水工建筑混凝土结构施工技术要点分析

刘运佳 钱红露

（1.湖北省水利水电规划勘测设计院 湖北武汉 430070；2.长江勘测规划设计研究有限责任公司 湖北武汉 430072）

水工建筑建设的主要目的是利用水利工程有效调控调配水资源而建设的带有不同功能的建筑工程类型，并且这一类建筑物对于水利工程原有功能的正常发挥有着极大的影响。但同样，由于水工建筑自身特点限制，很容易在各类因素综合影响的前提下出现各种结构及质量问题，而这就需要借助有效控制混凝土结构施工技术要点，确保整体水工建筑的质量。

1 水工混凝土概述

1.1 水工混凝土含义

一般来说，水工混凝土通常应用在一些经常受水作用的建筑结构，在长期的受水环境中，能够保障建筑结构的正常使用，这种类型的混凝土被称作水工混凝土。从建筑结构体积的角度来说，可以将其区分为大体积混凝土及一般混凝土，前者还可以细分为内部与外部两类混凝土。通常来说，较为常见的水位环境分为水上环境、水下环境及水位变动环境等，同时，这也是为其进行分类的方法，位于水中的通常被称作水下混凝土，相应地，位于水上的则被称作水上混凝土，除上述之外的便是变动区混凝土。

在不同的水位条件下，水工混凝土又有着不同的用途与要求，如果需要经常与水进行接触，那么便需要水工混凝土拥有相对较强的抗渗性；如果是在气温较为寒冷的区域，尤其是在水位变动较为明显的区域时，需要拥有加强的抗冻能力；如果水环境的侵蚀性较强，那么同样要求水工混凝土能够拥有较强的耐蚀性［1］；当被应用于体积规模相对较大的建筑结构中时，为了避免出现温度裂缝，那么便对混凝土的收缩性及抵热性有一定的要求［2］；若是所在区域拥有高速的水流，并且会对建筑结构拥有较强的冲击性，那么水工混凝土便需要具备抗冲刷、耐磨的特性［3］。在我国水利工程中，水工混凝土的应用相对较为常见，属于其中主要的、关键的施工建筑材料。

1.2 技术要求

因为水工混凝土经常会暴露在大气和水之中，会遭受风吹日晒雨淋、水的浸泡及酸碱等作用，所以，除了需要满足混凝土的一般要求以外，还需要具备一定程度的不透水性，并且要有良好的抵抗风化能力及抗冻性能，而经常遭受水流冲刷的位置，需要具备抵抗冲刷与磨损的性能。针对大体积混凝土来说，发热量方面一定要低，防止出现温度裂缝的情况［4］。倘若建筑环境水具有一定的侵蚀性，那么还需要具备较高的抵抗侵蚀的性能。

从水工混凝土的角度来说，不仅需要在结构抗压强度方面符合要求，还需要根据混凝土所在的具体位置及环境情况，对其提出抗冻性、抗侵蚀性及抗风化能力等一些特殊要求。水工混凝土所在位置的不同，其技术要求也存有很大的差异性。在同一个建筑中，一般要浇筑几种要求不同的混凝土，偶尔在同一个浇筑块之中也有同时进行两种不同混凝土的浇筑作业的情况出现。例如，从大体积坝角度来说，其要求低热性，但是外表部位又必须要具备抗冻性，在这样的背景下，就需要先将内部浇筑低热性混凝土，而在其外部需要浇筑同时具有抗冻性及低热性两种性能的混凝土。想要科学、合理地对水工混凝土提出相应的技术要求，必须要对其所处的环境展开全面的分析，包括气温及环境水的化学成分等情况，还可以对在相似条件下已经建成的混凝土建筑的实际应用情况进行深入的考察。

2 水工建筑的主要特征分析

2.1 受自然因素影响较大

水工建筑在建设的环境中十分容易受到地形、地质、气象等自然环境条件因素的影响，为此，在水工建筑的施工建设的环节中，对于工程的实际选址、工程投资和枢纽布置等方面有着较高的要求。

2.2 施工较为复杂

在水工建筑施工建设的环境中，如果在施工方面的要求具有较高的复杂性，就会导致在泄水的过程中强化对河床的冲刷力度，同时蓄水池也会因为自身承受水压的提高而使得施工难度得到进一步的提升。为此，在水工建筑施工建设的环节中，需要针对河流的导流和截流等问题采取相应的措施，将这些问题有效地解决。

2.3 施工技术要求高

在水利工程施工建设环节之中，一旦大型的蓄水和泄水水工建筑出现了相应的质量问题，就很容易导致各类人为灾害的发生，从而引发巨大的经济损失，这也就意味着在建设水工建筑的环节中，需要进一步发展和掌握良好的混凝土结构施工技术。

3 水工建筑施工建设中混凝土结构经常出现的质量问题

3.1 结构稳定性不足

在水工建筑施工建设的环节中，存在着一个和各类民用工程建设所遇到的混凝土工程的一个常见问题，就是自身的结构稳定性较差，这一点主要体现在混凝土结构出现相应的裂缝及强度不足的问题，最终带来的就是整体混凝土结构发生一定程度的沉降［5］，这对于整体的水工建筑作用发挥而言，将会带来十分不利的影响。在测量各项工程数据的过程中，建筑工人出现了相应的失误，就会导致有关的混凝土结构在截面尺寸出现相应的偏差。

3.2 施工人员对施工图纸掌握不足

施工人员对于整体的水工建筑施工图纸掌握程度不足，就会在混凝土的强度和稳定性无法满足实际要求的前提下，导致整体的混凝土面板出现形变的问题，也同样会造成横截面的尺寸出现相应的偏差。混凝土的蜂窝和孔洞等问题也是水工建筑施工建设环节中混凝土工程部分较为常见的一个质量通病，之所以会出现这些质量问题，主要是因为混凝土模板在拼凑的过程中缝隙宽度相对较大，或者是水工建筑所用的混凝土材料配比数值在测量方面出现了误差等，都可以引发蜂窝等质量问题。

4 导致水工建筑混凝土结构出现质量问题的原因分析

4.1 施工建材质量不达标

之所以会导致水工建筑在施工建设环节中出现混凝土的结构问题，最为主要的一个原因就是水工建筑建设所用的建筑材料在质量上不符合有关标准的要求。在水工建筑施工建设的环节中，部分的施工建设企业及施工现场的管理人员对于工程建设所用的施工材料质量管理工作并没有得到全面有效的重视和落实，这也就意味着在选择各类材料的过程中，可能会因为不正当利益的诱惑而选择质量不过关的施工建设材料，从而导致整体的混凝土结构在施工建设环节中出现相应的问题［6］。尤其是在混凝土拌制过程中，所选用的外加剂或者水泥原材料的质量不符合有关质量标准的实际需求，都会对整体的混凝土质量产生相应的影响，进而影响到整体的混凝土结构安全性。即便是施工建设所采购的原材料在质量上完全符合有关标准的要求，但是在保管的过程中却会存在着随意性较大的问题，从而导致施工建设的原材料在保管的过程中出现质量方面的问题，也很容易导致整体的混凝土材料强度和质量出现降低。

4.2 施工人员操作规范性较低

在整个水工建筑混凝土结构的施工过程中，一旦施工人员在混凝土结构的施工拆模及养护工作中出现了不规范操作的现象，也就很容易引发混凝土结构的质量安全问题。施工人员在正式施工前如果尚未接受过完整的技术交底工作，则会出现施工技术理解不到位的问题，在具体操作中，会因为施工技术标准掌握不到位而出现明显的技术失误，这不但会对工程建设资源造成浪费，在技术失误发现不及时的影响下，则导致混凝土结构整体的质量达不到相关标准的要求。

5 水工建筑施工建设环节中混凝土结构的施工技术要点剖析

5.1 整体结构设计的完善

任何建筑工程在施工建设之前都需要开展完善的工程设计工作，而对于水工建筑混凝土结构的施工建设工作来说，在设计方面，需要妥善处理好混凝土结构在约束状态及自由变形状态下的关系，要为其预留出充足的结构形变空间，以便防止混凝土结构在施工建设完成之后出现相应的裂缝。此外，在水工建筑混凝土结构的设计过程中，需要尽量避免因为结构断面突变而带来的应力集中问题。同时，还需要使用补偿收缩混凝土技术，最好的方法就是在混凝土拌制的过程中添加一定膨胀剂，来对混凝土的收缩进行相应的补偿。还需要注意的一点是，有关的工程设计人员需要对于构造钢筋的配置给予高度的重视，尤其是对于桥面、墙板等构件，更需要对其钢筋配置的数量和直径做出相应的控制。而对于大体积混凝土的施工建设而言，在设计环节中，可以考虑将60d龄期的混凝土数值作为设计数值，主要是为了有效减少混凝土单方的用灰量，并需要配合使用相应的混凝土掺合料，从而保证混凝土的拌制质量得以符合工程建设的实际需求。

5.2 原材料的选择检验及配比数值确定

混凝土本质上来说是一种混合性质的材料，主要是由水泥、碎石、砂、外加剂等物质共同组成的，这也就意味着，只有在保证全部混凝土原材料质量优良的基础上，才可保障混凝土结构的施工质量得以符合有关要求。但是，需要注意的一点是，混凝土中常用外加剂之一的聚羧酸减水剂会因为水泥中C3A 和C4AF 数量较多、砂石中含泥量较多的影响而无法发挥出应有的作用，这也就意味着，在选择混凝土原材料之前，需要针对各项原材料进行相应的试验检测工作，确保各项原材料在全部技术性能指标完全满足有关规范和工程建设需求的前提下采用相关原料。在确定各项原材料之后，需要做的工作就是确定混凝土现场配合比。在计算这一配比数值的过程中，在施工现场拌制混凝土时，所用的各个级别的碎石骨料中都会不可避免地存在着一些超出粒径数值要求的颗粒，并且骨料的含水量也往往会显著高于之前的饱和面干状态。在这种情况下，就需要在混凝土的拌制现场在针对骨料的粒径数值范围和砂石表面含水率的前提下，将之前经过试验得出的混凝土原料配比数值换算为混凝土施工现场的原料配合比值。

5.3 建筑和振捣阶段的技术要点

在使用建筑混凝土结构的施工环节中，通常使用的都是大体积混凝土的施工方式。而在正式开展混凝土浇筑施工工作之前，需要对施工组织计划作出科学的设计，以一定的面积、顺序和走向将混凝土进行分层分段的浇筑施工，并且确保各段之间的混凝土施工不会留下宽度数值较高的施工缝。同时，每一层混凝土的浇筑厚度需要严格控制在正常振捣的深度范围内，以便确保在下层混凝土初凝工作完成之前结束上一层的混凝土浇筑工作，在一般情况下来说，水工建筑内部的混凝土结构分层浇筑厚度需要维持在30cm之下。

同时，诸如挡土墙一类的水工建筑的长条形状的混凝土结构，在开展浇筑施工的过程中，也需要做到分层分段进行，从而保障每一段的混凝土浇筑工作可以完全满足实际的工程建设需求。一般情况下，分段开展浇筑工作的长度需要维持在10～15m之间。同时，还需要注意的一点是，混凝土的浇筑工作需要做到一气呵成，如若在必需的情况下需要中断混凝土的浇筑工作，并且这个中断的时长已经超过了混凝土的初凝时间，则需要严格按照有关的施工要求对解放位置进行相应的处理。而且在进行混凝土振捣的过程中，如若使用的是插入式振捣器，则需要控制插入间距维持在整个振捣器半径数值1.5倍的范围内，并且需要做到均匀振捣；同时，插入深度也需要确保证与混凝土板保持50～100mm 的距离，防止因为振捣器和混凝土模板进行直接接触而影响到整体的混凝土结构质量。在上、下层混凝土分层浇筑工作完成之后，针对上层的混凝土开展振捣工作时，具体的插入深度也需要深入下层混凝土50mm 左右，从而保障上、下两层混凝土的连续性。

5.4 混凝土结构形变的有效控制

水工建筑在施工建设及投入使用的过程中，裂缝等问题是其中较为常见的一个质量通病，在这种情况下，为了更好地防止质量问题的出现，则需要在保障设计环节中，确保整体水工建筑结构在满足整体工程使用要求的前提下，预留出相应的变形缝［7］。并且在计算结构受力和分析结果时，需要开展相应的断面设计验算工作。还需要对混凝土的原材料及半成品的质量作出全面的控制，这一点也与之前的混凝土原材料质量控制工作有着一定的相通之处。在混凝土进行浇筑施工的环节中，其中的配合比值需要严格遵循现场换算出来的施工比值，并且在交换的过程中，需要始终遵循均匀全面的原则。并且在浇筑和振捣工作环节中，需要完全遵循有关操作规范的要求，并在浇筑工作全面完成之后，根据当地的天气条件和混凝土的强度数值要求，开展相应的养护工作。

6 结语

水工建筑作为水利工程有效调控、利用水资源的主要工程部分之一，其自身的混凝土结构质量对于水工建筑功能的发挥有着十分显著的影响。为了更好地避免水工建筑混凝土结构的质量问题，则需要在水工建筑的设计阶段、原材料选择和实际的材料配比数值确定阶段作出有效的控制，并且在混凝土浇筑振捣施工的环节以及最后的变形控制工作中，也需要注意遵循相应的技术要点。