关于水工建筑混凝土结构设计及其施工质量控制

关于水工建筑混凝土结构设计及其施工质量控制

发表时间：2019-01-03T15:09:41.047Z 来源：《建筑细部》2018年第11期作者：施政

[导读] 水利工程是我国的基础产业，是目前大力发展和建设的重点工程，大部分工程以钢筋混凝土结构形式为主。

湛江市水利水电勘测设计院 524000

摘要：水利工程是我国的基础产业，是目前大力发展和建设的重点工程，大部分工程以钢筋混凝土结构形式为主。本文结合作者长期的实践经验，论述了混凝土水工结构的设计、施工管理和质量控制，探讨了影响混凝土结构质量的主要因素。

关键词：水利工程；混凝土结构设计；施工质量

引言

水工建筑物是水库的基础。在设计阶段，除考虑建筑物的功能、安全和经济外，还应注意美观。比如一般枢纽布置就要求布局紧凑、均衡和对称。水利建筑本身作为一门跨专业的学科，工程往往由水利工程师担当设计，使用功能、耐久年限才是应该重视的大问题。所以也就要求在施工质量控制上做到切实、认真；高质量地进行水利工程建设已势在必行。

一、水工混凝土结构设计

针对传统的混凝土结构设计和强度设计为主，水工混凝土结构设计的特点，不仅要注意结构强度设计，还需要考虑更多的结构引起的水下环境效应在长期使用的过程中结构的材料腐蚀影响结构性能和适用性，应尽可能通过合理的结构设计，延长结构的使用寿命。

水工混凝土结构设计应严格按照现行有关国家、地区和行业标准和法规，充分考虑结构在正常使用阶段的结构相关的测试和维护过程中，水工混凝土结构设计，应留出足够的脸给后续工作来实现。值得指出的是，水工混凝土结构在使用过程中出现病害是不可避免的，但病害程度应尽量降低。因此，在混凝土结构构件设计中，在考虑了环境侵蚀和老化对材料性能的影响后，仍需保证结构构件具有足够的安全性和整体稳定性。

二、原材料的选择及检验

混凝土结构的主要原材料包括有碎石、砂、水泥、外加剂等。在确保水工混凝土结构的施工质量，选用相应的混凝土原材料前，一定要对其进行试验检验，只有所有的技术性能指标均满足设计和规范要求才能采用；当碎石骨料中含有过量有害物质时，则会影响水泥的水化反应，降低混凝土构件的强度，减弱骨料与水泥胶体的粘结。在混凝土搅拌施工过程中，还要求质量控制管理人员根据现场测定的结果及时对原材料的配比进行调整。如在现场采用干炒法快速确定砂子的含水率，并及时根据现场测定的含水率及时调整混凝土配合比中的实际用水量和集料配比。

三、混凝土现场配合比的确定

影响混凝土原材料配合比变化而导致混凝土结构强度变化过大的主要因素是细骨料砂子含水率、含泥量的变化和碎石含粉量的变化影响。

（1）混凝土原材料施工配合比的换算。在混凝土搅拌现场，各级碎石骨料中普遍含有一定量的超粒径颗粒，而且骨料的含水量通常都会比饱和面干状态要高的多。因此，应根据现场实测骨料的粒径变化范围及砂石表面的实际含水率，将试验配合比换算为混凝土现场施工配合比。

（2）混凝土施工配合比调整。由于混凝土施工易受现场其它条件的影响，根据混凝土在试验室里确定的设计配合比配置的混凝土，其和易性难于与实际施工条件完全适合，其现场坍落度也会随之改变。为确保水工建筑结构的混凝土和易性性满足现场施工条件的要求，在保持水灰比不变的前提下，应对混凝土含水率及其用水量进行相应的调整。

四、混凝土浇筑与振捣施工

水工建筑混凝土结构施工，经常是大体积混凝土的浇筑。正式浇筑施工前，应科学地设计施工组织计划，将混凝土按一定面积、顺序和走向，分层、分段地进行浇注施工，同时应确保不会留下明显的施工缝。

（1）大体积混凝土结构应分区、分层浇筑，每层混凝土的浇筑厚度应控制在振捣深度范围内，确保在下层混凝土初凝前结束其上层混凝土的浇筑施工，一般情况下，水工建筑结构的混凝土分层浇筑厚度不超过30cm。

（2）长条状的混凝土结构的浇筑施工，应分段、分层进行，以确保每段混凝土结构均满足浇筑要求，一般情况下，分段浇筑长度控制在10~ 15m 为宜。

（3）无论混凝土结构是按什么形式浇筑，混凝土的浇筑施工应一次性连续完成；如果浇筑施工过程中的间断时长超过了初凝时间，则必须严格按施工缝要求处理接缝位置。水工混凝土结构浇筑施工时，结构构件的任何部位都应当振捣充分，不得漏振，可从以下几个方面进行质量控制。

1）如采用插入式振捣器进行振捣施工，其插入间距应不超过振捣器作用半径1.5 倍的范围，不能留有死角。

2）采用插入式振捣器振捣施工时，插入深度应控制在距模板距离保持在50~ 100mm 左右为宜，防止模板接触振捣器并与之产生共振影响混凝土结构的质量；上下层混凝土分层浇筑后，在振捣上层混凝土时，振捣棒的插入深度也应进入下层混凝土50mm 左右，以确保上下层混凝土的连续整体性。

3）采用平板式振捣器进行施工时，应将待振捣的混凝土平面充分覆盖，每次移动时应重叠振捣100mm 左右。

4）采用附着式振捣器进行施工时，振捣位置和次序应根据结构模板的架设情况和振捣器性能来布置，并进行相应的试验进行测试和调校。同时，还可根据相关经验判断混凝土振捣施工能否停止：混凝土结构表面的高度基本保持不变；混凝土的冒泡现象已基本停止（一般情况下，气泡先由中部冒出，后由四周冒出再停止）；混凝土结构表面泛浆并发亮，表面光滑平坦。

五、混凝土结构变形控制

混凝土结构和构件开裂是水利工程中常见的质量问题。在混凝土结构的施工过程中，可以从以下几个方面进行预防和控制。

（1）在保证结构完整性满足要求的前提下，对水利建筑物的混凝土结构进行合理设计，设置合适的变形节点；在结构应力分析计算中，应检查相应的截面设计、正常运行阶段的应力情况、抗裂性检查、过载检查、维修和施工检查。

（2）控制原材料和半成品的质量。确保所选水泥的稳定性达到要求，砂石级配良好，含砂、含石土、含石粉的比例控制在允许范围

内；混凝土配合比应通过相应的配合比试验确定，并根据现场骨料条件进行改造调整。水化热适宜的水泥产品应结合施工现场环境温度的变化使用。

（3）混凝土施工管理。混凝土原料配合比应控制准确，充分混合均匀。大体积水力混凝土浇注应按一定顺序分、分、分层。浇注和振动方法要适当，浇注速度要均匀，不要太快也不要太慢。在振动施工中，混凝土应充分压实，插入的振动器与模板之间应保持最小距离。混凝土浇筑后应及时合理养护，不得冻结。

（4）需注意的是，水利施工混凝土结构的基础在施工期间会发生较大的变形，会产生环境湿度快速变化的不利影响。

六、混凝土冬季施工

在冬季进行混凝土施工时，如果环境气温不低于零度，做好混凝土的常规保温即可；如在负温下的环境条件下进行混凝土浇筑施工，应重视混凝土的早期防冻。防冻措施主要需要从以下两方面进行。

（1）采用防冻剂，可以大幅度降低混凝土拌合水的冰点，防止在塑性状态和早期混凝土结构内部的水分结冰膨胀，导致混凝土冻伤的现象，一般情况下，防冻剂对混凝土结构或构件的强度性能没有明显危害。

（2）保温处理：在冬季混凝土浇筑尽可能使用胶合板、木板等密封性能较好、具有一定保温作用的模板，再用保温材料覆盖在混凝土结构或构件的表面，使混凝土强度加速发展。在冬季进行混凝土施工，最好选用早强型的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。

结束语

混凝土结构的设计与施工是水利工程施工过程中的重要环节，是水利工程混凝土结构质量保证的核心。事实上，混凝土结构的质量控制是将所有的链接在设计和施工过程中有机、和的基础上进行严格检查，及时调整，关键控制和安全运行，防止未来问题，确保水工混凝土结构的质量得到有效保证。

参考文献：

[1]刘宏水.工建筑混凝土施工质量控制.中国新技术新产品，2010.

[2]水工混凝土施工规范（DL/ T5144- 2001）.

[3]港口工程混凝土结构设计规范（JTJ267- 98）.

[4]张国强.水工建筑混凝土施工的质量控制.水利水电建设，2009.