水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點分析

劉運佳 錢紅露

（1.湖北省水利水電規(guī)劃勘測設(shè)計院 湖北武漢 430070；2.長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司 湖北武漢 430072）

水工建筑建設(shè)的主要目的是利用水利工程有效調(diào)控調(diào)配水資源而建設(shè)的帶有不同功能的建筑工程類型，并且這一類建筑物對于水利工程原有功能的正常發(fā)揮有著極大的影響。但同樣，由于水工建筑自身特點限制，很容易在各類因素綜合影響的前提下出現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)及質(zhì)量問題，而這就需要借助有效控制混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點，確保整體水工建筑的質(zhì)量。

1 水工混凝土概述

1.1 水工混凝土含義

一般來說，水工混凝土通常應(yīng)用在一些經(jīng)常受水作用的建筑結(jié)構(gòu)，在長期的受水環(huán)境中，能夠保障建筑結(jié)構(gòu)的正常使用，這種類型的混凝土被稱作水工混凝土。從建筑結(jié)構(gòu)體積的角度來說，可以將其區(qū)分為大體積混凝土及一般混凝土，前者還可以細(xì)分為內(nèi)部與外部兩類混凝土。通常來說，較為常見的水位環(huán)境分為水上環(huán)境、水下環(huán)境及水位變動環(huán)境等，同時，這也是為其進(jìn)行分類的方法，位于水中的通常被稱作水下混凝土，相應(yīng)地，位于水上的則被稱作水上混凝土，除上述之外的便是變動區(qū)混凝土。

在不同的水位條件下，水工混凝土又有著不同的用途與要求，如果需要經(jīng)常與水進(jìn)行接觸，那么便需要水工混凝土擁有相對較強的抗?jié)B性；如果是在氣溫較為寒冷的區(qū)域，尤其是在水位變動較為明顯的區(qū)域時，需要擁有加強的抗凍能力；如果水環(huán)境的侵蝕性較強，那么同樣要求水工混凝土能夠擁有較強的耐蝕性［1］；當(dāng)被應(yīng)用于體積規(guī)模相對較大的建筑結(jié)構(gòu)中時，為了避免出現(xiàn)溫度裂縫，那么便對混凝土的收縮性及抵熱性有一定的要求［2］；若是所在區(qū)域擁有高速的水流，并且會對建筑結(jié)構(gòu)擁有較強的沖擊性，那么水工混凝土便需要具備抗沖刷、耐磨的特性［3］。在我國水利工程中，水工混凝土的應(yīng)用相對較為常見，屬于其中主要的、關(guān)鍵的施工建筑材料。

1.2 技術(shù)要求

因為水工混凝土經(jīng)常會暴露在大氣和水之中，會遭受風(fēng)吹日曬雨淋、水的浸泡及酸堿等作用，所以，除了需要滿足混凝土的一般要求以外，還需要具備一定程度的不透水性，并且要有良好的抵抗風(fēng)化能力及抗凍性能，而經(jīng)常遭受水流沖刷的位置，需要具備抵抗沖刷與磨損的性能。針對大體積混凝土來說，發(fā)熱量方面一定要低，防止出現(xiàn)溫度裂縫的情況［4］。倘若建筑環(huán)境水具有一定的侵蝕性，那么還需要具備較高的抵抗侵蝕的性能。

從水工混凝土的角度來說，不僅需要在結(jié)構(gòu)抗壓強度方面符合要求，還需要根據(jù)混凝土所在的具體位置及環(huán)境情況，對其提出抗凍性、抗侵蝕性及抗風(fēng)化能力等一些特殊要求。水工混凝土所在位置的不同，其技術(shù)要求也存有很大的差異性。在同一個建筑中，一般要澆筑幾種要求不同的混凝土，偶爾在同一個澆筑塊之中也有同時進(jìn)行兩種不同混凝土的澆筑作業(yè)的情況出現(xiàn)。例如，從大體積壩角度來說，其要求低熱性，但是外表部位又必須要具備抗凍性，在這樣的背景下，就需要先將內(nèi)部澆筑低熱性混凝土，而在其外部需要澆筑同時具有抗凍性及低熱性兩種性能的混凝土。想要科學(xué)、合理地對水工混凝土提出相應(yīng)的技術(shù)要求，必須要對其所處的環(huán)境展開全面的分析，包括氣溫及環(huán)境水的化學(xué)成分等情況，還可以對在相似條件下已經(jīng)建成的混凝土建筑的實際應(yīng)用情況進(jìn)行深入的考察。

2 水工建筑的主要特征分析

2.1 受自然因素影響較大

水工建筑在建設(shè)的環(huán)境中十分容易受到地形、地質(zhì)、氣象等自然環(huán)境條件因素的影響，為此，在水工建筑的施工建設(shè)的環(huán)節(jié)中，對于工程的實際選址、工程投資和樞紐布置等方面有著較高的要求。

2.2 施工較為復(fù)雜

在水工建筑施工建設(shè)的環(huán)境中，如果在施工方面的要求具有較高的復(fù)雜性，就會導(dǎo)致在泄水的過程中強化對河床的沖刷力度，同時蓄水池也會因為自身承受水壓的提高而使得施工難度得到進(jìn)一步的提升。為此，在水工建筑施工建設(shè)的環(huán)節(jié)中，需要針對河流的導(dǎo)流和截流等問題采取相應(yīng)的措施，將這些問題有效地解決。

2.3 施工技術(shù)要求高

在水利工程施工建設(shè)環(huán)節(jié)之中，一旦大型的蓄水和泄水水工建筑出現(xiàn)了相應(yīng)的質(zhì)量問題，就很容易導(dǎo)致各類人為災(zāi)害的發(fā)生，從而引發(fā)巨大的經(jīng)濟損失，這也就意味著在建設(shè)水工建筑的環(huán)節(jié)中，需要進(jìn)一步發(fā)展和掌握良好的混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。

3 水工建筑施工建設(shè)中混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題

3.1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足

在水工建筑施工建設(shè)的環(huán)節(jié)中，存在著一個和各類民用工程建設(shè)所遇到的混凝土工程的一個常見問題，就是自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，這一點主要體現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫及強度不足的問題，最終帶來的就是整體混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的沉降［5］，這對于整體的水工建筑作用發(fā)揮而言，將會帶來十分不利的影響。在測量各項工程數(shù)據(jù)的過程中，建筑工人出現(xiàn)了相應(yīng)的失誤，就會導(dǎo)致有關(guān)的混凝土結(jié)構(gòu)在截面尺寸出現(xiàn)相應(yīng)的偏差。

3.2 施工人員對施工圖紙掌握不足

施工人員對于整體的水工建筑施工圖紙掌握程度不足，就會在混凝土的強度和穩(wěn)定性無法滿足實際要求的前提下，導(dǎo)致整體的混凝土面板出現(xiàn)形變的問題，也同樣會造成橫截面的尺寸出現(xiàn)相應(yīng)的偏差。混凝土的蜂窩和孔洞等問題也是水工建筑施工建設(shè)環(huán)節(jié)中混凝土工程部分較為常見的一個質(zhì)量通病，之所以會出現(xiàn)這些質(zhì)量問題，主要是因為混凝土模板在拼湊的過程中縫隙寬度相對較大，或者是水工建筑所用的混凝土材料配比數(shù)值在測量方面出現(xiàn)了誤差等，都可以引發(fā)蜂窩等質(zhì)量問題。

4 導(dǎo)致水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因分析

4.1 施工建材質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

之所以會導(dǎo)致水工建筑在施工建設(shè)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)混凝土的結(jié)構(gòu)問題，最為主要的一個原因就是水工建筑建設(shè)所用的建筑材料在質(zhì)量上不符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。在水工建筑施工建設(shè)的環(huán)節(jié)中，部分的施工建設(shè)企業(yè)及施工現(xiàn)場的管理人員對于工程建設(shè)所用的施工材料質(zhì)量管理工作并沒有得到全面有效的重視和落實，這也就意味著在選擇各類材料的過程中，可能會因為不正當(dāng)利益的誘惑而選擇質(zhì)量不過關(guān)的施工建設(shè)材料，從而導(dǎo)致整體的混凝土結(jié)構(gòu)在施工建設(shè)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)相應(yīng)的問題［6］。尤其是在混凝土拌制過程中，所選用的外加劑或者水泥原材料的質(zhì)量不符合有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的實際需求，都會對整體的混凝土質(zhì)量產(chǎn)生相應(yīng)的影響，進(jìn)而影響到整體的混凝土結(jié)構(gòu)安全性。即便是施工建設(shè)所采購的原材料在質(zhì)量上完全符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是在保管的過程中卻會存在著隨意性較大的問題，從而導(dǎo)致施工建設(shè)的原材料在保管的過程中出現(xiàn)質(zhì)量方面的問題，也很容易導(dǎo)致整體的混凝土材料強度和質(zhì)量出現(xiàn)降低。

4.2 施工人員操作規(guī)范性較低

在整個水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)的施工過程中，一旦施工人員在混凝土結(jié)構(gòu)的施工拆模及養(yǎng)護(hù)工作中出現(xiàn)了不規(guī)范操作的現(xiàn)象，也就很容易引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全問題。施工人員在正式施工前如果尚未接受過完整的技術(shù)交底工作，則會出現(xiàn)施工技術(shù)理解不到位的問題，在具體操作中，會因為施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)掌握不到位而出現(xiàn)明顯的技術(shù)失誤，這不但會對工程建設(shè)資源造成浪費，在技術(shù)失誤發(fā)現(xiàn)不及時的影響下，則導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 水工建筑施工建設(shè)環(huán)節(jié)中混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)要點剖析

5.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的完善

任何建筑工程在施工建設(shè)之前都需要開展完善的工程設(shè)計工作，而對于水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)的施工建設(shè)工作來說，在設(shè)計方面，需要妥善處理好混凝土結(jié)構(gòu)在約束狀態(tài)及自由變形狀態(tài)下的關(guān)系，要為其預(yù)留出充足的結(jié)構(gòu)形變空間，以便防止混凝土結(jié)構(gòu)在施工建設(shè)完成之后出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫。此外，在水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，需要盡量避免因為結(jié)構(gòu)斷面突變而帶來的應(yīng)力集中問題。同時，還需要使用補償收縮混凝土技術(shù)，最好的方法就是在混凝土拌制的過程中添加一定膨脹劑，來對混凝土的收縮進(jìn)行相應(yīng)的補償。還需要注意的一點是，有關(guān)的工程設(shè)計人員需要對于構(gòu)造鋼筋的配置給予高度的重視，尤其是對于橋面、墻板等構(gòu)件，更需要對其鋼筋配置的數(shù)量和直徑做出相應(yīng)的控制。而對于大體積混凝土的施工建設(shè)而言，在設(shè)計環(huán)節(jié)中，可以考慮將60d齡期的混凝土數(shù)值作為設(shè)計數(shù)值，主要是為了有效減少混凝土單方的用灰量，并需要配合使用相應(yīng)的混凝土摻合料，從而保證混凝土的拌制質(zhì)量得以符合工程建設(shè)的實際需求。

5.2 原材料的選擇檢驗及配比數(shù)值確定

混凝土本質(zhì)上來說是一種混合性質(zhì)的材料，主要是由水泥、碎石、砂、外加劑等物質(zhì)共同組成的，這也就意味著，只有在保證全部混凝土原材料質(zhì)量優(yōu)良的基礎(chǔ)上，才可保障混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量得以符合有關(guān)要求。但是，需要注意的一點是，混凝土中常用外加劑之一的聚羧酸減水劑會因為水泥中C3A 和C4AF 數(shù)量較多、砂石中含泥量較多的影響而無法發(fā)揮出應(yīng)有的作用，這也就意味著，在選擇混凝土原材料之前，需要針對各項原材料進(jìn)行相應(yīng)的試驗檢測工作，確保各項原材料在全部技術(shù)性能指標(biāo)完全滿足有關(guān)規(guī)范和工程建設(shè)需求的前提下采用相關(guān)原料。在確定各項原材料之后，需要做的工作就是確定混凝土現(xiàn)場配合比。在計算這一配比數(shù)值的過程中，在施工現(xiàn)場拌制混凝土?xí)r，所用的各個級別的碎石骨料中都會不可避免地存在著一些超出粒徑數(shù)值要求的顆粒，并且骨料的含水量也往往會顯著高于之前的飽和面干狀態(tài)。在這種情況下，就需要在混凝土的拌制現(xiàn)場在針對骨料的粒徑數(shù)值范圍和砂石表面含水率的前提下，將之前經(jīng)過試驗得出的混凝土原料配比數(shù)值換算為混凝土施工現(xiàn)場的原料配合比值。

5.3 建筑和振搗階段的技術(shù)要點

在使用建筑混凝土結(jié)構(gòu)的施工環(huán)節(jié)中，通常使用的都是大體積混凝土的施工方式。而在正式開展混凝土澆筑施工工作之前，需要對施工組織計劃作出科學(xué)的設(shè)計，以一定的面積、順序和走向?qū)⒒炷吝M(jìn)行分層分段的澆筑施工，并且確保各段之間的混凝土施工不會留下寬度數(shù)值較高的施工縫。同時，每一層混凝土的澆筑厚度需要嚴(yán)格控制在正常振搗的深度范圍內(nèi)，以便確保在下層混凝土初凝工作完成之前結(jié)束上一層的混凝土澆筑工作，在一般情況下來說，水工建筑內(nèi)部的混凝土結(jié)構(gòu)分層澆筑厚度需要維持在30cm之下。

同時，諸如擋土墻一類的水工建筑的長條形狀的混凝土結(jié)構(gòu)，在開展?jié)仓┕さ倪^程中，也需要做到分層分段進(jìn)行，從而保障每一段的混凝土澆筑工作可以完全滿足實際的工程建設(shè)需求。一般情況下，分段開展?jié)仓ぷ鞯拈L度需要維持在10～15m之間。同時，還需要注意的一點是，混凝土的澆筑工作需要做到一氣呵成，如若在必需的情況下需要中斷混凝土的澆筑工作，并且這個中斷的時長已經(jīng)超過了混凝土的初凝時間，則需要嚴(yán)格按照有關(guān)的施工要求對解放位置進(jìn)行相應(yīng)的處理。而且在進(jìn)行混凝土振搗的過程中，如若使用的是插入式振搗器，則需要控制插入間距維持在整個振搗器半徑數(shù)值1.5倍的范圍內(nèi)，并且需要做到均勻振搗；同時，插入深度也需要確保證與混凝土板保持50～100mm 的距離，防止因為振搗器和混凝土模板進(jìn)行直接接觸而影響到整體的混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。在上、下層混凝土分層澆筑工作完成之后，針對上層的混凝土開展振搗工作時，具體的插入深度也需要深入下層混凝土50mm 左右，從而保障上、下兩層混凝土的連續(xù)性。

5.4 混凝土結(jié)構(gòu)形變的有效控制

水工建筑在施工建設(shè)及投入使用的過程中，裂縫等問題是其中較為常見的一個質(zhì)量通病，在這種情況下，為了更好地防止質(zhì)量問題的出現(xiàn)，則需要在保障設(shè)計環(huán)節(jié)中，確保整體水工建筑結(jié)構(gòu)在滿足整體工程使用要求的前提下，預(yù)留出相應(yīng)的變形縫［7］。并且在計算結(jié)構(gòu)受力和分析結(jié)果時，需要開展相應(yīng)的斷面設(shè)計驗算工作。還需要對混凝土的原材料及半成品的質(zhì)量作出全面的控制，這一點也與之前的混凝土原材料質(zhì)量控制工作有著一定的相通之處。在混凝土進(jìn)行澆筑施工的環(huán)節(jié)中，其中的配合比值需要嚴(yán)格遵循現(xiàn)場換算出來的施工比值，并且在交換的過程中，需要始終遵循均勻全面的原則。并且在澆筑和振搗工作環(huán)節(jié)中，需要完全遵循有關(guān)操作規(guī)范的要求，并在澆筑工作全面完成之后，根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件和混凝土的強度數(shù)值要求，開展相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工作。

6 結(jié)語

水工建筑作為水利工程有效調(diào)控、利用水資源的主要工程部分之一，其自身的混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量對于水工建筑功能的發(fā)揮有著十分顯著的影響。為了更好地避免水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題，則需要在水工建筑的設(shè)計階段、原材料選擇和實際的材料配比數(shù)值確定階段作出有效的控制，并且在混凝土澆筑振搗施工的環(huán)節(jié)以及最后的變形控制工作中，也需要注意遵循相應(yīng)的技術(shù)要點。