摘要：伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)的水利工程建設(shè)數(shù)量和施工規(guī)模越來(lái)越龐大，混凝土結(jié)構(gòu)在水利工程中的設(shè)計(jì)應(yīng)用愈發(fā)常見(jiàn)�；炷两Y(jié)構(gòu)成本較低、整體性高的優(yōu)勢(shì)使其成為水利工程建設(shè)的中流砥柱，關(guān)系著水利工程建設(shè)的質(zhì)量安全。但不可忽略的是，由于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大，在水利工程建設(shè)過(guò)程中也顯露出一些問(wèn)題。因此，如何優(yōu)化設(shè)計(jì)水利工程中的混凝土結(jié)構(gòu)，成為水利工程建筑設(shè)計(jì)人員面臨的重要課題。本文將從水利工程中應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)的瓶頸問(wèn)題入手，結(jié)合其應(yīng)用的重要意義，提出水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，力爭(zhēng)為新形勢(shì)下的水利工程建設(shè)提供有益參考。
關(guān)鍵詞：水利工程；混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化策略
引言：
水利工程是通過(guò)修建堤壩、水閘、渡槽、溢洪道等水工建筑物，調(diào)控自然界的地表水和地下水資源，以防止洪澇干旱等自然災(zāi)害，滿足社會(huì)生產(chǎn)生活的需要。由于水利工程規(guī)模大、工期長(zhǎng)、技術(shù)難度高，所以在其建設(shè)中應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)也就勢(shì)在必行�；炷潦侵敢运酁槟z凝材料，以砂石為集料，與水等按比例混合攪拌形成的建筑工程復(fù)合材料。再以其作為承重材料，配以定量的鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋等構(gòu)件，則成為耐久耐火性好、整體灌注性高、廣泛應(yīng)用于大型工程建設(shè)中的混凝土結(jié)構(gòu)。但我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于水利工程建設(shè)的時(shí)間較短、經(jīng)驗(yàn)較少，尚未形成完善的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。因此，探究水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。
一、水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題
水利工程中的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)高難度的復(fù)雜技術(shù)，并且由于水利工程施工地點(diǎn)的地形地勢(shì)復(fù)雜，加之混凝土本身成分的復(fù)雜狀況，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工難度驟然加大。也正因如此，我國(guó)水利工程混凝土結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)水平相較于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，仍有較大差距，逐漸顯露出根源于技術(shù)水平疲軟的諸多問(wèn)題。
（一）混凝土材料配比不穩(wěn)定
混凝土并非是單一性質(zhì)的材料，而是由水泥、砂、石等原料拌合膠凝而成。因此，材料配置比例的些許不同，就可能導(dǎo)致混凝土標(biāo)號(hào)降低，在澆筑后則會(huì)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)孔洞、氣泡、麻面等不良現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。例如，如果混凝土攪拌中砂石比例過(guò)高，則會(huì)因骨料集中而造成拌合物離折、混凝土料干硬，一定程度上降低了混凝土結(jié)構(gòu)的牢固度。
（二）混凝土岔管設(shè)計(jì)不合理
現(xiàn)代水利工程常在地下網(wǎng)道中采用“一洞多機(jī)”的布局方案，這就需要利用混凝土岔管設(shè)計(jì)來(lái)完成。但是岔管對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的技術(shù)水平要求較高，并且目前沒(méi)有形成完善的、具體的混凝土岔管設(shè)計(jì)指導(dǎo)細(xì)則。因此，工作人員難以掌握混凝土岔管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的承壓能力，在復(fù)雜的地形和計(jì)算影響下，常常出現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理現(xiàn)象，為混凝土結(jié)構(gòu)安全埋下隱患。
（三）混凝土襯砌易出現(xiàn)滲漏
我國(guó)水利工程建設(shè)中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的突出問(wèn)題之一，即是混凝土襯砌容易出現(xiàn)透漏，對(duì)渠道結(jié)構(gòu)安全不利�？偟膩�(lái)說(shuō)，襯砌易滲漏是由于混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，主要由四方面原因所造成。一是模板的設(shè)計(jì)布置存在偏差；二是通道的位置處理不到位，上方巖土層沉降對(duì)襯砌產(chǎn)生巨大壓力形成裂縫；三則是混凝土原材料質(zhì)量存在問(wèn)題；四是在攪拌、運(yùn)輸以及澆筑過(guò)程中對(duì)混凝土疏于養(yǎng)護(hù)。
（四）建筑的準(zhǔn)備過(guò)程不精細(xì)
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程存在的另一大問(wèn)題，即是人員配合不力，建設(shè)前期準(zhǔn)備不精細(xì)。這主要表現(xiàn)在兩方面，一方面，工作人員在前期準(zhǔn)備過(guò)程中沒(méi)有對(duì)施工區(qū)域的地形地勢(shì)、水文狀況等進(jìn)行細(xì)致考察，沒(méi)有明確預(yù)計(jì)施工難度，不僅可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)誤差，還會(huì)延緩施工進(jìn)程；另一方面，水利工程建設(shè)中的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有賴于設(shè)計(jì)人員、施工人員的通力配合。但是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員與具體施工人員之間沒(méi)有形成及時(shí)、高效的溝通機(jī)制，容易造成設(shè)計(jì)與施工的脫節(jié)。
二、水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要意義
近年來(lái)，隨著三峽大壩、南水北調(diào)等國(guó)家重要水利工程的建設(shè)完工，水利工程建設(shè)中的混凝土設(shè)計(jì)吸引著社會(huì)的廣泛關(guān)注，顯現(xiàn)出其獨(dú)特的重要意義。
（一）提高工程質(zhì)量
水利工程利及千秋萬(wàn)代，其工程質(zhì)量至關(guān)重要�；炷恋恼尘坌允够炷两Y(jié)構(gòu)的密度增大，結(jié)構(gòu)性質(zhì)趨于穩(wěn)定；同時(shí)，混凝土抵抗重壓、抻拉、彎剪等作用力的能力較強(qiáng)，不易變形，能夠確保水利工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，混凝土結(jié)構(gòu)相較于其他土木結(jié)構(gòu)來(lái)講，還有良好的耐久性和耐火性，可以抵御較長(zhǎng)時(shí)間的外力侵蝕。因此，混凝土結(jié)構(gòu)能夠有效提高水利工程建設(shè)質(zhì)量。
（二）降低施工難度
水利工程體量復(fù)雜且龐大，而且大多修建在地勢(shì)起伏大、地形復(fù)雜的山區(qū)，普遍來(lái)講施工難度較大。但混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的引入，則可有效改善這一狀況。一方面，混凝土的可塑性極強(qiáng)，可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的模型進(jìn)行澆灌，從而彌補(bǔ)其他結(jié)構(gòu)技術(shù)的精密性誤差。另一方面，混凝土結(jié)構(gòu)屬于一次澆灌成型，操作簡(jiǎn)單快捷，極大降低了水利工程的施工難度。
（三）便于保養(yǎng)維護(hù)
延長(zhǎng)水利工程的使用壽命必須依賴于健全的保養(yǎng)維護(hù)舉措。傳統(tǒng)的水利工程結(jié)構(gòu)普遍難以進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，而混凝土結(jié)構(gòu)則不然。例如，通過(guò)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期清潔，可清晰發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)表面的磨損、裂縫，即可進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)，從而有效防止缺陷繼續(xù)延展。便于保養(yǎng)維護(hù)的優(yōu)勢(shì)，使混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有力保障著水利工程使用安全。
三、水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案
自古至今，我國(guó)的水利工程建設(shè)方法和技術(shù)一直處于不斷地改進(jìn)更新過(guò)程中，持續(xù)推動(dòng)著水利工程事業(yè)的發(fā)展。隨著時(shí)代進(jìn)步和科技水平的提升，水利工程建設(shè)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量、安全、性能等提出了更高標(biāo)準(zhǔn)要求，因而混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)加大優(yōu)化設(shè)計(jì)力度，努力形成優(yōu)質(zhì)高效的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
（一）科學(xué)合理配比混凝土原料
在混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，保證混凝土原料的科學(xué)合理配比是首要策略，不僅可以減少混凝土結(jié)構(gòu)的麻面、孔洞等缺陷，還對(duì)控制裂縫、襯砌防滲等有明顯的幫助作用。具體而言，細(xì)度模數(shù)在2.0-3.0之間的砂應(yīng)當(dāng)是水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首選材料，繼而將單層混凝土鋪設(shè)厚度控制在30-50厘米范圍內(nèi)，分層攤鋪、搗振均勻，同時(shí)鋼筋架構(gòu)要校準(zhǔn)位置、精確焊接，才可為混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)定性保駕護(hù)航。
（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)混凝土裂縫控制
水利工程的裂縫控制是混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要方面。要實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員一方面要結(jié)合工程運(yùn)行環(huán)境、水文壓力、地勢(shì)壓力等要素，綜合考量混凝土結(jié)構(gòu)的極限承載力，從而選用與之相匹配標(biāo)號(hào)的鋼筋和混凝土；另一方面，現(xiàn)代水利工程在彎拉構(gòu)件方面的裂縫控制，要選擇恰當(dāng)?shù)臈U件，嚴(yán)格控制混凝土的裂縫寬度。
（三）優(yōu)化設(shè)計(jì)混凝土圍巖穩(wěn)定
水利工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，要著力研究圍巖的水壓承載能力。因?yàn)橹挥袊鷰r的水壓承載能力強(qiáng)，才能夠選用不襯砌或非限裂混凝土襯砌的方案，對(duì)降低工程成本、提高工程質(zhì)量意義重大。因此，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)平緩或陡坡地表面的相關(guān)準(zhǔn)則，優(yōu)先衡量圍巖結(jié)構(gòu)的最小覆蓋厚度，并通過(guò)精測(cè)的測(cè)量和計(jì)算確定混凝土圍巖穩(wěn)定系數(shù)。
（四）優(yōu)化設(shè)計(jì)混凝土襯砌防滲
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的襯砌類(lèi)型非常多，主要可分為裂襯砌與非裂襯砌兩大類(lèi)。技術(shù)人員首先要根據(jù)圍巖穩(wěn)定程度選擇科學(xué)合理的襯砌方案，而后對(duì)襯砌與圍巖的承載力進(jìn)行聯(lián)合模擬。同時(shí)對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行支護(hù)、對(duì)岔管進(jìn)行布局，預(yù)估滲透、裂縫等問(wèn)題的出現(xiàn)概率，從而做出相當(dāng)?shù)募夹g(shù)設(shè)計(jì)調(diào)整，以致力于降低混凝土襯砌滲漏的出現(xiàn)幾率。
四、總結(jié)
總而言之，混凝土結(jié)構(gòu)在水利工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用，其設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)?shù)玫讲粩鄡?yōu)化。水利工程建設(shè)中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，須以當(dāng)前所暴露出的問(wèn)題為著力點(diǎn)，以混凝土合理配比為前提，從裂縫控制、圍巖穩(wěn)定以及襯砌防滲等方面進(jìn)行全面優(yōu)化，從而致力于實(shí)現(xiàn)水利工程建設(shè)的高質(zhì)量、高效益，為推動(dòng)水利工程發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)根基。
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