尹辉
云南省昭通市水利水电勘测设计研究院 云南省昭通市 657000
摘要：对于水利事业来说，其发展速率与工程建设质量之间存在着密切联系，如何完全体现水利工程的建设应用价值，成为了现阶段设计人员的首要工作。因此，强化混凝土的结构研究过程极为重要，其也同样是明确混凝土结构思路的前提条件。本文就现阶段水利工程混凝土结构设计环节所存在的问题进行了深入分析，并阐述了结构设计的重要意义，提出了几点结构的优化方案。
关键词：水利工程；混凝土结构；优化设计；意义与方案
引言：由于水利工程项目无论是地形还是地势均颇为复杂，因此实际施工过程中存在较多问题。若从混凝土结构的角度来看，由于其过于复杂，使得其极大的影响了工程的施工进度。因此，准确定位现阶段存在于设计环节的问题，并在掌握其构建要点的基础上制定切实可行的优化方案，具有极为重要的现实意义。
1 水利工程中混凝土结构设计环节所存在的主要问题
混凝土成分主要包含水泥、骨料以及碎石等，较为复杂。因此若配置比例不合适，或没有依照标准施工方案进行配比，将会对其施工强度产生极大不良影响。实际拌制过程中会出现诸多问题，例如骨料之间相互离析、摊铺厚度不均匀或混凝土硬化程度不同等。这就要求拌制人员在执行配比任务是，提高对配置过程的重视，一旦比例与预先设计要求不符，必然会导致其整体质量下降，继而造成其标号降低，影响整体结构强度，甚至增大垮塌等不良现象的发生风险。其次是混凝土岔管，该环节的设计多数存在于地下引水工程中，在实际的项目施工环节一般采取一洞多机模式，以实现网道的排布目标，且应选择应用钢筋混凝土进行布置。然而需要重点关注的是，现阶段由于混凝土结构施工在岔管布置方面并没有提供标准的设计指导原则，在岔管设计标准缺失的情况下，想要确保岔管能够满足其对于压力的承担需求较为困难[1]。尤其是在地势较为复杂的位置，由于其自身设计较为复杂，因此很容易就会导致出现设计不合理的问题。此类问题将会对实际的工程稳定性造成多方面的影响；其次是在水利工程建设过程中，衬砌渗漏现象发生的较为频繁，若无法保证该问题的解决及时性，将无法获得预期的安全建设条件，继而增大衬砌持续渗漏现象的发生风险。
2 水利工程中混凝土结构设计的重要性
水利工程由于其自身功能性较强，因此属于长期性的功能性建筑类型，所获得的经济利益与社会效益具有可持续性发展与提升属性，因此保证其建设质量具有极为重要的现实意义[2]。而由于混凝土结构是基础的工程质量保障，因此想要将其质量提升，就必须提高对混凝土结构优化设计环节的重视，其密度将会随着时间的推移而逐渐提升，其黏聚性自然也将会逐渐增大，具体如图1所示。
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图1 混凝土结构密度变化
从其实际的测试结果来看，在其坍落度筒拔起的瞬间，将会出现图1中a的表现，此种表现代表此时混凝土的坍落度与预期标准不相符；随后继续进行测试，若出现b中的状态（筒侧敲击），则代表其黏聚性良好；而若持续应用敲击方式，发现产生了如图c所示的状态，则代表其黏聚性较为一般。由于对于混凝土结构来说，其结构强度与黏聚性以及密度均有着极为密切的联系，因此准确把控自身性能是影响混凝土结构质量的关键因素。由于混凝土自身抗重压能力极强，因此即使出现较大外力，其作用条件下结构也不容易出现变形现象，这也是水利工程整体结构稳定性较强的主要原因[3]。从这一点来看，混凝土自身有着极为强大的抗压能力，并伴随着水泥强度的增加使得其自身抗压强度也在逐渐提升，这也是导致混凝土原材料性质改变的主要原因，其黏聚效果决定了其整体的抗压强度。再加上应用了较为合理的水灰掺杂比例，也为保证其自身黏聚性能提供了完备条件。因此，在多数条件相同的情况下，想要实现水泥的完全水化较为困难，其用水量至少要占据水泥本身比例的23%左右。而水灰比越小，其抗压强度也就越高，越大则代表其抗压强度也就越低。
另外，由于混凝土的特殊结构，使得其同样具备强大的耐火性能，因此在高温条件下具备抵抗外力侵扰的功能，将建筑物的整体安全性最大限度的提升。我国水利工程为了保证其建设成本与使用的方便效果，因此多数位于偏远山区，而由于该类项目规模较大且包含内容较多，因此想要顺利推进施工进程极为困难。若能够将科学合理的结构设计融入至实际的施工项目中，将能够获得有效改善施工难度较大的基础条件，继而达到对施工难度予以改善的目的。以混凝土可塑性较强这一特质为基础执行施工任务，将能够在发挥其巨大应用优势的前提下将施工难度也降低，并弥补由于材料问题所出现的技术误差[4]。混凝土结构贯穿整个项目建设环节，而对于混凝土来说其具有一次性浇筑成型作用，具有操作较为简答的特征，尤其是对于具有较高难度的水利工程来说，更是具有较低的技术难度，为水利工程的后续建设提供了完备条件。而想要达到延长其使用寿命的目的，关键在于对所建设的混凝土结构应用科学合理的养护措施，继而将其使用周期进一步延长。同时，养护也是降低裂缝问题发生风险的重要基础，以养护手段为基础能够使得其抗压强度不会产生变化，同时应对结构做定期清洁处理以确保浇筑面的整洁性，继而准确定位混凝土裂缝与磨损的具体位置，保证修补的及时性，以避免造成更为严重的影响。
3 水利工程中混凝土结构优化设计方案
3.1保证混凝土原料配比的科学性
确保混凝土原料配比的科学性是确保其结构优化效果的关键因素，简单来说就是能够将结构的孔洞与麻面缺陷进一步缩减，并具备降低裂缝与衬砌渗漏现象 发生风险的作用。实际的水利工程施工环节，应将其细度模数控制在20至30的范围内，以选择出科学合理的细骨料类型[5]。由于细骨料本身具备较强的耐火性与耐热性，相较普通混凝土有着极高的应用优势，但由于砂子本身在自然环境条件下会出现持续风化现象，因此必须针对混凝土的基础用砂做预先的坚固性试验，明确的拌合的砂颗粒等级，并以筛孔的具体尺寸与百分率为基础，进行曲线绘制。
级配是否良好决定了混凝土结构质量是否与预期相匹配，因此建议以单层40厘米厚度的铺设需求为质量控制基础，并应确保混您股振捣的均匀性以达到分层铺设的应用目的。另外，为保证整个焊接过程的准确性与有效性，还应对钢筋架的具体位置予以明确，并做好位置校准的相关工作，以确保在实际使用过程中混凝土结构稳定性与使用的安全性，将混凝土和易性以及具体强度进一步提升，继而满足对工程的实际应用条件与具体的强度方案落实需求。此外，必须提高对混凝土铺设厚度环节的重视，保证配比混凝土的科学性与合理性，并应对结构的落实效果做深入分析，以预先试验结构为基础，联系具体的工程建设环节、要求以及施工规范，才能制定妥善的操作方案，为从根本上将水利工程的建设质量进一步提升奠定坚实的基础。图2为水泥与减水剂适应性分析图。
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图2 水泥与减水剂适应性分析图
3.2裂缝控制与围岩稳定性的优化
作为决定最终工程建设质量的关键因素，必须制定科学合理的混凝土结构质量保障方案，并应在实际施工过程中通过融入更多的自然因素，创设良好的施工环境与方案的运行条件，且应对该结构中的混凝土结构在不同情况下的承载能力做深入分析[6]。只有在综合比对各类因素后，才能使用最佳的混凝土材料推进施工进程。而从实际情况来看，在现代结构建设理念的影响下，现阶段的多数水利工程均在传统工程建设基础上进行了改进，尤其是在弯拉构件的选择方面，更需要提高重视以将裂缝的发生风险进一步降低，继而达到合适控制杆件以避免出现结构裂缝的现象。
4 水利工程施工环节所存在的主要安全隐患与对应的应对措施
由于水利工程的特殊性，使得其实际建设环节受多方面的因素影响，例如最为典型的施工环境，在无法对其做全封闭处理的情况下使得其安全隐患极大，在有恶劣天气配合的条件下，将会增大泥石流或山体滑坡等现象的发生风险。因此，对于水利工程来说，其实际的施工过程必须对汛期与干旱期做躲避处理[7]。由于此类工程沂水而建，在作业覆盖面积较大的情况下，想要达到封闭现场的目的极为困难，这就使得现场人员管理效果下降，工作人员的施工安全性无法获得充足的保障条件，人员行为无法获得约束机会。
而对于此类隐患，解决的关键在于采取合适措施封闭现场，以提高人员施工安全性，建议采取设立路障、警示牌或建设简易围栏的方式封闭现场，在起到约束行为作用的同时，也能达到预防大块土岩脱落的目的。此外，应对施工人员做统一的技术与安全培训，强调施工安全的重要意义，做好针对性的防范工作，以达到预期的安全监控效果。
结束语：综上所述，作为水利工程的设计人员，必须采取持续优化设计方案的措施，对混凝土配合比予以完善，并制定降低裂缝风险与提升围岩稳定性的方案，为我国水利事业的未来发展奠定了坚实的基础。
参考文献
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[3]陈尚桥.水利工程中混凝土结构的优化设计策略分析[J].珠江水运,2019,09:49-50.
[4]李朝辉.水利工程中混凝土结构的优化设计策略研究[J].价值工程,2019,3823:183-185.
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[7]石圣.水利工程中混凝土结构的优化设计[J].工程技术研究,2020,518:221-222.