探折水利工程建设中混凝土结构的优化设计

吴应贵

摘 要：由于水利工程建设的周期长且施工难度系数较高，所以，通常情况下，必须检测所使用的混凝土结构的质量，保证其质量过关。一般都会使用水泥和砂石以及水进行等比例混合，然后再参入预应力筋和钢筋，保证其建设的耐压性和耐久性，并且整体的施工工序较为复杂，所以，一般初期的设计方案中存在的问题很多，因此，都会不断的进行优化设计，保证混凝土的质量。

关键词：水利工程建设；混凝土结构；优化设计

1 水利工程混凝土结构设计的意义

水利工程通过修建堤坝、水闸、渡槽等水工建筑对水资源进行调控，通过这些水工建筑的兴建来预防或控制洪涝灾害和干旱灾害，满足社会生产和人民生活的需要。水利工程的规模比较大。工期比较长、施工技术难度比较高，一般来说在水利工程中需要应用混凝土结构。混凝土是指砂石、水泥、水按照一定比例进行混合配比，并以水泥为胶凝材料的建筑工程复合材料。混凝土与一定量的钢筋等构件进行配合使用，可以作为承重材料使用到各种建设工程项目中。由于混凝土结构具有良好的耐火性、耐久性、整体性，因此在大型建设工程项目中应用非常广泛，但混凝土结构在我国的水利工程项目中的应用时间比较短，应用经验比较少，尚有很多不足，因此研究如何对水利工程中的混凝土结构进行优化设计，对我国水利工程建设具有非常重要的理论意义和实践价值。

2 目前水利工程中混凝土结构设计存在的问题

2.1材料配比问题

由于混凝土是水泥、骨料、砂石、水等多种施工材料搅拌混合而成，并非单一属性的工程施工材料，在具体的施工环节中，对于混凝土的各种材料的配比也各不相同，比如水分的增加，而水泥减少，则会导致最终配置的混凝土标号降低，在施工中出现麻面和气孔等情况，进而影响混凝土结构的安全性。如果粗骨料比例过高，则会导致混凝土出现离析，影响混凝土结构的可靠性。

2.2岔管设计问题

目前我国的水利工程项目主要采用“一洞多机”的方式进行地下管网的布设，这种设置对于混凝土结构设计的要求比较高，目前我国还没有比较完善的岔管设计规范，这使得施工人员对于岔管设计的承压能力很难准确把握，特别是在地形地貌比较复杂的情况下，经常发生设计不合理的情况，对水利工程的整体安全性造成影响。

2.3衬砌渗漏问题

在水利工程施工过程中，经常会出现混凝土衬砌渗漏的情况，这是混凝土结构设计中最难解决的问题。渗漏问题如果不能有效解决，将对整体水利工程建设造成严重影响，衬砌渗漏主要是因為混凝土结构产生了裂缝，裂缝产生的具体原因包括以下几点：（1）混凝土模板设计的不合理。（2）在通道施工的过程中，对于通道位置的设计不合理，如果通道上方出现沉降就会对衬砌产生较大压力，最终发生混凝土裂缝的情况。（3）混凝土结构的原材料本身存在质量问题，例如混凝土的标号不满足施工设计要求。（4）混凝土的运输过程、搅拌过程、养护过程出现问题。例如运输时间过长，混凝土和易性受到影响，没有按照混凝土的初凝和终凝时间进行科学养护，混凝土在使用之前没有进行充分的搅拌振捣，造成骨料离析的情况。

2.4前期准备不足

水利工程的技术含量比较高，相比建筑工程，水利工程的施工难度更大更复杂，在水利工程设计阶段，需要对工程所在地的地形地貌、水文地质条件、气候条件进行详细调查。在实际施工过程中，经常出现因为前期调查不细致而导致水利工程在施工过程中的各种质量问题。比如有的水利工程项目围岩应力比较大，围岩不稳定，加上岔管形态复杂，导致应力集中和衬砌开裂，破坏混凝土结构的稳定性。

3 水利工程中混凝土结构的优化设计方案

3.1合理的混凝土配合比

对于混凝土结构设计中的原料，必须根据合理的配比进行添加，这样可以尽可能的预防混凝土结构的问题。一般情况下，砂灰的细度都是有明文规定的，所以，在进行选材时，必须严格按照规范要求进行操作。混凝土单层的铺设厚度也是存在着一定的范围的，通常厚度控制在30～50cm之间，而且在进行铺设时，都是分层进行，并且必须保证混凝土已经完全捣碎均匀，而所使用的钢筋架，则需要提前先预留洞口，然后校正，再进行焊接操作，这样，既可以保证混凝土结构设计的安全可靠，也能保证工程的施工质量。

3.2混凝土裂缝的设计优化方案

对于混凝土的裂缝情况，必须要制定解决方案，所以，相关的设计人员需要提前先了解工程的地势压力以及周边环境和地理情况等，然后进行综合的分析，了解混凝土结构需要承载的强度，进而选择合适的钢筋型号以及混凝土的等级。另外，对于混凝土结构中的弯拉部件，则需要选择合适的尺寸，进而严格控制混凝土裂缝产生的距离。

3.3混凝土围岩固定的优化设计方案

对于混凝土围岩固定的优化设计方案，则需要提前了解周边围岩的水压，并且分析它能承受的强度以及水压的承载情况，这样，才能够制定详细的混凝土衬砌方案，在进行设计时，必须要考虑工程造价的合理性以及建设的质量。所以，相关的设计人员必须根据地面的平缓程度和坡度的大小，进而确定围岩结构覆盖厚度的最小值，然后，再根据精确的计算，确定围岩的相关固定参数。

3.4混凝土渗漏的优化设计方案

对于渗漏的情况，一般在混凝土设计中，都会使用衬砌的方式。衬砌主要有两种情况，裂衬砌和非裂衬砌。而设计的工作人员需要提前先了解围岩的稳定状态；然后根据实际的情况，选择合适的设计方案，或者分析围岩的承载情况，然后进行钢筋混凝土的支护，进行岔管设计；根据设计方案进行布局，进行技术性的调整和优化，进而减少混凝土渗漏、裂缝的情况。

4 结语

综上所述，水利工程对于周边居民的生产生活和生态环境有着非常重要的影响，混凝土结构在水利工程建设中发挥着重要作用，针对当前混凝土结构在水利工程建设中暴露的问题，在混凝土配比、裂缝控制、围岩稳定等方面进行设计优化，为实现高质量的水利工程奠定基础。