响水县水利勘测设计室江苏响水224600
摘要：随着当前我国社会经济的快速化发展，水利工程项目无论是在建设总量还是施工规模方面都呈现出了不断扩大的发展趋势，混凝土结构也越来越多的被应用到了水利工程当中。混凝土结构有着成本低廉、整体性优异等优势特性，在目前的水利工程建设过程中也发挥着越来越重要的作用价值。但同时也应当认识到，混凝土结构设计难度较大，在实际应用的过程中难免会出现一些问题情况。因此，怎样开展好对水利工程中混凝土结构的优化设计现已成为广大水利工程设计人员所面临的一项主要难题。本文将针对水利工程中混凝土结构的优化设计展开具体分析，以期为相关水利工程建设提供参考。
关键词：水利工程；混凝土；结构；优化设计
引言
水利工程的作用价值主要体现在调节水利资源，实现优化配置。在开展具体的施工建设过程中应重点加强对结构设计合理性的关注。当前，我国水利工程混凝土结构施工项目规模不断扩大，然而在混凝土结构的设计过程中却仍然存在着许多的缺陷与不足，如前期准备不细致、材料配比不稳定、岔管设计不合理、衬砌施工易渗漏等问题，对于水利工程的正常施工造成了十分严重的不利影响。对此，就必须要保证对水利工程混凝土结构的合理化设计，以实现施工效率与质量的全面提升。
一、水利工程混凝土结构特点与应用分析
（一）水利工程混凝土结构特点
在当前所普遍开展的水利工程建筑施工过程当中，相应的混凝土构件尺寸目前已经发展的越来越大，且跨度相对偏小，和一些陆上工程项目所应用到的混凝土结构设计配筋率相对比而言取值偏小，而总体数量规模会略大一些；体积规模相对较大的水工混凝土结构最常出现的一项问题即水化热现象，尤其是在内外部温差较大的条件下，极易引起混凝土结构裂缝的出现。对此，在开展设计工作的过程当中往往也就需要配置数量充足的温度钢筋；部分混凝土结构则要完全浸没于水体环境当中，亦或是被冻融，因而在耐久性上表现往往较为欠缺。当前，在水利工程施工过程当中依然有着大量难以做到精准计算的影响因素，这也就导致在很大程度上使得混凝土结构设计缺乏有效合理性，工程建设质量难以达到理想化的程度。
（二）水利工程混凝土结构应用
基于目前我国社会经济持续高速发展的大背景之下，钢筋混凝土结构在各种工程建设项目中的应用也愈发普遍，对于水利工程而言亦是如此。如我国的南水北调工程等水利工程建设项目就大量应用到了钢筋混凝土结构。而且受到目前相关科学技术的快速化发展影响，以及工程施工规模与难度的持续提高，导致混凝土结构正面临着多方面的优化、改进需求，尤其是在某些地质环境相对较为特殊，工程施工难度较大的施工环境当中，混凝土结构的稳定性很容易受到严重影响，并由此出现裂缝、气孔等不良隐患，因此，针对水利工程混凝土结构开展优化改进设计，对于保障水利工程建设质量有着重大的现实意义。
二、水利工程混凝土结构设计存在的问题
（一）建筑的前期准备不细致
水利工程建设项目对于各个施工环节都有着较为严苛的标准要求，在开展具体的施工作业前，要能够首先针对施工环境范围内的地质特征、水文情况等予以全面性的分析。并结合以实际的现场工作环境，来展开施工方案的编制工作。在笔者的工作实践中发现，某些水利工程项目其洞壁围岩有着十分明显的变形现象，且应力偏大，岩体稳定性较差，同时再考虑到混凝土结构相对比较复杂，极易导致地应力过于集中的现象发生，甚至是导致衬砌产生裂缝，混凝土结构也将受到严重影响。
（二）混凝土材料配比不稳定
在开展水利工程项目的施工作业过程中，混凝土材料的比例配置是否适当，将会对混凝土质量产生直接性的影响，如混凝土配比不合理将会直接导致其出现麻面、气泡等质量缺陷。混凝土结构组成主要包括了砂石、水泥等材料，尤其是水泥材料的性能质量将会对混凝土结构强度起到决定性的影响。若原材料配备设计不当，便会导致在搅拌处理之时，混凝土拌和物出现十分明显的离析现象，在开展摊铺作业时也将会导致混凝土施工面厚度过大现象，且极易发生气孔缺陷，导致混凝土结构质量严重下降。
（三）混凝土岔管设计不合理
在相关的水利工程项目施工过程当中，混凝土结构的岔管设计往往也相对较为复杂，施工技术标准较高。通常而言，整体工程项目的岔管设计如相对较多之时，便需在设计的过程中尤其要加强对其合理性的关注，力争确保选用符合于实际地质条件与施工要求的结构设计方式与材料，以避免工程在即将竣工或运行过程中出现裂缝现象。在当前的水利工程岔管设计部分，尽管具备有较为统一化的设计标准要求，然而在具体设计的过程个由于受到施工现场较为复杂的地质环境影响，仍然会导致混凝土结构在变形与受力方面遭受到一定程度的影响，对于最终计算结果的精确性也将会带来较为严重的负面后果，对此，必须在施工过程中加强做好实时性的监测管控，一旦出现任何不利情况及时报告。
（四）混凝土衬砌施工易出现渗漏
在目前我国的水利工程的施工过程当中，混凝土结构设计所出现的问题很大一部分都是发生在衬砌施工环节，由于衬砌施工设计不当最常出现的问题便是渗漏现象，这对于水利工程的整体项目建设影响巨大。对此，开展衬砌施工出现质量缺陷多是由于以下几方面原因所导致的：⑴混凝土模板设计有着明显的不合理现象；⑵进行通道施工作业时，所选取的施工位置不合理，在岩土层上方所形成的沉降压力导致衬砌结构受到影响，并进一步使得混凝土结构产生裂缝问题；⑶混凝土施工所应用到的各项材料本身存在着严重的质量缺陷；⑷在混凝土材料的拌和完成后的运输过程当中，未能够开展相应的养护管理工作。
三、水利工程混凝土结构优化设计方案
（一）科学配比混凝土原料
混凝土原料配比是否合理将是决定最终混凝土结构施工质量最关键的一个环节，科学化的原料配比可最大程度的避免混凝土材料发生麻面、孔洞等情况。为了避免混凝土材料出现气泡现象，在进行混凝土材料配置之时应当选用细度模数为2.5左右的细砂材料，完全依据标准施工配比开展混凝土材料配比，同时对于外加剂的掺加情况也应做到精准化控制，保障混凝土材料可在振捣、摊铺等多个施工环节内其厚度始终处于合理化的范围当中，在开展振捣处理之时取出振捣棒要保持动作缓慢，以防止气泡情况发生，实施混凝土搅拌处理必须做到完全均匀，保证模板支撑能够达到良好的稳固性效果。一旦产生孔洞问题，便需尽快清除其中的杂质污染物，采用细小砂石混凝土对其采取密封填充。
（二）加强混凝土裂缝控制
在开展水利工程项目混凝土结构设计工作时，裂缝控制至关重要，将直接决定着最终的水利工程混凝土结构质量。而要想做好这一项工作内容，不仅要保证混凝土承载力能够达到良好的控制效果，同时还应对尽可能避免裂缝情况的发生，将裂缝缺陷尽可能降至最低。裂缝控制的实施也必须要按照实际的工程施工环境、水体压力、荷载特征等相关影响因素来确定。在当前的水利工程项目施工过程中，开展裂缝控制最主要的是要做好对混凝土裂缝宽度的控制。裂缝设定巨大多数情况下都是依据钢筋混凝土构件所产生的裂缝情况展开评估分析，并依据断面本身的作用力情况来确定出最大裂缝控制标准。此外，还应当同时考量到的日常的具体应用阶段，钢筋和混凝土材料的性能极限值。
（三）优化混凝土结构设计
在水利工程项目的施工过程当中，所选用的衬砌形式与结构布局深度将会对混凝土结构产生严重影响，开展混凝土衬砌设计的过程中必须控制好围岩结构所承载的水压。因此，进行结构优化设计最关键的一项内容便是妥善处置好围岩水压承载问题。在结构内部应当明确出最小覆盖厚度，若厚度偏低，便较易导致安全隐患的产生，致使水利工程将有可能会面临大面积渗水隐患。而在确定最小厚度值之时，测量工作必须依据地表面与陡坡地表上沿来进行选择。只有保证围岩本身能够达到合理的承载能力，方可选用不衬砌的施工方法。
（四）优化混凝土衬砌设计
在开展混凝土衬砌设计之时，对于此项施工项目的施工方式选取必须要结合以具体的设计要求和围岩承载压力来予以判断，从目前的混凝土结构设计工作现状来看，可供选用的衬砌类型多种多样，然而从设计角度而言主要可将之分成裂衬砌与抗裂衬砌两大部分。依据设计的工程项目施工作业规范，来对比存在明显差异化的衬砌施工方式，并最终选用出最为适宜的施工方案来具体实施。在确定了所要选用的衬砌施工方式之后，针对钢筋混凝土衬砌和围岩采取联合模拟作业，产生出二次应力场，基于这一形式之上开展钢筋支护，对衬砌变形和裂缝现象加强重点控制，实施衬砌岔管设计安排，尽可能降低对于衬砌的配筋数量，以确保其能够达到最为合理化的应用效果。
四、结束语
总而言之，近些年来我国的水利工程建设事业发展迅速，在水利工程中对混凝土结构开展优化设计是保障工程建设质量的一项重要手段措施，这也将会对建筑本身的安全性与稳定性起到决定性的影响。因此在工程施工过程中要重点加强对混凝土结构的优化设计，选用适当的混凝土材料，开展好对裂缝的控制设计，确保水利工程建设项目的顺利竣工。最终希望借助于本文的研究工作，能够为相关的研究人员提供一些参考。
参考文献
[1]王占凯.浅析水利工程混凝土结构[J].中国科技博览，2011（23）.
[2]张镝.水利工程混凝土渗漏的原因分析和防治[J].城市建设理论研究（电子版），2014（36）.
[3]黄亮华.水工混凝土结构设计若干问题分析[J].城市建设理论研究（电子版），2015（15）.
[4]孙德智，马骁.水利工程中优化加强混凝土结构的相关策略设计[J].建筑工程技术与设计，2016（28）.