水工建筑物結構設計的關鍵問題探討

費開軒

【摘要】水工建筑物結構設計作為水工建設中關鍵的內容，應該引起人們足夠的重視。水工建筑有利于城市防洪工作、美化城市，對于一個城市而言能帶來巨大的經濟效益和社會效益。因此需要結合水工建筑工程實例，分析水工建筑物結構設計中的一些關鍵問題，以提高水工建筑物的質量。因此，需要加強對水工建筑物結構設計的研究，提高水工建筑物結構設計質量。鑒于此，本文主要分析水工建筑物結構設計的關鍵問題。

【關鍵詞】水工建筑物；結構設計；問題

1、水工建筑物結構設計的意義

在水工建設過程中，水工建筑物的結構設計十分關鍵。水工項目施工前需要對水工建筑物進行結構設計，水工建設好壞受建筑物結構設計影響較大。因此，需要對水工建筑物結構設計引起高度的重視。水工建筑物結構設計中需要做好統籌設計工作。水工建筑物結構設計效果好，可以極大的提升施工的質量，降低施工的成本。

2、水工建筑物結構設計的關鍵問題分析

A河閘以及商貿區套閘，位于平原地區的B城市并且靠近中央商貿區。正式施工前擬定基本的工程規模：建立一座長為8.50m、二孔的節制閘，輔助商貿區套閘按等外級航道建筑物設計，基本參數如下：閘首寬為12.00m，閘室寬為12.00m，閘室長為60.00m。

2.1 設計依據的確定

（1）工程等級的確定

經過一系列調研與申報，根據《城市防洪工程設計規范》、《水利水電工程等別劃分及洪水標準》以及《B市城市防洪規劃報告》，確定了B市市中心區域周邊工業區的城市級別為二等，屬于大型工程規模；B市的其他幾個區，包括A河閘所在城區的城市級別為三等，且為中型的工程規模。根據《堤防工程設計規范》，將外河堤防的級別定為二級，堤防上的水閘、泵站等建筑物也定為二級。

（2）航道等級的確定

B市中央商貿區的河道沒有劃定航道等級，因此對于商貿區套閘工程的建設，將按等外級航道上的建筑物來進行設計，從而保證水上旅游通航的正常運轉。

2.2 工程總體布置的關鍵

（1）工程控制高程

①堤防的數據要求；②閘頂高程要求不低于堤頂高程。擋水所需要的閘頂高程要大于或等于防洪設計水位和波浪計算高度，以及相應的安全超高值之和，從而使A河閘以及相應商務區套閘的水工建筑工程能保證擋水的主要任務，同時還能兼顧水域的通航。

（2）閘位的選擇

工程的總體布置需要符合B市城區的防洪規劃要求，與規劃河道相一致。在功能上，要求能夠起到防洪、通航的作用。對于平面布局需要建筑物緊湊、合理，還要保證該水工建筑的造型與市區、商貿區的環境相協調，從視覺上和效用上改善B市的水環境。

2.3 擋水建筑物

擋水建筑物一般可選用土石壩、重力壩和拱壩。拱壩對地形要求較高，一般適用于地質條件較好的狹窄斷面，此處斷面較寬，建拱壩不經濟；重力壩的優點是壩頂可溢流，施工導流易解決，但造價比土石壩高，可就地取材，特別是河床左岸有合適建河岸溢洪道的山埡口，因此選用土石壩作為擋水建筑物。

2.4 泄水建筑物：河岸式溢洪道

擋水建筑物選擇了土壩就決定了只能選擇河岸式溢洪道，且根據地形條件，在河的左岸離壩軸線400m處有天然鞍部，正好可布置河岸溢洪道。

2.5 取水建筑物：涵管

涵管與隧洞比起來具有施工簡單，造價低廉的特點，但運行管理及安全方面不及隧洞可靠，由于本工程的引水流量較小且壩高不大，因此選擇壩下涵管方案。

2.6 水工建筑物設計的具體要求

（1）A河閘

河閘上下游翼墻的常用結構型式包括有重力式、鋼筋砼懸臂式和鋼筋砼扶壁式。本方案中結合B市的城市特點和先前的常用擋墻施工形式，采用重力式擋墻結構。為了融入周圍橋梁、江面景觀，該水工建筑的所有上下游翼墻均以石材作為貼面。上游翼墻和下游翼墻的底板均采用C20砼，花崗石壓頂，墻身用厚花崗板作為貼面。在墻后，高程4.00m以下的回填使用3%含量的灰土，壓實度要求超過93%，高程4.00m以上的回填使用粘土，壓實度要求超過90%。

（2）商務區套閘

根據B市的防洪要求以及通航要求，商務區套閘的建造方案中確定，導航墻采用重力式擋墻結構，并以石材作為貼面。上游導航墻和下游導航墻的底板均采用C20砼，花崗石壓頂，高程2.50m以上的墻身用厚花崗板作為貼面。墻面高程為1.00m，厚度為0.45m，寬度為3.30m。

3、水工建筑物結構設計的對策

3.1 做好招投標工作

由于水工建筑物結構設計是十分復雜的，專業性較強。因此為了保證水工建筑物結構設計質量，需要嚴格按照國家相關招標程序和要求進行，通過專家評審設計方案的可行性，找出最優的設計方案。避免出現在招標過程中暗箱操作的問題。

3.2 明確結構設計的等級標準

在充分考慮到工程的規模、產生的效益、建筑物的類別等問題，在科學的確定結構設計的等級標準，保證等級標準的設置符合實際需要。工程建筑物結構設計的等級標準明確，可以有效的降低成本投入，保證工程項目的質量。

3.3 完善結構設計的施工圖審查

施工圖審查工作是為工程質量把關的重要手段，雖然目前水工建設項目施工圖審查處于起步階段，但是通過不斷的經驗積累和有關部門的配合，水工建設項目施工圖審查工作需要進一步逐步規范化、系統化，以提升水工建筑物結構設計質量。

3.4 強化水工結構節能設計

水工結構節能設計方面需要進一步強化，水工的節能設計，主要是從工程設計、用能品種、用電設備、水利泵站變壓器等方面進行控制，嚴格根據國家有關技術標準、規范，合理分析工程的節能效果，有針對性的確定工程的節能措施，以完善水工設計內容。

總之，水工建筑在以水為主題的城市中，屬于水利工程的重點研究課題。水工建筑有利于城市防洪工作、美化城市，對于一個城市而言能帶來巨大的經濟效益和社會效益。因此需要結合水工建筑工程實例，分析水工建筑物結構設計中的一些關鍵問題，以提高水工建筑物的質量。

參考文獻：

[1]楊飛.水工建筑物結構設計中若干關鍵問題的研究[J].中國水運（下半月），2016，16（05）：266-267.

[2]徐曉英.水工建筑物結構設計關鍵問題[J].北京農業，2013，（12）：223.