摘要：近年来，我国经济社会取得极大的发展，城市化进程的发展带来城市基础设施的不断完善，水利工程作为城市基础设施建设的重要组成部分，在城市发展中起着十分重要的作用，水工建筑结构的设计就成为人们关注的重要课题，受到越来越多的重视。
关键词：水工建筑；结构设计；大体积泥教土；开裂；防渗漏
目前，诸多水工建筑存在混凝土开裂、渗漏、不均匀沉陷等问题，虽然大部分病害并没有引起水工结构的培塌失效，但是，病害所产生的影响箱要采用各种手段去修复和加固水工结构避免病害发散引起的结构运营钱，这需要耗费较大的人力、财力和物力。因此，加强对水工结构设计质量的把握，可以较大程度上减轻上述病害；获嫌优的全寿命成本。本文首先分析目前水工建筑物结构设计的意义，如开裂、渗漏、不均匀沉陷等；其次，从结构设计的角度分析大体积混凝土开裂、水工结构渗漏、不良地质沉陷等问题产生的原因并提出处理方法，提高水工建筑的设计质量，保陣其运营寿命与安全。
一、水工建筑物结构设计的意义
水工建筑物结构设计是水工建设的重要因素，是整个水工建设的关键，直接关系着水工建筑物的建设质量。水工建筑物结构设计是一项复杂系统的工作，需要工作人员全面进行建筑结构的设计规划工作，重视长远规划，水工建筑物结构设计对技术的要求比较高，在总体研究设计的基础上，通过对基础设施的不断完善，在设计的过程中严格按照国家标准进行规范操作，并且，水工建筑物结构设计在实施的过程中需要进行全方位的统筹工作，要全面考虑水工建筑项目和工程的实际情况，确保完善的水工建筑物结构设计，有效提升水工建设的施工质量，在充分保证施工效率和质量的基础上尽可能降低建筑物的施工成本，完善结构设计中存在的问题，发挥水工建筑物结构设计的优势，在城市发展中凸显优势，促进水工建设的质量提高，完善水工建筑物结构设计的管理。
二、水工建筑渗漏问题的设计处理方法
水工建筑可能面临深水环境，如果设计考虑不周，可能在使用过程中出现水压力过大引起渗漏问题，渗流所产生的渗透压力很大，这会破坏建筑结构的整体稳定性，严重情况会造成水利工程的培塌破坏，影响周边地区的安全？。水工建筑渗漏问题的原因是多方面的，一方面设计的沉降缝、伸缩缝和抗震缝等如果没有设计采用较好的止水材料和构造，在水压力和冲刷作用下就会产生渗漏；另一方面，如果水工建筑因为开裂严重也会使得渗漏压导致裂缝扩展形成渗流通道，因此，需要对渗漏问题明确设计对策。
首先，应该在设计方案本身对变形缝的止水防渗问题进行明确规定，并采用性能好使用效果好防水止水材料；其次，设计与施工中应该降低初始裂缝的产生，避免通过裂缝形成渗流通道；最后应该预先设计防渗漏加固措施，以水坝结构为例，根据坝体后续可能产生的渗漏问题分别制定水坝基础灌浆、帷幕灌浆、髙压喷射灌浆等技术储备，确定实施工艺和流程，在运营中出现此类问题可以快速进行修复加固，避免病害问题扩散引起更加严重的后果。
三、大体积混凝土开裂的设计处理方法应对
大体积混凝土相对于常规混凝土的差别是厚度与长度、宽度的比值不同，导致其相对厚度很小，在混凝土浇筑过程中产生的水化热量，大体积混凝土表面的热量敝＾率远大于内部热量的散失，使得混凝土内外温差很大，产生的湿度应力导致混凝土开裂。影响大体积混凝土开裂的主要因素是水泥水化放热、环境温度变化、混凝土自身收缩性能、养护措施等因素。
（1）混凝土的水泥水化热是产生内外热量不均衡的最直接原因，如果水泥的水化放热较慢，则在施工过程中会使得内部热量不断累积，MS速上升，更容易产生混凝土裂缝。
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（2）环境温度变化，由于水泥水化显著放热效应会使得内部局部上升到70-80oC，如果环境温度出现突然的下降，则极大地增加了开裂的风险，因此，需要避免环境温度的骤然降低。
（3）混凝土收缩特性，在大体积混凝土浇筑中，如环境温度较低，则混凝土表面与外界环境进行非常频鳘的热交换，导致混凝土的水分大量蒸发，从而导致混凝土的出现干燥收缩效应。
（4）混凝土养护不当，考虑到外界环境对于大体积混凝土开裂的显著影响，养护不当也会引起混凝土的开裂，如湿度和温度未控制好。这些影响混凝土开裂的因素不仅要在施工中对具体操作进行麵，还細于断对于雖施工方案和方法的规定与把控。
为了降低水工建筑大体积混凝土开裂风险，就设计而言可以从原材料控制、施工防护设计措施和养护管理措施３个角度进行考虑。水化发热是产生大体积裂缝的直接原因，而优化混凝土的水泥种类、配合比、水泥含置等，可以降低水化热效应，提髙混凝土抗拉强度。就施工角度而言，严格控制混凝土表面的温度和湿度，降低混凝土浇筑温度、延缓较少内外表面温差，避免温度麟等问题，都可以有效地控制大体积混凝土早期裂缝。混凝土施工的养护措施同样控制开裂风险。例如控制模板的脱模时间，选择在混凝土浇筑2d后进行脱模；进行绝热保温，当外界环境很低时，应该对大体积混凝土表面进行绝热保温，避免内外温差过大产生开裂；适时洒水养护，保证表面混凝土的湿度，避免干缩裂缝的产生，可以采用表面洒水养护或者采用密封剂，特别是在夏季施工中应该避免阳光直射，导致表面酿失衡。这些措施在设计阶段就予以考虑，可以极大地提高大体积混凝土的浇筑质量，使得早期开裂问题可以避免，初期混凝土微裂缝的控制可以有效地保障后期混凝土的使用性和耐久性。
四、水工建筑不均匀沉陷的设计处理方法
水工建筑结构的不均匀沉陷很多都与不良地质有关，其中，最为显著的就是软土地基。软土具含水量大、比髙、压缩性强、透水性差、固结时间长等特征，这使得软土的固结沉降需要较长时间，导致水工建筑在长期运营下因为软土自身压缩和上部荷载作用，产生非常显著的整体变形和不均匀变形，这都会影响水工建筑的运营使用，严重的使局部区域产生大面积沉陷裂缝。因此，需要针对水工建筑软土所覆盖的范围、分布深度、软弱程度等进行设应对。
针对软土分布范围较浅、范围不大等情况，可以采取一般性加固设计方法，如排水固结、换填施工、铺洒化学添加剂等。以换填施工为例，将软土层直接置换为含水率低、密实度好、承载能力强的其他土层，从而提高路基和路面施工的安全稳定性。塗层施工法往往针对表层软土地基且范围不大的情况，另外还可以在软土层表面铺设砂土使得软土固结排水并加固软土层，换填施工方法不适用于软土层深度较大的情况。对于软土分布范围大和深度大等情况，可以采用水泥揽拌桩、强夯法和灌浆加固等方法，使得整个软土地基的承载能力都能得到提高。以水泥睏为例，其基本願是在软酬基中植入桩体，桩体与周边土层黏结在一起形成承载受力的桩基结构，不仅可以有效地改善软土地基的整体性，而且由于桩基与软土的共同承载受力，地基的稳定性和安全性还可得到显著的提高。
结束语
我国经济社会的发展进步带来城市基础设施的不断完善，水工建筑物结构设计一直以来就是水工建筑中的重要内容，水工建筑物结构的设计工作质量关系整个水工建筑的顺利发展，应该引起各企业和人们的广泛关注。
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论文作者:杜颖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/6
标签：水工论文; 混凝土论文; 结构设计论文; 建筑物论文; 建筑论文; 体积论文; 水化论文; 《基层建设》2019年第18期论文;