水工建筑物结构设计的关键问题探讨

费开轩

【摘要】水工建筑物结构设计作为水工建设中关键的内容，应该引起人们足够的重视。水工建筑有利于城市防洪工作、美化城市，对于一个城市而言能带来巨大的经济效益和社会效益。因此需要结合水工建筑工程实例，分析水工建筑物结构设计中的一些关键问题，以提高水工建筑物的质量。因此，需要加强对水工建筑物结构设计的研究，提高水工建筑物结构设计质量。鉴于此，本文主要分析水工建筑物结构设计的关键问题。

【关键词】水工建筑物；结构设计；问题

1、水工建筑物结构设计的意义

在水工建设过程中，水工建筑物的结构设计十分关键。水工项目施工前需要对水工建筑物进行结构设计，水工建设好坏受建筑物结构设计影响较大。因此，需要对水工建筑物结构设计引起高度的重视。水工建筑物结构设计中需要做好统筹设计工作。水工建筑物结构设计效果好，可以极大的提升施工的质量，降低施工的成本。

2、水工建筑物结构设计的关键问题分析

A河闸以及商贸区套闸，位于平原地区的B城市并且靠近中央商贸区。正式施工前拟定基本的工程规模：建立一座长为8.50m、二孔的节制闸，辅助商贸区套闸按等外级航道建筑物设计，基本参数如下：闸首宽为12.00m，闸室宽为12.00m，闸室长为60.00m。

2.1 设计依据的确定

（1）工程等级的确定

经过一系列调研与申报，根据《城市防洪工程設计规范》、《水利水电工程等别划分及洪水标准》以及《B市城市防洪规划报告》，确定了B市市中心区域周边工业区的城市级别为二等，属于大型工程规模；B市的其他几个区，包括A河闸所在城区的城市级别为三等，且为中型的工程规模。根据《堤防工程设计规范》，将外河堤防的级别定为二级，堤防上的水闸、泵站等建筑物也定为二级。

（2）航道等级的确定

B市中央商贸区的河道没有划定航道等级，因此对于商贸区套闸工程的建设，将按等外级航道上的建筑物来进行设计，从而保证水上旅游通航的正常运转。

2.2 工程总体布置的关键

（1）工程控制高程

①堤防的数据要求；②闸顶高程要求不低于堤顶高程。挡水所需要的闸顶高程要大于或等于防洪设计水位和波浪计算高度，以及相应的安全超高值之和，从而使A河闸以及相应商务区套闸的水工建筑工程能保证挡水的主要任务，同时还能兼顾水域的通航。

（2）闸位的选择

工程的总体布置需要符合B市城区的防洪规划要求，与规划河道相一致。在功能上，要求能够起到防洪、通航的作用。对于平面布局需要建筑物紧凑、合理，还要保证该水工建筑的造型与市区、商贸区的环境相协调，从视觉上和效用上改善B市的水环境。

2.3 挡水建筑物

挡水建筑物一般可选用土石坝、重力坝和拱坝。拱坝对地形要求较高，一般适用于地质条件较好的狭窄断面，此处断面较宽，建拱坝不经济；重力坝的优点是坝顶可溢流，施工导流易解决，但造价比土石坝高，可就地取材，特别是河床左岸有合适建河岸溢洪道的山垭口，因此选用土石坝作为挡水建筑物。

2.4 泄水建筑物：河岸式溢洪道

挡水建筑物选择了土坝就决定了只能选择河岸式溢洪道，且根据地形条件，在河的左岸离坝轴线400m处有天然鞍部，正好可布置河岸溢洪道。

2.5 取水建筑物：涵管

涵管与隧洞比起来具有施工简单，造价低廉的特点，但运行管理及安全方面不及隧洞可靠，由于本工程的引水流量较小且坝高不大，因此选择坝下涵管方案。

2.6 水工建筑物设计的具体要求

（1）A河闸

河闸上下游翼墙的常用结构型式包括有重力式、钢筋砼悬臂式和钢筋砼扶壁式。本方案中结合B市的城市特点和先前的常用挡墙施工形式，采用重力式挡墙结构。为了融入周围桥梁、江面景观，该水工建筑的所有上下游翼墙均以石材作为贴面。上游翼墙和下游翼墙的底板均采用C20砼，花岗石压顶，墙身用厚花岗板作为贴面。在墙后，高程4.00m以下的回填使用3%含量的灰土，压实度要求超过93%，高程4.00m以上的回填使用粘土，压实度要求超过90%。

（2）商务区套闸

根据B市的防洪要求以及通航要求，商务区套闸的建造方案中确定，导航墙采用重力式挡墙结构，并以石材作为贴面。上游导航墙和下游导航墙的底板均采用C20砼，花岗石压顶，高程2.50m以上的墙身用厚花岗板作为贴面。墙面高程为1.00m，厚度为0.45m，宽度为3.30m。

3、水工建筑物结构设计的对策

3.1 做好招投标工作

由于水工建筑物结构设计是十分复杂的，专业性较强。因此为了保证水工建筑物结构设计质量，需要严格按照国家相关招标程序和要求进行，通过专家评审设计方案的可行性，找出最优的设计方案。避免出现在招标过程中暗箱操作的问题。

3.2 明确结构设计的等级标准

在充分考虑到工程的规模、产生的效益、建筑物的类别等问题，在科学的确定结构设计的等级标准，保证等级标准的设置符合实际需要。工程建筑物结构设计的等级标准明确，可以有效的降低成本投入，保证工程项目的质量。

3.3 完善结构设计的施工图审查

施工图审查工作是为工程质量把关的重要手段，虽然目前水工建设项目施工图审查处于起步阶段，但是通过不断的经验积累和有关部门的配合，水工建设项目施工图审查工作需要进一步逐步规范化、系统化，以提升水工建筑物结构设计质量。

3.4 强化水工结构节能设计

水工结构节能设计方面需要进一步强化，水工的节能设计，主要是从工程设计、用能品种、用电设备、水利泵站变压器等方面进行控制，严格根据国家有关技术标准、规范，合理分析工程的节能效果，有针对性的确定工程的节能措施，以完善水工设计内容。

总之，水工建筑在以水为主题的城市中，属于水利工程的重点研究课题。水工建筑有利于城市防洪工作、美化城市，对于一个城市而言能带来巨大的经济效益和社会效益。因此需要结合水工建筑工程实例，分析水工建筑物结构设计中的一些关键问题，以提高水工建筑物的质量。

参考文献：

[1]杨飞.水工建筑物结构设计中若干关键问题的研究[J].中国水运（下半月），2016，16（05）：266-267.

[2]徐晓英.水工建筑物结构设计关键问题[J].北京农业，2013，（12）：223.