀況以及振搗器自身性能進(jìn)行合理設(shè)置，同時(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)測(cè)試及校準(zhǔn)[4]。

結(jié)合相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，若出現(xiàn)以下3種狀況可停止混凝土的振搗工作：（1）混凝土表面結(jié)構(gòu)始終維持相同的高度狀態(tài)；（2）混凝土基本停止冒泡現(xiàn)象，通常情況下，中部先冒出氣泡，隨后從四周冒出，最后再停止；（3）混凝土結(jié)構(gòu)表面呈現(xiàn)出泛漿和發(fā)亮的特征，其表面較為平坦光滑。

3.4 變形控制

在水工建筑施工中，經(jīng)常可以看到構(gòu)件裂縫及結(jié)構(gòu)裂縫等問(wèn)題，這也是水工建筑結(jié)構(gòu)中的常見(jiàn)病癥。為此，在水工建筑結(jié)構(gòu)施工中，可以結(jié)合以下內(nèi)容開(kāi)展相關(guān)質(zhì)量控制工作：（1）水工建筑中相關(guān)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在滿足整體結(jié)構(gòu)性能條件下，對(duì)變形縫進(jìn)行科學(xué)設(shè)置。在對(duì)結(jié)構(gòu)受力狀況進(jìn)行計(jì)算分析的過(guò)程中，需要針對(duì)斷面問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確驗(yàn)算，并對(duì)維修施工、超載、抗裂以及應(yīng)力狀況實(shí)施驗(yàn)算，優(yōu)化設(shè)計(jì)。（2）對(duì)原材料和半成品等材料進(jìn)行控制，保證水泥滿足相應(yīng)的穩(wěn)定性要求，選擇級(jí)配良好的砂石，同時(shí)還需要把砂石的相關(guān)石粉及泥土比例控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。通過(guò)試驗(yàn)的方法進(jìn)一步確定混凝土的配合比，同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)骨料條件實(shí)施調(diào)整和換算，聯(lián)系施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度狀態(tài)，選擇水化熱條件適中的水泥產(chǎn)品。（3）加強(qiáng)混凝土的施工管理。準(zhǔn)確控制混凝土原材料配合比，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，均勻拌和。?duì)于大體積混凝土的澆筑施工，還需按照相應(yīng)的順序?qū)嵤┖侠矸謪^(qū)、分層和分段施工，選擇適合的振搗與澆筑方法，維持均勻的澆筑速度，避免出現(xiàn)速度過(guò)快或過(guò)慢等問(wèn)題。振搗施工中，為保證混凝土密實(shí)度，模板和振搗裝置之間需維持在標(biāo)準(zhǔn)距離內(nèi)，避免出現(xiàn)模板過(guò)度變形問(wèn)題，甚至產(chǎn)生漏漿和漏水等問(wèn)題。結(jié)束混凝土澆筑后，還需進(jìn)行合理養(yǎng)護(hù)，避免混凝土受凍。與此同時(shí)，關(guān)注環(huán)境濕度變化所產(chǎn)生的不良影響和施工中的地基變形問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為水利工程建設(shè)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，在一些極特殊的水文環(huán)境下，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的調(diào)整，能夠全面提升建筑的綜合性能。若要切實(shí)達(dá)成此目的，必須將施工過(guò)程中的所有環(huán)節(jié)充分聯(lián)系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并清除一切安全隱患，使水工建筑維持高效率運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，延長(zhǎng)其使用壽命。