水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量監(jiān)理控制探析

孟杰

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量監(jiān)理控制探析

孟杰

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

在水利工程設(shè)計(jì)中，水工建筑多采用混凝土結(jié)構(gòu)。水工混凝土結(jié)構(gòu)超過最大承載力將發(fā)生變形，導(dǎo)致裂縫。由于水工混凝土結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)，選用不同材料對(duì)水工混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量將產(chǎn)生不同影響。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)水工混凝土結(jié)構(gòu)與材料的設(shè)計(jì)與研究，從施工監(jiān)理角度和質(zhì)量控制上提出合理的改進(jìn)對(duì)策和建議。

水工建筑；混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；質(zhì)量控制

1 引言

水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制是保障水利工程建設(shè)安全性、穩(wěn)定性、可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于混凝土結(jié)構(gòu)是由砂、石、水泥等材料構(gòu)成，其不同材料的性能參數(shù)決定了混凝土結(jié)構(gòu)的最大承載力。水工混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，需要通過科學(xué)的檢驗(yàn)、測(cè)試進(jìn)行優(yōu)化。如水泥的水化反應(yīng)多與組成碎石灰中的有害物質(zhì)超標(biāo)有關(guān)，碎石灰中的有害物質(zhì)超標(biāo)影響混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低水泥與骨料的粘結(jié)性；在混凝土攪拌中，對(duì)于材料的配比需要進(jìn)行試驗(yàn)，特別是砂子的含水率要采用現(xiàn)場(chǎng)干炒法來測(cè)定。

2 水工混凝土結(jié)構(gòu)極限及裂縫控制

水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水工混凝土結(jié)構(gòu)極限包括承載力和正常使用兩種狀態(tài)。

承載力極限，是指水工混凝土結(jié)構(gòu)所能承受的最大破壞強(qiáng)度。擋水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要將受壓破壞極限值作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，來確定應(yīng)力約束極限狀態(tài)，避免裂縫產(chǎn)生。

對(duì)應(yīng)用于水工工程的混凝土結(jié)構(gòu)來說，裂縫要求除應(yīng)考慮承載力的控制外，還要對(duì)容許裂縫寬度、工程環(huán)境、荷載、水壓等參數(shù)變化進(jìn)行綜合考慮。通常情況下，對(duì)于不同等級(jí)的水工建筑，其耐久性指標(biāo)存在差異性。

裂縫控制主要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂性評(píng)估為依據(jù)，根據(jù)斷面的作用力變形來設(shè)定裂紋開度標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于不同水工工程而言，在限裂驗(yàn)算可靠性分析上，根據(jù)不同情況來進(jìn)行雙重保證處理。當(dāng)彎矩不大于開裂彎矩，不需用進(jìn)行限裂驗(yàn)算；當(dāng)彎矩大于開裂彎矩且彎矩不大于荷載標(biāo)準(zhǔn)的開裂彎矩標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則要求在荷載標(biāo)準(zhǔn)及開裂標(biāo)準(zhǔn)值下的裂縫寬度不大于開裂標(biāo)準(zhǔn)值下的裂縫寬度；當(dāng)荷載標(biāo)準(zhǔn)的彎矩小于荷載標(biāo)準(zhǔn)的開裂彎矩標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則需要在荷載標(biāo)準(zhǔn)及開裂標(biāo)準(zhǔn)值下的裂縫寬度小于開裂標(biāo)準(zhǔn)值下的裂縫寬度。

3 水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)變形控制

對(duì)于水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅要關(guān)注其強(qiáng)度，還要結(jié)合水工建筑工程環(huán)境，特別是對(duì)水下環(huán)境的分析，以提升混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命和穩(wěn)定性。裂縫是水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)的主要問題，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行防范，一方面做好水工結(jié)果的構(gòu)造設(shè)計(jì)，對(duì)相應(yīng)變形縫進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，精確計(jì)算結(jié)構(gòu)受力，尤其是在特殊情況下的超載、維修等方面的斷面驗(yàn)算；另一方面對(duì)原材料、半成品進(jìn)行質(zhì)量控制，合理調(diào)配水泥、砂、石粉、泥土的比例，依照現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘測(cè)實(shí)際來進(jìn)行換算和優(yōu)化；再者是對(duì)于水工工程施工進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)理，做好施工過程中的旁站監(jiān)督，對(duì)施工的分層、分區(qū)、分段、澆筑、振搗等方法進(jìn)行試驗(yàn)，確保整個(gè)施工過程的科學(xué)性。如在振搗監(jiān)理中，對(duì)于混凝土的密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，控制振搗器與模板的間距，避免模板變形誘發(fā)漏水漏漿問題。

4 水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制

水工建筑的混凝土施工應(yīng)從施工工藝、施工材料的質(zhì)量控制上加以改進(jìn)。在檢驗(yàn)方法上，要選擇目視檢測(cè)、機(jī)械檢測(cè)、手檢等；在原材料質(zhì)量檢驗(yàn)上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)、抽檢、精確試驗(yàn)等。

4.1 原材料質(zhì)量控制

對(duì)原材料主要是砂、石、水泥、水等材料的質(zhì)量控制。水泥強(qiáng)度變化影響混凝土強(qiáng)度；石頭粗、細(xì)骨料直徑變化也影響混凝土的級(jí)配變化，進(jìn)而影響混凝土的和易性和含水量。因此，在施工監(jiān)理過程中，要對(duì)水工工程材料的質(zhì)量、配合比等進(jìn)行控制。在檢測(cè)方法上，以隨時(shí)抽檢的方法進(jìn)行質(zhì)檢，并從關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，就原材料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，提升原材料質(zhì)量，保障混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。

4.2 對(duì)水工混凝土澆筑進(jìn)行質(zhì)量控制

從水工工程結(jié)構(gòu)施工實(shí)踐來看，不同原材料的配合比、混凝土澆筑施工振搗方式都會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度等指標(biāo)。為此，在保證混凝土澆筑質(zhì)量上，主要從兩方面進(jìn)行控制。

4.2.1 混凝土配合比控制

根據(jù)不同水工建筑工程混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及要求，在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)定中，需要根據(jù)原材料性能特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)，并選擇相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。如對(duì)于骨料進(jìn)行抽檢，明確其徑粒大小，并保持面干、飽和；然而，在實(shí)際施工中，很多骨料存在超遜徑問題，且含水量也超過標(biāo)準(zhǔn)。因此，在進(jìn)行混凝土配合比換算時(shí)，要結(jié)合砂石、骨料的抽檢結(jié)果進(jìn)行換算。依照“（該級(jí)超徑量＋該級(jí)遜徑量）-（上一級(jí)遜徑量＋次一級(jí)超徑量）＝調(diào)整量”來進(jìn)行調(diào)整。另外，在對(duì)混凝土配合比進(jìn)行控制時(shí)，還要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際施工環(huán)境、運(yùn)輸距離、運(yùn)輸方式等條件的差異性，適當(dāng)調(diào)整用水量。在水工素混凝土、少筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，坍落度控制在3～5cm，配筋率超過1%鋼筋混凝土，坍落度控制在7～9cm；對(duì)于泵送混凝土，坍落度控制在10～14cm，初凝時(shí)間不能低于4h。

4.2.2 和易性控制

混凝土的和易性，是針對(duì)混凝土拌合物的整體性狀進(jìn)行描述的，當(dāng)和易性較差時(shí)，會(huì)出現(xiàn)振搗不實(shí)、離析等問題；當(dāng)和易性較好時(shí)，混凝土振搗穩(wěn)實(shí)，幾乎沒有離析現(xiàn)象，且具有較好的均質(zhì)密實(shí)性。由于水工環(huán)境的特殊性，對(duì)于混凝土和易性要求較高，在施工過程中，多選擇低坍落度、低水量來進(jìn)行控制，多從振實(shí)工藝上來實(shí)現(xiàn)。另外，為提升水工工程混凝土質(zhì)量，還需要從保水性、可塑性、粘聚性等方面調(diào)整。

4.2.3 振搗控制

由于水工建筑結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑體積較大，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理中，需要結(jié)合不同澆筑部位，設(shè)計(jì)合理的施工組織方案，特別是先后次序、施工走向、澆筑面積、分段、分層方法等，都是防范工程出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵點(diǎn)。通常情況下，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，多采用分層分段分區(qū)澆筑，從混凝土澆筑厚度上進(jìn)行嚴(yán)格控制，而振搗工藝控制是保障混凝土初凝厚度的重中之重。一般情況下分層澆筑厚度不高于30cm。在分層澆筑施工中，要保持施工的連續(xù)性，避免中斷，特別是對(duì)于中斷時(shí)間超過初凝時(shí)間的，需要對(duì)接縫進(jìn)行處理。另外，在振搗控制上，一是做好振搗器插入間距的控制，避免與模板接觸；二是在平板式振搗中，要注重全面覆蓋，且在移動(dòng)中要做重疊振搗；在確定振搗位置、順序時(shí)，要結(jié)合模板結(jié)構(gòu)、振搗器性能進(jìn)行調(diào)校和測(cè)試。

TV331 ［

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］1004-7042（2016）11-0038-02

孟杰（1986-），男，2012年畢業(yè)于河海大學(xué)水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2016-09-16；

2016-10-19