探折水利工程建設(shè)中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

吳應(yīng)貴

摘 要：由于水利工程建設(shè)的周期長且施工難度系數(shù)較高，所以，通常情況下，必須檢測所使用的混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，保證其質(zhì)量過關(guān)。一般都會使用水泥和砂石以及水進(jìn)行等比例混合，然后再參入預(yù)應(yīng)力筋和鋼筋，保證其建設(shè)的耐壓性和耐久性，并且整體的施工工序較為復(fù)雜，所以，一般初期的設(shè)計方案中存在的問題很多，因此，都會不斷的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，保證混凝土的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水利工程建設(shè)；混凝土結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計

1 水利工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義

水利工程通過修建堤壩、水閘、渡槽等水工建筑對水資源進(jìn)行調(diào)控，通過這些水工建筑的興建來預(yù)防或控制洪澇災(zāi)害和干旱災(zāi)害，滿足社會生產(chǎn)和人民生活的需要。水利工程的規(guī)模比較大。工期比較長、施工技術(shù)難度比較高，一般來說在水利工程中需要應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)?；炷潦侵干笆?、水泥、水按照一定比例進(jìn)行混合配比，并以水泥為膠凝材料的建筑工程復(fù)合材料?；炷僚c一定量的鋼筋等構(gòu)件進(jìn)行配合使用，可以作為承重材料使用到各種建設(shè)工程項目中。由于混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的耐火性、耐久性、整體性，因此在大型建設(shè)工程項目中應(yīng)用非常廣泛，但混凝土結(jié)構(gòu)在我國的水利工程項目中的應(yīng)用時間比較短，應(yīng)用經(jīng)驗比較少，尚有很多不足，因此研究如何對水利工程中的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，對我國水利工程建設(shè)具有非常重要的理論意義和實(shí)踐價值。

2 目前水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

2.1材料配比問題

由于混凝土是水泥、骨料、砂石、水等多種施工材料攪拌混合而成，并非單一屬性的工程施工材料，在具體的施工環(huán)節(jié)中，對于混凝土的各種材料的配比也各不相同，比如水分的增加，而水泥減少，則會導(dǎo)致最終配置的混凝土標(biāo)號降低，在施工中出現(xiàn)麻面和氣孔等情況，進(jìn)而影響混凝土結(jié)構(gòu)的安全性。如果粗骨料比例過高，則會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)離析，影響混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性。

2.2岔管設(shè)計問題

目前我國的水利工程項目主要采用“一洞多機(jī)”的方式進(jìn)行地下管網(wǎng)的布設(shè)，這種設(shè)置對于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求比較高，目前我國還沒有比較完善的岔管設(shè)計規(guī)范，這使得施工人員對于岔管設(shè)計的承壓能力很難準(zhǔn)確把握，特別是在地形地貌比較復(fù)雜的情況下，經(jīng)常發(fā)生設(shè)計不合理的情況，對水利工程的整體安全性造成影響。

2.3襯砌滲漏問題

在水利工程施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)混凝土襯砌滲漏的情況，這是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中最難解決的問題。滲漏問題如果不能有效解決，將對整體水利工程建設(shè)造成嚴(yán)重影響，襯砌滲漏主要是因為混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了裂縫，裂縫產(chǎn)生的具體原因包括以下幾點(diǎn)：（1）混凝土模板設(shè)計的不合理。（2）在通道施工的過程中，對于通道位置的設(shè)計不合理，如果通道上方出現(xiàn)沉降就會對襯砌產(chǎn)生較大壓力，最終發(fā)生混凝土裂縫的情況。（3）混凝土結(jié)構(gòu)的原材料本身存在質(zhì)量問題，例如混凝土的標(biāo)號不滿足施工設(shè)計要求。（4）混凝土的運(yùn)輸過程、攪拌過程、養(yǎng)護(hù)過程出現(xiàn)問題。例如運(yùn)輸時間過長，混凝土和易性受到影響，沒有按照混凝土的初凝和終凝時間進(jìn)行科學(xué)養(yǎng)護(hù)，混凝土在使用之前沒有進(jìn)行充分的攪拌振搗，造成骨料離析的情況。

2.4前期準(zhǔn)備不足

水利工程的技術(shù)含量比較高，相比建筑工程，水利工程的施工難度更大更復(fù)雜，在水利工程設(shè)計階段，需要對工程所在地的地形地貌、水文地質(zhì)條件、氣候條件進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。在實(shí)際施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)因為前期調(diào)查不細(xì)致而導(dǎo)致水利工程在施工過程中的各種質(zhì)量問題。比如有的水利工程項目圍巖應(yīng)力比較大，圍巖不穩(wěn)定，加上岔管形態(tài)復(fù)雜，導(dǎo)致應(yīng)力集中和襯砌開裂，破壞混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方案

3.1合理的混凝土配合比

對于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的原料，必須根據(jù)合理的配比進(jìn)行添加，這樣可以盡可能的預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)的問題。一般情況下，砂灰的細(xì)度都是有明文規(guī)定的，所以，在進(jìn)行選材時，必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作。混凝土單層的鋪設(shè)厚度也是存在著一定的范圍的，通常厚度控制在30～50cm之間，而且在進(jìn)行鋪設(shè)時，都是分層進(jìn)行，并且必須保證混凝土已經(jīng)完全搗碎均勻，而所使用的鋼筋架，則需要提前先預(yù)留洞口，然后校正，再進(jìn)行焊接操作，這樣，既可以保證混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全可靠，也能保證工程的施工質(zhì)量。

3.2混凝土裂縫的設(shè)計優(yōu)化方案

對于混凝土的裂縫情況，必須要制定解決方案，所以，相關(guān)的設(shè)計人員需要提前先了解工程的地勢壓力以及周邊環(huán)境和地理情況等，然后進(jìn)行綜合的分析，了解混凝土結(jié)構(gòu)需要承載的強(qiáng)度，進(jìn)而選擇合適的鋼筋型號以及混凝土的等級。另外，對于混凝土結(jié)構(gòu)中的彎拉部件，則需要選擇合適的尺寸，進(jìn)而嚴(yán)格控制混凝土裂縫產(chǎn)生的距離。

3.3混凝土圍巖固定的優(yōu)化設(shè)計方案

對于混凝土圍巖固定的優(yōu)化設(shè)計方案，則需要提前了解周邊圍巖的水壓，并且分析它能承受的強(qiáng)度以及水壓的承載情況，這樣，才能夠制定詳細(xì)的混凝土襯砌方案，在進(jìn)行設(shè)計時，必須要考慮工程造價的合理性以及建設(shè)的質(zhì)量。所以，相關(guān)的設(shè)計人員必須根據(jù)地面的平緩程度和坡度的大小，進(jìn)而確定圍巖結(jié)構(gòu)覆蓋厚度的最小值，然后，再根據(jù)精確的計算，確定圍巖的相關(guān)固定參數(shù)。

3.4混凝土滲漏的優(yōu)化設(shè)計方案

對于滲漏的情況，一般在混凝土設(shè)計中，都會使用襯砌的方式。襯砌主要有兩種情況，裂襯砌和非裂襯砌。而設(shè)計的工作人員需要提前先了解圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)；然后根據(jù)實(shí)際的情況，選擇合適的設(shè)計方案，或者分析圍巖的承載情況，然后進(jìn)行鋼筋混凝土的支護(hù)，進(jìn)行岔管設(shè)計；根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行布局，進(jìn)行技術(shù)性的調(diào)整和優(yōu)化，進(jìn)而減少混凝土滲漏、裂縫的情況。

4 結(jié)語

綜上所述，水利工程對于周邊居民的生產(chǎn)生活和生態(tài)環(huán)境有著非常重要的影響，混凝土結(jié)構(gòu)在水利工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，針對當(dāng)前混凝土結(jié)構(gòu)在水利工程建設(shè)中暴露的問題，在混凝土配比、裂縫控制、圍巖穩(wěn)定等方面進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的水利工程奠定基礎(chǔ)。