水工建筑混凝土结构施工技术浅析

何芝坚

（德江县水务局，贵州 德江 565200）

0 引 言

水工建筑物包含船闸、桥墩以及大坝挡水建筑物等，其大多采取钢筋混凝土结构，要求结构具有较好的承载力和抗渗、抗冻、抗冲刷能力，因此在水工混凝土结构建设中，要有效控制施工质量，加强设施建设过程中的规范，保证施工品质，让混凝土结构更有效地发挥重要作用[1]。在此基础上，文章首先从结构极限、裂纹控制两个方面简单介绍了水工混凝土结构的设计基础，然后从收缩裂缝、环境影响、保护层施工质量与原材料质量不达标等方面分析了裂缝产生原因，最后从材料施工准备技术措施、工地试验室控制技术措施、浇筑与振捣技术措施、施工过程技术控制措施、冷却管降温施工技术措施、养护以及变形控制措施等方面提出了技术措施，现具体论述如下。

1 设计基础

1.1 结构极限

针对水工混凝土来说，其结构极限包含两种极限状态，即正常使用以及承载力。水工混凝土承载能力的极限状态理解为结构材料的强度超过破坏的最大承载能力或因严重变形而不能继续承载。水工结构用作围护结构时，应以受压破坏的极限值作为设计依据。设置最小应力极限值，使最大张力低于该值。因此，在设计水工混凝土结构时，需要确定良好应力关系的极限状态，以确定混凝土的不连续点，有效降低裂缝的出现率。

1.2 裂纹控制

在设计水工混凝土的过程中，裂缝控制占有关键地位。水工结构是由裂缝要求进一步控制的，而不仅仅是承载能力。有一些方法可以降低裂缝的产生率。为了确定允许裂缝的宽度，需要以复杂的方式考虑它们，具体取决于荷载性质以及当地潮湿环境、水压变化等主要参数[2]。一般来说，水工结构的安全程度不同，耐久性指标也会不一样。在水工结构设计中大多采用非标准构件，因此在设计水工混凝土的过程中，对裂缝宽度进行合理控制是其中的重难点。设定裂缝参数时需要根据评估结论，根据截面受力变形引起的裂缝张开程度。此外，应注意在实际使用中进行设计，使用混凝土和钢筋的极限状态。

2 产生原因

2.1 收缩裂缝

一般来说，混凝土收缩涵盖干缩以及塑料收缩两类。由于混凝土各类组成材料均有自身的弹性模量，同时这些材料间拥有极大的约束。这会使得水泥石以及骨料本身出现裂缝。随着应力效应的加深，这些裂纹会相互扩展和连接。

2.2 环境影响

在夏季的时候，混凝土结构温度会飞速上升，可背光侧温度不高；在恶劣环境下，混凝土结构温度会迅猛下降，可其内部温度不会快速下降，这将出现温度梯度。基于这些环境，水工结构里面的混凝土出现裂缝现象的几率会上升。

2.3 保护层施工质量、原材料质量不达标

在水利工程实践中，水下混凝土建筑物在施工过程中应采取高性能和高质量的建筑材料。如果混凝土品质不达标，混凝土保护层侵蚀脱落，它会发展到钢筋的表面，钢筋被侵蚀氧化。此外，腐蚀对象体积不断增大，进一步使得保护层的混凝土出现开裂情况。最后，混凝土结构会出现裂缝现象。

3 技术措施

3.1 水工建筑混凝土材料施工准备技术措施

如今，在建筑领域中，混凝土施展了更重要的作用，广泛使用混凝土提升了建筑的综合品质。然而，因为混凝土液化不断放热，所以混凝土容易产生裂缝情况。于是，在使用实践中，需使用水化热不高的水泥，且能够将掺合料加入到混凝土中，进而最大限度地降低水热化的成效。当然，对于粗骨料也有一定的要求，选择强度非常高，大颗粒将提升成效。在细骨料的挑选过程中，则应该选择细砂。这将可以减少水泥的总体使用量，提升混凝土的综合成效。最后，经过不断加入外加剂，充分降低了水泥的含量，更好地提升了混凝土的相关抗拉水平。

工程案例：德江县煎茶水库工程在大坝混凝土材料施工准备过程中，严格控制材料质量，大坝水泥采用强度不低于42.5MPa 的普通硅酸盐低热水泥，掺合料选用粉煤灰，混凝土骨料设有遮阳、防雨及脱水设施，砂子的含水率不大于6%。大坝浇筑一年以来，经监测，大坝内部水化热不高，内部温度控制在30℃以下，现场效果显著。

3.2 工地试验室对于水工建筑混凝土的控制技术措施

为了有效提升混凝土的综合品质，需严格强化对混凝土塌落度、水灰比的控制。需要控制原材料的选择，同时遵守如下基本原则，首先，按照施工需要选择相应的材料性能，实验技术应定期反复检查所选材料，确保材料可用于根据施工要求[3]，特别是砂、石子等材料拥有很大的变异性，实验室的工作人员一定要充分按照技术要求，定期开展取样检验，禁止使用不合格的材料，实验室一定要按照工程结构的相关部位对混凝土性能的核心要求开展对应的实验，明确提出最优化的混凝土配合比。水灰比是混凝土强度的一个核心影响因素，因此，每次搅拌混凝土之前，实验室必须检验砂，石子的含水率，对混凝土的具体用水量进行调整，以实现混凝土水灰比的合理控制。在施工过程中，当混凝土塌落度＞一定范围的时候，禁止入仓浇筑。因为一旦原材料的综合质量获得控制，称量精准度高，则塌落度变化大的具体原因一定是混凝土中水量飞速扩增，如此则水灰比变化很大，一定会降低混凝土的整体强度。于是在浇筑混凝土的时候，实验室工作人员必须要定期检验混凝土塌落度，塌落度与规定要求相符才可以顺利入仓。

3.3 浇筑与振捣技术措施

在对混凝土结构进行浇筑的时候，因混凝土浇筑的体积很大，一定要尽量做到分段、分层以及分片浇筑。施工开始前，应该将具体情况结合起来对浇筑流程、方案进行制定，如此不但可以更好地避免浇筑时出现模具开裂问题，而且能够防止模具产生裂隙。假如在浇筑墩台等构件的过程中，要坚持采取分层的原则，且对每一层浇筑的具体厚度进行控制，如此能够促进振捣工作的顺利开展。在一些水工建筑的浇筑实践中，要浇筑很长的构件，这就需要分段实施，更好地控制各段的具体长度。一些水工建筑的相关构件面积很大，就应该进行分块浇筑。在浇筑混凝土的时候，还应将振捣工作落到实处，每一个构件都需完成振捣操作，有效避免出现漏振的情况，在振捣时，需注意如下4 点：①假如利用平板振捣器进一步开展混凝土的相关振捣工作，则需要覆盖混凝土的表面；②模板应与振捣棒之间保持一定的距离，假如两者产生接触，将影响混凝土成型品质；③在采取插入式振捣手段的过程中，振捣棒的插入深度需≤其半径1.5 倍，且要注意不能出现死角；④振捣的次序、位置应按照振捣器自身性能、模板情况来确定，开工之前将试验检测以及调校落到实处。除此之外，还应该将有关经验结合起来，明确振捣是否完全，当产生如下情况时，说明混凝土浇筑充分：混凝土表面高度无显著变化；不再出现气泡；混凝土表面保持光滑、平坦。

3.4 水工建筑混凝土施工过程技术控制措施

在混凝土浇筑顺利成型的过程中，因未振实所出现的蜂窝、孔洞、麻面以及裂隙、气孔等问题，容易引起高度关注，可由于振捣不良，人们容易忽略内在品质问题。而混凝土内在品质不达标，也会破坏混凝土的结构物。因此，施工人员需要注重混凝土振捣工作，质检人员需要使用有关策略，落实混凝土振捣工作。

3.5 水工建筑大体积混凝土冷却管降温施工技术措施

在硬化实践中，为了确保水工建筑混凝土的内部温度过大，能够对冷却管路进行铺设，在混凝土浇注结束后开展通水循环冷却，通水温度与坝体内部混凝土温差≤25℃，如果进水温度较高，则水流量也需要不断加快。冷却管的出水需要排放到合适的部位，当混凝土初凝后则能够开展蓄水保温养护。

工程案例：德江县煎茶水库工程大坝浇筑过程中埋设冷却水管，冷却水管每1.5m 高铺设一层，同一层中每根冷却水管长度按250m 控制，水管层间距离为1.5m；最外侧水管与相邻 混凝土结构边缘距离为1.0~2.5m，水管弯曲半径为0.75m。通水流量一般控制在20~25L/min，每12h 改变一次通水方向，在水管出口设置流量计和闸阀，以控制通水流量。初期采用通河道底部水，通水时间21d，通水温度与坝体内部混凝土温差≤25℃，日降温幅度不超过1℃。坝体混凝土施工时须在冷却水管中通压力水，以确保水管不被压扁。经监测，大坝内部温度控制在30℃以下，现场效果显著。

3.6 养护以及变形控制措施

在开展混凝土施工的过程中，施工单位应该高度重视养护工作，且有效控制模板变形等隐患，以更好地确保施工作业环境的规范性，充分提升工程作业的品质、达标率。对于施工环境进一步使用合理的养护措施。以冬期施工为例，施工单位应该对保温层面全面开展养护。在模板挑选过程中需要对密封性指标进行考察，选择最佳的模板材质，通常以胶合板为主。使用合适的保温材料，更好地保护这些材料。或者施工单位可以选择防冻功能不错的工具开展相应的防护处理。同时，严格控制变形风险的综合品质很有必要。施工单位应从材料配合比监控、结构优化设置以及现场施工管理等方面，更好地防控以及干预变形风险。

工程案列：德江县观音滩水库、大木尧水库属于面板混凝土堆石坝，面板堆石坝上游迎水面对混凝土面板进行设置，其是坝体的主要防渗结构，且将上游水压力不断传给堆石体。由于堆石体的变形会引发面板挠曲的变形，于是面板混凝土不但要求有一定的柔性，而且要有良好的抗渗性能，以更好地适应坝体的相关变形，同时还需要具备优良的耐久性、强度，以充分承受不均匀变形，提升抗冻与抗风化能力、避免面板开裂。在冬季浇筑混凝土面板时，设计明确提出严禁在气温5℃以下浇筑混凝土，如遇5℃以上低温天气浇筑面板混凝土，需采用保温措施，施工单位在＞5℃以上低温天气浇筑时采用土工膜覆盖已浇筑好的混凝土，且用流动水均匀养护至下闸蓄水，效果十分明显。德江县大木尧水库工程为有效适应坝体的变形，需要对面板开展分缝。面板总分块数19 块，其中张性垂直缝总长325m，压性垂直缝总长85m。趾板与面板结合处对周边缝进行设置，不设水平施工缝。

4 结 语

总之，文章从材料施工准备技术措施、工地试验室控制技术措施、浇筑与振捣技术措施、施工过程技术控制措施、冷却管降温施工技术措施、养护以及变形控制措施等方面入手，以实现水工建筑混凝土结构施工技术的优化。为了提高施工质量，除了做上述工作外，还必须提高施工人员的品质意识。相关领导需安排拥有技术资格的员工开展作业，避免产生违规行为。项目的设计、监督、施工等部门应当相互联系，保证工程质量，施工单位必须及时、严格地做好施工控制、检测、质量控制等工作，以便项目的总体质量控制点能够完全覆盖。另外，不但要全面开展生产原材料的品质检测工作，而且需要严格控制施工质量。检测部门应该定期对各质控点开展检测分析，同时向有关部门立即告知相关检测结果信息。另一方面，还需要施工单位对施工技术进行严格规范，将管理制度落到实处，对各员工开展一定的约束以及监督，以更好地保证工作品质，最大限度地推动国内建筑领域的深入发展。