水利工程混凝土结构施工技术应用

肖学洋，赵淑贞

（1.山东和富建设有限公司，山东 滨州 256800；2.广饶县财政局，山东 东营 257300）

水利工程的规模大、结构比较复杂，工程项目建设与施工的技术要求高且项目管理的难度比较大。为切实保障水利工程的质量性能和运行效率，需要持续改进和优化工程施工技术和工艺，提高施工管理水平，使水利工程具备良好的防渗、抗冻、耐磨、抗裂、承重等性能。混凝土结构是水利工程的主要结构之一，影响混凝土结构施工及质量的因素很多，需要把握混凝土结构施工技术及要点、把握关键影响因素，对其严格管控。

1 水利工程混凝土结构施工及特点

水利工程建设与施工会涉及大量的水工建筑物，分布于堤防、水闸、泵站、水电站等主体工程当中。混凝土结构是水工建筑物的主要结构之一，其具有良好承重性能、防水抗渗透性能，在一定程度上可以增加工程项目的抗压强度，在稳固承重墙、支撑柱等结构构建方面都有明显优势，发挥着重要作用。混凝土结构的施工质量，将直接影响水利工程的质量性能和后期的安全运行[1]。而且，影响水利工程混凝土结构施工的因素很多，包括混凝土材料、方案设计、施工环境（地形和水文条件、天气等）、施工工艺选择、施工现场情况及管理监督水平等。因此，为切实保证水利工程施工的整体效果，保证水工建筑物拥有良好承载力、防渗效果，规避和降低混凝土结构变形、裂缝、渗漏等问题，需要确保施工符合水利工程施工相关标准、设计要求，加强各影响因素的严格控制，做到精选优质混凝土原料、科学确定混凝土配比，监督混凝土浇筑、振捣和养护等工作的规范进行，使水利工程水工施工拥有良好的质量性能、使用寿命，后期运行更安全可靠[2]。

2 水利工程混凝土结构施工常见问题及诱因

我国在持续加强水利工程项目建设，水利工程的规模、数量在增加，也在积极推进水利工程施工技术和工艺的进步，混凝土结构作为水工建筑物的主要结构之一，施工质量将直接影响水利工程质量性能和后期运行。因此，水利工程施工也在持续改进和优化混凝土结构设计和施工技术、材料等。但是，仍有很多项目施工存在不足和问题，导致出现混凝土结构变形、裂缝、渗漏、蜂窝架空等问题，影响水利工程的使用寿命。

2.1 裂缝问题

这是施工中最常见的一类问题，造成这一问题的因素很多。在水利工程施工中可能会遇到大体积混凝土施工，其体积大，传热、散热性能差，在混凝土浇筑的时候，容易出现内外部温度差距大的情况，进而导致温差裂缝问题。混凝土水化热现象也是导致裂缝问题的主要因素，在水化热现象消失后，凝结过程可能会出现收缩、变形、裂缝的问题。混凝土材料主要由骨料、水泥、水、外加剂等依照适合的配比充分混合搅拌形成，如果水灰的配比不当、骨料粒径过大、水泥级配不够、水泥含泥量高、搅拌水量不适合、搅拌不均匀、搅拌时间控制不严等都可能影响混凝土材料的强度、粘合度、抗裂性、收缩性等，进而影响水利工程混凝土结构施工及质量[3]。此外，在施工作业的时候，如果钢筋配置不足、相应模板结构设计不正确、浇筑和振捣操作不规范，都可能导致水利工程混凝土结构施工出现不均匀沉降、收缩不均匀、交接部位裂缝等问题[4]。

2.2 蜂窝架空问题

这也是施工中常见的一类问题，主要是因为施工中产生的气泡、水泡导致的，在后期水分蒸发后，就容易导致水囊空腔的问题。导致项目施工中产生气泡的原因也比较多，如果混凝土搅拌的时候不充分，以及搅拌中的各类黏性物质会增加气泡排出的阻力，在施工中如果模板、混凝土的贴合度不够，也容易导致气泡现象。

表1 混凝土的配合比参数

3 水利工程混凝土结构施工技术及要点措施

3.1 原材料选择和质量控制

混凝土材料是影响水利工程混凝土结构施工的关键要素，要对这一因素严格控制，结合工程实际，选择适合的原材料，并加强材料质量控制。首先，在水利工程混凝土结构正式施工前，要规范做好一系列前期准备工作，深入工程现场进行细致的勘察调查，并对工程资料信息、工程图纸等仔细分析，明确水利工程混凝土结构施工的设计要求、质量标准等。其次，在准确把握工程实际的基础上，科学计算和取值，对原材料选择和混凝土材料配比严格控制。通常而言，混凝土材料中的水泥强度要不低于42.5MPa，水灰比要小于0.5，集料尽量选用大小适合、干净无杂物的砂石，混凝土的砂率在35%～40%之间最为适合，灰砂比一般为l：2，同时需要对混凝土的孔隙率、最大粒径等严格控制，确保符合工程项目设计要求和标准。如果水利工程混凝土结构施工采用的是C30 混凝土，需要严格控制混凝土集料的初凝时间[5]。为确保混凝土良好的强度和性能，还需要结合工程实际，在其中添加适量的缓凝剂、减水剂、粉煤灰等外加剂，并正确使用加热法对掺合剂混凝土进行科学的养护，但需要注意的是不能加入高铝水泥，以免导致混凝土材料的强度不够。在确保工程质量性能和结构安全、结构强度、混凝土坍落度的前提下，可以适当减少水泥用量，提高掺合料用量，并尽量使用水化热较低，凝结时间较长的中热硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等[6]。最后，在确定混凝土材料配比之后，要对材料进行科学的拌合，过程中最好选用性能良好的间歇型搅拌设备，也要严格控制搅拌的时间和各项参数，通常情况下保持在40s 到1min，以保证充分搅拌、搅拌均匀，且不会因为时间过长导致出现离析问题。搅拌的时候要一次性加够水，在后期浇筑和振捣的时候不再加水，以免影响水利工程混凝土结构施工的质量。要科学规划运输路线，并加强运输过程混凝土温度的控制。此外，要做好材料质检工作，确保各种材料检测合格之后，才能投入和使用。尤其需要对混凝土材料的粘合度、持久度、坚固性、稳定性、坍落度等仔细检测，对混凝土质量和内外部温差仔细检测，确保温差不超过25℃，质量符合工程实际。

3.2 把握浇筑施工技术及要点

水利工程混凝土结构施工的技术和质量要求高，要对各环节和工序的施工作业严格控制，把握施工技术要点和关键。混凝土浇筑是水利工程混凝土结构施工的关键环节，要对浇筑施工的影响因素严格控制，防范变形、裂缝等问题。水利工程混凝土结构施工多为大体积混凝土，通常采用分层、分段分层、余面浇筑等技术方法。例如，混凝土结构工程施工可以采用分层浇筑的方式，施工中自下而上、依次浇筑，在第一层浇筑完成之后，混凝土还没有完全凝固的时候，开始进行第二层的浇筑，逐层连续浇筑直到完成相关环节的作业。浇筑作业要严格依照计划进行，严格控制好底层浇筑距离、后面每层浇筑厚度。通常情况下，墩台施工如果采用的是分层浇筑的方式，一般每层厚度控制在30cm 左右最为适合；挡土墙施工如果采用的是分层浇筑的方式，一般每层厚度控制在10cm～15cm左右最为适合[7]。混凝土浇筑施工最好一次完成，中间不中断，保证浇筑作业的连续性。在浇筑施工的时候，要结合混凝土材料的选择，科学控制混凝土集料的初凝时间，过程中切忌加水稀释，要准确把握具体工程项目施工的混凝土强度等级、方量、坍落度、初凝和终凝时间、浇筑步骤、每次浇筑的时间等，制定科学可行的浇筑方案，确保项目施工拥有良好的质量性能，防范各种隐患风险问题。水利工程混凝土结构施工通常而言，浇筑的倾落高度不能超过2m，如果是3m 以上的工程项目的浇筑施工，一般需要溜管、串通等方式解决，以确保良好的施工效果。在浇筑施工的时候，还需要注意分层、分段，要根据钢筋疏密度、建筑结构特性等，在对其充分考虑的基础上科学确定浇筑的高度，通常浇筑层高度是振捣器作用部分长度的1.2 倍，最高不能超过50cm[8]。通过准确把握浇筑施工技术及要点，加强施工过程的控制，有效避免施工中的裂缝、漏水、渗水问题。此外，在施工中如果出现了浇筑时坍落度过小、难以泵送的情况，一般采用硫化剂二次流化，切忌加水；如果出现了两种强度等级混凝土同时浇筑的情况，需要明确标准，防止错浇现象。

3.3 把握振捣施工技术及要点

混凝土振捣是水利工程混凝土结构施工的关键工序，要对振捣施工的影响因素严格控制，防范变形、裂缝等问题。在具体操作的时候，要依照工程施工的现实需要，科学控制振捣时间、力度，避免因时间不足，导致混凝土坍落度、压实度不够，或者是时间过长，而出现离析的情况。针对不同的浇筑部件，要结合施工需要选用适合的振捣工具，常见的有插入式振捣器、附着式振捣器、平板式振捣器等，以确保良好的振捣效果。如果施工中采用的是插入式振捣器，需要对插入间距严格控制，一般在振捣半径的1.5 倍范围内，且控制好振捣器、模板之间的距离，以免振捣施工作业，对模板的稳定性等产量不良影响[9]。混凝土振捣要做好全覆盖，过程中要做到不重不漏，当混凝土表面不再出现气泡的时候，则表示振捣作业完成。此外，在振捣施工作业完成之后，需要立即进行养护管理，如在混凝土上面覆盖一层塑料薄膜，以起到降低混凝土表面水分快速蒸发、防范干缩裂缝的作用；要做好浇水、保温、保湿等工作，防范混凝土结构疏松、干缩裂缝。水利工程混凝土结构施工的质量要求高，通常混凝土养护时间不能低于15d。

3.4 实施精细化和标准化管理

影响水利工程混凝土结构施工的因素包括混凝土材料、方案设计、施工环境、地形和水文条件、天气、施工工艺选择、施工现场情况及管理监督水平等，为确保工程项目施工拥有良好的质量效果，需把握工程实际和施工建设目标，并实施精细化和标准化管理。通过规范做好技术交底、质量交底、安全交底等工作，确保各人员明确自身责任、规范履行职责、规范施工作业，在各环节和工序施工作业的时候，严格依照流程和技术规范进行，保证施工的效率和质量。在正式施工前，需要仔细做好前期的勘察、岩土治理等工作，在对调查资料深入分析和利用的基础上，明确水利工程项目现场的地质环境和条件、水文环境、工程规模和设计要求等，在此基础上持续优化和改进方案设计，配备好人力、物资材料、设备、技术等，围绕项目实际制定可行的施工计划方案。在项目施工的时候，要重点加强施工现场的管理和监督控制，严格监管施工现场的人、物、环境因素，监督规范施工作业，并仔细做好施工现场记录、检查、分析、改进一系列工作[10]。在每一环节和工序施工完成之后，都需要进行细致的检查验收，对实际项目进行逐一的检查，对于发现的不合格、存在风险隐患的工程组织返工、整改，在确保检查符合要求之后，再进行后续环节的施工作业。施工监督管理要对重点环节的施工作业和技术选择等加强管控，结合工程实际需要和设计要求、质量标准等，规范做好模板立设、底层筋作业、上层筋作业、混凝土浇筑和振捣等环节的施工作业。此外，还需要科学利用信息化技术等，协助工程项目施工管理工作的实施，实现工程全过程、动态化的监督控制，及时发现和处理施工中的问题。

4 结语

混凝土结构工程施工是水利工程项目施工的重要内容和工序，要把握混凝土结构施工技术及要点关键，以有效防范施工质量隐患。要求做好前期的分析调查和一系列准备工作，在对工程项目全面把握的基础上，对施工技术持续改进和优化，以确保水利工程施工具有更理想的质量性能，确保其后期运行安全稳定。混凝土结构工程施工要确保其具备良好的防渗、抗冻、耐磨、抗裂、承重等性能，在施工中要加强对混凝土材料和质量的控制，要监督混凝土浇筑和振捣的规范作业，并实施精细化和标准化管理。