重大土木與水利工程安全性及耐久性的基礎(chǔ)分析

曲晶

（煙臺(tái)市牟平區(qū)綜合行政執(zhí)法大隊(duì)，山東 煙臺(tái) 264000）

前言：重大土木與水利工程直接影響著國(guó)民生活生產(chǎn)水平，而工程施工質(zhì)量則制約建筑的使用安全，因此為了保證工程價(jià)值切實(shí)落實(shí)，施工單位要增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，采用耐久性較強(qiáng)的原材料，以此增強(qiáng)重大土木與水利工程的安全性和耐久性，促使其充分滿足居民生產(chǎn)生活需要，為推動(dòng)國(guó)家持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

一、堅(jiān)持廣義造價(jià)分析法確定路橋工程結(jié)構(gòu)

路橋工程是在重大土木工程中具有重要影響，其結(jié)構(gòu)安全直接制約交通質(zhì)量，因此施工單位要做好路橋工程結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性控制工作，明確廣義造價(jià)分析法的應(yīng)用必要性，基于此法降低社會(huì)經(jīng)濟(jì)直接損失，維護(hù)居民交通出行的人身生命安全。重大路橋工程普遍承擔(dān)著相對(duì)較大的交通運(yùn)輸重?fù)?dān)，若是結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在后續(xù)使用過(guò)程中出現(xiàn)斷裂或塌陷等問(wèn)題，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的交通運(yùn)輸損失，還會(huì)威脅居民交通出行安全，故而施工單位要充分發(fā)揮廣義造價(jià)分析法的作用，在施工前做好數(shù)據(jù)調(diào)查與信息分析工作，確保初始造價(jià)預(yù)算方案的科學(xué)合理性，以此降低損傷修復(fù)以及重建施工的費(fèi)用支出[1]。為了保證路橋工程的安全性與耐久性，造價(jià)規(guī)劃人員應(yīng)參與到各個(gè)施工環(huán)節(jié)中，比如先通過(guò)對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比，選擇造價(jià)較低但結(jié)構(gòu)安全性相對(duì)較高的方案，再基于“投入—產(chǎn)出”矩陣對(duì)該方案的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算，同設(shè)計(jì)人員、技術(shù)人員、施工人員就計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，討論在不影響工程質(zhì)量與耐久的前提下，有哪些高價(jià)材料可以采用其他低價(jià)材料代替，為實(shí)現(xiàn)以低經(jīng)濟(jì)投入得到高質(zhì)量工程目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

二、在水工施工過(guò)程中發(fā)揮水泥土加固體作用

某些重大土木與水利工程的選址地址以天然軟土為主，若是沒(méi)有做好地基加固工作，必然影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使得建筑因?yàn)榈鼗绊懗霈F(xiàn)崩塌問(wèn)題，威脅建筑的使用安全與使用壽命。對(duì)此，施工單位要重視水泥土加固體的作用，將其應(yīng)用于天然軟土地基的加固施工中，由于此工藝技術(shù)具有價(jià)格成本低、操作簡(jiǎn)單方便以及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，符合資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)要求。

現(xiàn)階段，不少重大土木與水利工程的水泥土加固體因?yàn)閮?nèi)外部因素影響出現(xiàn)劣化問(wèn)題，其中內(nèi)因主要包括土體性質(zhì)、加固體自重應(yīng)力、材料比例、水泥型號(hào)、工藝技術(shù)等，外因具體是指溫度變化、流水腐蝕、侵蝕性離子濃度、土壓或水壓等。為了確保水泥土加固體作用切實(shí)發(fā)揮，施工單位在該施工工藝應(yīng)用于重大土建與水利工程建設(shè)（修復(fù)）時(shí)，首先要對(duì)劣化的水泥土加固體機(jī)理進(jìn)行分析，明確劣化原因、深度、速度，基于強(qiáng)度衰減規(guī)律制定可行性較強(qiáng)的施工方案；其次，深入分析水泥土加固體劣化過(guò)程中，其滲透性動(dòng)態(tài)變化情況，基于時(shí)空規(guī)律開(kāi)展模擬試驗(yàn)；最后，立足試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)抗劣化能力強(qiáng)化措施，例如使用外滲劑或改良固化劑等，有利于提高水泥土加固體的固化速率與建筑施工效率，對(duì)增強(qiáng)侵蝕（腐蝕）物抵御能力具有重要意義。

三、采用鋼纖維混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)隧洞工程管片

相較于傳統(tǒng)混凝土，鋼纖維混凝土在安全性方面具有較強(qiáng)的阻裂、增韌優(yōu)勢(shì)，在耐久性方面具有相對(duì)良好的抗?jié)B、耐火、耐腐蝕優(yōu)點(diǎn)，在隧洞工程施工過(guò)程中，采用鋼纖維混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土制作管片，能夠減少鋼筋骨架制作程序，對(duì)提高管片生產(chǎn)效率具有積極作用。

（一）力學(xué)性能

某施工企業(yè)在開(kāi)展隧洞工程施工前，針對(duì)鋼纖維混凝土管片的力學(xué)性能進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)跟傳統(tǒng)混凝土管片相比，前者在抗壓、抗裂、抗彎、抗拉等指標(biāo)上，比后者均有提高，具體提升范圍如表1所示。

表1 鋼纖維混凝土管片力學(xué)性能指標(biāo)提升范圍

針對(duì)鋼纖維混凝土預(yù)制管片的抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度開(kāi)展縮尺寸模型實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)檢測(cè)不同纖維摻量的管片抗壓能力，發(fā)現(xiàn)鋼纖維摻量越高，隧洞管片抗壓強(qiáng)度越高，該試驗(yàn)中最高提升了14.6%；針對(duì)抗裂能力、抗拉能力開(kāi)展足尺寸模型試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)不同負(fù)載階段的兩種預(yù)制管片（鋼纖維混凝土與鋼筋混凝土）抗裂性能進(jìn)行模擬，得出鋼纖維混凝土管片的抗裂強(qiáng)度提高了大約50%[2]。

（二）耐火性能

鋼纖維混凝土制作的隧洞管片耐火性能相對(duì)優(yōu)良，主要原因是在基于此材料制作管片時(shí)，通常會(huì)添加適量聚丙烯纖維，若是隧洞發(fā)生火災(zāi)，聚丙烯纖維會(huì)率先熔化，產(chǎn)生很多細(xì)小孔隙，將管片內(nèi)部因外界高溫環(huán)境產(chǎn)生的水蒸氣排出，降低管片內(nèi)部壓力，減少爆裂現(xiàn)象發(fā)生，有效增強(qiáng)了隧洞工程的安全性。在利用鋼纖維混凝土制作管片時(shí)，需要綜合考慮不同溫度環(huán)境下管片的抗拉（裂）強(qiáng)度與抗彎（壓）強(qiáng)度，這是保證隧洞管片承載力符合安全性與耐久性需求的關(guān)鍵，對(duì)于拉（裂）強(qiáng)度，施工單位應(yīng)采用公式（1），其中“ftk”是指抗拉（裂）強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，“αt”是指影響抗拉（裂）強(qiáng)度的系數(shù)，“ρf”指的是鋼纖維摻量體積率，“l(fā)f”代表鋼纖維強(qiáng)度，“df”代表鋼纖維等效直徑，“”指的是；對(duì)于與抗彎（壓）強(qiáng)度，應(yīng)采用公式（2），其中“ftm”是指與抗彎（壓）強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，“αtm”是指影響抗彎（壓）強(qiáng)度的系數(shù)，“ρf”、“l(fā)f”、“df”所代表的含義與公式（1）相同，但施工人員在開(kāi)展性能檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)，仍需要分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，這是保證檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的重要基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，路橋工程在土木工程中具有代表意義，堅(jiān)持廣義造價(jià)分析法確定結(jié)構(gòu)，有利于降低經(jīng)濟(jì)損失，規(guī)避社會(huì)服務(wù)功能損失；充分發(fā)揮水泥加固體的作用，可以有效提高混凝土固化效率，是增強(qiáng)建筑工程抗劣化能力的關(guān)鍵；鋼纖維混凝土的力學(xué)與耐火性能優(yōu)良，以此為原料制作管片，有利于增強(qiáng)建筑安全。