1問題的提出

當水工建筑物修筑在地震烈度7°（含7°）以上區(qū)域時，應進行抗震計算，以保證工程的正常運行。為做好水工建筑物抗震設(shè)計，水利部先后兩次編制《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》，即SDJ－78（試行）和SL203－97。

在執(zhí)行規(guī)范SL203－97過程中，發(fā)現(xiàn)4．9．1地震主動動土壓力計算公式中，對主動動土壓力系數(shù)Ce取值的提法值得商榷。

2地震主動動土壓力計算

《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》SL203－97中給出的地震主動動土壓力代表值計算公式為：

式中Fe——地震主動動土壓力代表值

摘要：當前中國水利行業(yè)中的水工建筑抗震設(shè)計普遍使用單項安全系數(shù)法，這種方法適用于針對不同水利項目進行比較分析，從而讓水工建筑物在實際使用過程中具有更強的可靠性。在這一前提下考慮到中國的水工建筑物構(gòu)造復雜且多處于地質(zhì)條件多樣化、地下水位高的地質(zhì)環(huán)境中，這使得許多建筑物的構(gòu)造載荷增大，同時增加了水工構(gòu)造抗震中的不確定性。文章結(jié)合自然災害可能對于水工建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計所帶來的負面影響，作者試圖在總結(jié)性思考的基礎(chǔ)上提出幾條能夠優(yōu)化水工建筑物抗震設(shè)計的實際性建議。

關(guān)鍵詞：水工建筑；抗震設(shè)計；思考建議

1引言

水工建筑的構(gòu)造較為復雜且埋藏較深，同時許多建筑物所處的地質(zhì)條件較為復雜，使其經(jīng)常會受到地下高水位、結(jié)構(gòu)張力大、強地震干擾、水力結(jié)構(gòu)不利等方面的影響，這在事實上為水工建筑物的設(shè)計工作造成了大量技術(shù)難點，對水工結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)水平提出了更高的要求。此外，地震不僅會對水工建筑物結(jié)構(gòu)造成損壞，同時還對下游人民群眾的人身安全、健康生活等方面都造成了潛在的巨大風險。在1990年之前我國的水利水電行業(yè)的建筑防震規(guī)范使用單一安全系數(shù)法。在1990年后由于國家有提升建筑抗震性能的需要，中國技術(shù)部門參考相關(guān)理論出臺《能源部門水力建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，在這一規(guī)范中將單一安全系數(shù)法更改為多要素安全系數(shù)法，從而為水工建筑物抗震設(shè)計提供了更多技術(shù)支持。但是由于水工建筑物的抗震設(shè)計具有很強復雜性并且影響因素眾多，因此工程結(jié)構(gòu)無論使用單因素還是多因素方法的安全系數(shù)法，其最終計算結(jié)果都必須與國內(nèi)外的實際設(shè)計經(jīng)驗相匹配。在20世紀90年代初期，由于當時有效設(shè)計樣本較少，一些工程科學家過分強調(diào)了可靠性理論在多要素安全系數(shù)法中的應用，實際設(shè)計過程中影響因素眾多，很難使用單一的可靠性理論直接準確計算出水工建筑物的安全系數(shù)。在這一前提下，多要素安全系數(shù)法可充分考慮水工建筑物水位、荷載組合和材料特性等因素帶來的影響，從而為水工建筑物抗震設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。

2水工建筑物抗震設(shè)計要點

2.1注重遵循水工抗震設(shè)計規(guī)范。我國現(xiàn)行的《水工抗震設(shè)計規(guī)范》于1997年修訂，這一修訂工作對于我國水工建筑抗震安全設(shè)計起到重要作用，有助于保持水工建筑工程的整體穩(wěn)定性，同時避免因工程損壞而引起二次災害，有效滿足抗震設(shè)計要求。與此同時，自然災害給水工結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計帶來許多新的影響和啟發(fā)，帶來更多創(chuàng)新性的設(shè)計。例如在發(fā)生自然災害時，經(jīng)過預應力錨固處理的基臺巖體能夠基本保持穩(wěn)定，而未經(jīng)預應力錨固處理的水工建筑物無法保持穩(wěn)定性，工程強度出現(xiàn)顯著下降。2.2自然災害對抗震結(jié)構(gòu)要求。大量工程實踐證明，對于工程項目組而言工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是必不可少的，因此在地震應急預案中設(shè)計人員必須保證抗震結(jié)構(gòu)的可靠性。此外，水利工程中的建筑物多處在氣候情況多變、天氣情況復雜和水文地質(zhì)條件干擾性強的地方，在這種情況下進行施工和運行往往會造成很多額外的困難，而水工建筑本身也會受到水的推力、浮力、滲透力、沖刷力等的作用，這使得其運行環(huán)境相比其他建筑的運行環(huán)境更為復雜，因此設(shè)計人員必須考慮到潛在的自然災害風險，才能夠有效提升抗震結(jié)構(gòu)等級，避免建筑在遇到自然災害后產(chǎn)生次生災害。2.3自然災害對綜合性設(shè)計的要求。2008年汶川大地震的地震能量的釋放在時間和空間上都非常不均勻。因此，為了讓水工建筑物可以應對這一級別的自然災害，設(shè)計人員在防震計算分析中必須考慮到每個水工建筑物的實際地形和地質(zhì)條件影響，考慮到不同區(qū)域的水力結(jié)構(gòu)很少相同，設(shè)計人員在設(shè)計時需充分考慮到不同建筑物間的實際差別，并以此為基礎(chǔ)調(diào)整工程設(shè)計參數(shù)。此外，由于許多地面運動難以提前計算，因此設(shè)計人員應當加強對地震斷層附近地面運動特性的研究工作，并在設(shè)計時更加充分的考慮到地震斷層、全斷層面破裂速度、破裂方式、破裂方向等因素的影響，并將這些因素結(jié)合起來進行綜合研究，以達到滿足抵抗自然災害的基本設(shè)計要求。

1踏勘選線

踏勘選線的目的是在地面上確定中心線位置。在選定渠道路線時，必須遵循“經(jīng)濟合理，安全可靠和灌溉面積大”的原則，因此在踏勘選線時要考慮如下幾個問題：

①渠道要盡量短而直，力求避開障礙物，以減小工程量和水流損失。

②把渠道選擇在地勢較高的地帶，以利達到擴大灌溉面積和自流灌溉的目的。

③渠道經(jīng)過的地帶土質(zhì)要好，坡度要適宜，以防渠道運行出現(xiàn)嚴重的滲漏、沖刷和坍塌現(xiàn)象。

④填挖土石方量和渠道建筑物要少，以達到省工、省料和少占用耕地。

近10年來，俄羅斯的經(jīng)濟和政治體制發(fā)生了深刻的變化，其中包括實施了新的民法，該法律規(guī)定危險工業(yè)裝置、設(shè)備和建筑物的業(yè)主，對由于這些工程失事引起的損害應承擔財產(chǎn)責任．當前俄羅斯經(jīng)濟極其困難，致使水工建筑物的運行費用下降到最低限度以下[1]．1993年和1994年烏拉爾地區(qū)的兩座土壩相繼失事，造成人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失，促使人們更加重視擋水建筑物的安全問題．

基于這些方面的考慮，俄羅斯聯(lián)邦于1997年7月頒布了第117號聯(lián)邦法律，即《水工建筑物安全法》．該法律貫徹實施2年多來，對水工建筑物安全實施國家監(jiān)察，做了大量工作，使水工建筑物的安全工作得到全面加強．

1俄羅斯聯(lián)邦《水工建筑物安全法》

近些年來，俄羅斯有關(guān)部門研究了在新經(jīng)濟條件下，如何改進和加強水工建筑物安全工作．在總結(jié)水工建筑物安全實行部門監(jiān)察的實踐和廣泛吸收世界各國大壩安全立法經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，組織各方面的專家起草了俄羅斯聯(lián)邦《水工建筑物安全法》草案，1997年6月23日獲國家杜馬通過，1997年7月21日由俄羅斯聯(lián)邦總統(tǒng)葉利欽簽發(fā)生效[2]．這是俄羅斯歷史上第一部在國家意義上調(diào)整水工建筑物安全問題的法律文件[3]。

該法律適用于因其破壞可能導致發(fā)生緊急情況的水工建筑物．所謂緊急情況是指由于水工建筑物失事，在一定范圍內(nèi)可能引起或已經(jīng)引起人員傷亡、健康受損害或者周圍自然環(huán)境遭到破壞、造成巨大的財產(chǎn)損失和破壞人類生存條件的情況[2]．

該法律規(guī)定了俄羅斯聯(lián)邦政府、俄羅斯聯(lián)邦主體行政機關(guān)、實施水工建筑物安全國家監(jiān)察的機關(guān)和俄羅斯水工建筑物注冊登記局的職權(quán)；規(guī)定了保障水工建筑物安全的總要求和水工建筑物業(yè)主和運行單位的義務．水工建筑物業(yè)主或運行單位對水工建筑物存在的整個生命周期內(nèi)的安全負責；確立了水工建筑物安全報告制度、水工建筑物設(shè)計、施工和運行活動的許可證制度和由于水工建筑物失事引起損害的民事責任風險義務保險制度（義務保險的具體辦法由將要出臺的聯(lián)邦法律進行調(diào)整）；該法律強調(diào)對違反水工建筑物安全法規(guī)的行為必須依法追究責任．該法律的一個最重要的原則是俄羅斯聯(lián)邦一些行政機關(guān)受俄羅斯聯(lián)邦政府委托，對水工建筑物安全實施國家監(jiān)察．法律賦予監(jiān)察機關(guān)廣泛的權(quán)力，直至按照法律的規(guī)定，作出禁止不可靠建筑物的運行以及拆除或維修的決定，作出關(guān)于注銷建筑物運行許可證的決定[2]。

摘要：滲漏是水工混凝土建筑物老化病害的一種表面現(xiàn)象，亦最為常見。設(shè)計不合理、施工質(zhì)量欠佳、運行管理不善或使用條件改變、遭受意外荷載及材料老化等，會引發(fā)貫穿性裂縫，或在混凝土內(nèi)部形成連通的蜂窩孔洞等深層缺損，或?qū)е伦冃慰p止水失效。本文對建筑施工中常見的滲漏成因進行了分析，并針對這些常見的滲漏病害，提出一些具體的處理措施。

1、滲漏成因分析

滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)后，首先我們要進行滲漏成因分析，實際上就是分析混凝土結(jié)構(gòu)中存在的貫通缺損的成因，包括變形縫和裂縫的滲漏成因分析。

1.1變形縫滲漏成因分析

變形縫是身伸縮縫、沉降縫和抗震縫的總稱。水工混凝土建筑物的特點，要求其變形縫必須具有以下性能：能夠滿足建筑物各部分之間的變形、變位的要求，消除相互間力的傳遞；變形縫止水結(jié)構(gòu)水密性能優(yōu)良，在設(shè)計水頭壓力的作用下，不發(fā)生滲漏；止水材料耐久性優(yōu)良。變形縫止水結(jié)構(gòu)失效有設(shè)計、施工和材料等三方面的原因。

設(shè)計方面的原因：變形縫尺寸設(shè)計不合理，密封止水材料的長期允許伸縮率不能滿足變形縫變形要求等。

摘要：沖刷與地基地質(zhì)條件密切相關(guān)，因此查明沖刷地段的地質(zhì)條件，既是進行工程地質(zhì)評價的前提，也是為水工模型試驗和結(jié)構(gòu)專業(yè)進行消能防沖設(shè)計提供可靠地質(zhì)資料。

關(guān)鍵詞：泄水輸水建筑物；沖刷；影響因素；工程地質(zhì)評價

一、泄水輸水建筑物的工作特點和沖刷地段

水利水電樞紐中常見的泄水建筑物如溢流重力壩、溢洪道、泄洪隧洞、泄水閘等；輸水建筑物如渠道等，各建筑物具有不同的工作特點，不同建筑物的各組成部分與水流接觸的地基或邊坡一般要經(jīng)受水流沖刷。沖刷破壞程度主要與水流和地質(zhì)兩方面因素有關(guān)，根據(jù)破壞程度的差異，可分為一般沖刷地段和嚴重沖刷地段。但僅就水流方面而言，溢流重力壩下游河床及兩岸、溢洪道泄水槽和消能段、泄洪隧洞出口段、水閘下游連接段、渠道落差建筑物陡坡、消力池段水流急，甚至為高速水流，單寬水流所含能量大，多會產(chǎn)生比較嚴重的沖刷破壞，屬于嚴重沖刷地段。而建筑物的其余組成部分起到引水、導流作用，或?qū)⑺磪^(qū)水流平緩地引入主控段，或?qū)⑾芎笏髌椒€(wěn)地泄入原河道，水流流速均不大，屬于一般沖刷地段。

二、沖刷引起主要工程地質(zhì)問題及其影響因素

高速水流具有較大能量，長期沖刷將會引發(fā)多方面的工程地質(zhì)問題：①水流沖刷兩岸岸坡，造成大量塌方、滑坡。②射流跌入水墊后形成回流，劇烈沖刷壩腳，導致地基及建筑物失穩(wěn)。③沖刷坑形成后，上游坡溯流發(fā)展，危及壩基穩(wěn)定。④沖刷坑的不斷加深，切斷壩基下的軟弱夾層、緩傾角斷層，形成臨空面，可能引起深層滑動。⑤泄水輸水建筑物本身受高速水流沖刷而破壞。

摘要：建筑材料有很多種，而混凝土就是其中比較常見的一種。由于混凝土的優(yōu)勢非常明顯，所以在建筑施工過程中比較常用，而且混凝土的適用范圍越來越廣。但水工混凝土建筑物也會出現(xiàn)一定問題，這主要是因為長期受到空氣、溫度以及水流沖擊的影響，所以很容易出現(xiàn)裂縫、滲漏等質(zhì)量問題。本文主要研究水工混凝土建筑物的混凝土質(zhì)量檢測。

關(guān)鍵詞：水工混凝土；質(zhì)量檢測；檢測方式

水工混凝土建筑物一般由三部分構(gòu)成，其中一部分是建筑物，一部分是病壩，還有一部分是危險大壩。目前我國大部分水工建筑物都會存在質(zhì)量問題，其中比較嚴重的大壩就是混凝土大壩，它的質(zhì)量問題會引發(fā)決壩危險，也有可能引發(fā)潰壩危險。所以，水工混凝土建筑物需要進行病害檢測。相比于一般混凝土來說，水工混凝土的耐水性更好，在施工過程中，不能忽視拌和、澆筑以及養(yǎng)護問題。

1混凝土質(zhì)量檢測的重要性

水工混凝土建筑在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)質(zhì)量問題，出現(xiàn)問題的原因主要有以下兩種，第一種因素是人為因素，第二種因素是受到外力破壞所導致。但是在水工建筑構(gòu)建的過程中也會出現(xiàn)一定的問題，在建筑的后期使用中同樣會出現(xiàn)一些問題。在建筑構(gòu)建過程中出現(xiàn)問題的原因可能是以下原因，可能是施工計劃出現(xiàn)問題，也可能是施工材料出現(xiàn)問題，還可能是施工人員技術(shù)水平不夠高。所以水工建筑出現(xiàn)老化或者是病害問題需要及時修護，這就需要維修人員準確找到出現(xiàn)問題的部分，這也是水工建筑需要定期檢測的原因。及時修復水工建筑所出現(xiàn)的問題有助于延長建筑壽命，保證水工建筑更好的使用。對于水工建筑來說，對混凝土質(zhì)量進行檢測是非常重要的，這也是避免建筑受到損害的重要環(huán)節(jié)。通過對混凝土質(zhì)量進行檢測可以了解整個建筑的受力情況，及時發(fā)現(xiàn)水工建筑出現(xiàn)的問題，其中包含了建筑的老化問題以及病害問題等，然后針對不同問題采取不同的養(yǎng)護措施[1]。

2水工混凝土建筑物的混凝土強度檢測

摘要：建筑物的防水工程是建筑工程的重要組成部分。直接關(guān)系到建筑物的使用壽命。我國的建筑防水狀況一直不容樂觀。文章通過總結(jié)施工經(jīng)驗結(jié)合相應理論，從基層、防水材料以及防水部位等方面，對防水工程的實施提出建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞：建筑防水工程

水是無孔不入的，它借助風壓、對流、沖擊、附著、毛細等力量，逐漸滲入建筑內(nèi)部，而且在滲透的過程不易從表面發(fā)覺。影響著建筑物的正常使用，侵蝕建筑物結(jié)構(gòu)主體，縮短建筑物壽命。換言之，找尋漏水原因必須深入“內(nèi)臟”研判，才能對癥下藥。相應的建筑工程上的各種防水技術(shù)便成為了劑劑良藥。在各項防水技術(shù)中，防水材料的選取與應用在應對這一問題上的作用十分關(guān)鍵。

建筑物防水是一門綜合性、實用性很強的工程技術(shù)，對建筑工程的使用功能起著至關(guān)重要的作用。

一、基層是保障

防水層依附于主體結(jié)構(gòu)基層，要做好防水，就必須控制好基層質(zhì)量。它直接影響防水層質(zhì)量，主體結(jié)構(gòu)和找平層的剛度，平整度，強度，表層坡度大小，表面完善無起砂、起皮、有縫隙，基層含水率合格都是保證防水層質(zhì)量的關(guān)鍵。

在許多的重力壩、水閘、渡槽、涵洞水利工程中，由于混凝土的施工和本身變形、約束等一系列因素，均產(chǎn)生大量的表面裂縫和貫穿性裂縫。因為裂縫的存在和發(fā)展，破壞了水工建筑物結(jié)構(gòu)的整體性，影響了水工建筑物的結(jié)構(gòu)受力狀況與穩(wěn)定，給水工建筑物結(jié)構(gòu)的運行事帶來不確定性，而且易導致水工建筑物內(nèi)部與鋼筋銹蝕，降低水工建筑物結(jié)構(gòu)的耐久性，甚至會引起滲透變形，危及水工建筑物的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由此可見，分析裂縫的成因，探討防治措施，對水利工程建筑物的應用有著極其重要的意義。

當然，引起水工建筑物混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的。但是，歸納起來可分為荷載作用引起的裂縫和非荷載引起的裂縫兩類。本文對這兩類因素進行了分析，并根據(jù)實踐經(jīng)驗對在施工中進行預防的措施，供參考。

2荷載作用引起的裂縫

2．1水工建筑物混凝土結(jié)構(gòu)在使用荷載作用下，由于截面的混凝土拉應變大多是大于混凝土極限拉伸值的，所以構(gòu)件在使用時總是帶縫工作的。這類裂縫總是與主拉應力方向大致垂直，且最先在荷載效應最大處產(chǎn)生。如果荷載效應相同，裂縫首先在混凝土抗拉能力最薄弱處產(chǎn)生。

2．2預防荷載作用引起的裂縫的措施是合理的配筋。在施工過程中，選用混凝土粘結(jié)較好的變形鋼筋，控制鋼筋的應力不過高，鋼筋的直徑不過粗，并用鋼筋不在混凝土中分布比較均勻。這樣就能較好地控制正常使用條件下裂縫寬度，不致過寬。

3非荷載引起的裂縫

1、引言

水利工程是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)工程，目前我國正在大規(guī)模、高速度地進行水利開發(fā)，工程建設(shè)耗費了大量資源，水工混凝土的耐久性也直接關(guān)系到工程的使用壽命、加固費用、效益發(fā)揮和運行安全，但是水工混凝土卻經(jīng)常受到裂縫、凍脹、沖磨、空蝕、堿骨料反應、碳化、溶蝕和侵蝕等病害的威脅，由于工程耐久性不足，增加了建筑物使用過程中的修理與加固費用，影響或限制了結(jié)構(gòu)的正常使用功能并縮短結(jié)構(gòu)的使用年限，影響效益和安全，不僅造成經(jīng)濟損失，而且嚴重浪費資源，引發(fā)社會問題。因此有必要對水工混凝土的常見病害進行分析和研究，并反饋到設(shè)計、施工和運行管理等方面來進行預防和控制，在工程建設(shè)管理的整個過程中，全方位、多渠道地提高水工混凝土的質(zhì)量和耐久性，延長工程使用壽命，確保國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在水利建設(shè)開發(fā)過程中的有效施行。

2、常見病害分析

水工混凝土是水利工程建設(shè)中很重要的材料，使用種類繁多，也需要在各種各樣復雜的環(huán)境條件下發(fā)揮作用和確保工程正常運行。根據(jù)水工混凝土建筑物的結(jié)構(gòu)性特點和所處工作環(huán)境的不同，常見病害主要有裂縫、凍脹、沖磨空蝕、堿骨料反應、碳化、溶蝕和侵蝕七大類，其中前三類屬于物理性病害，后四類屬于化學性病害。由于工程自身因素和工作條件的差異，這幾類病害對混凝土的危害程度也互不相同。

（1）裂縫

裂縫是混凝土建筑物最常見的病害之一。裂縫是材料的不連續(xù)現(xiàn)象，屬于物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影響因素。裂縫的出現(xiàn)，多數(shù)在施工期就存在，有的雖然在施工期以后，也多在運行初期5～10年以內(nèi)，不是由于運行期長工程老化問題，而是早期的問題。裂縫的存在直接導致混凝土抗拉性能的降低，裂縫也會引導有害物質(zhì)進入混凝土內(nèi)部，造成鋼筋銹蝕，甚至混凝土結(jié)構(gòu)破壞。對于水庫蓄水發(fā)電和灌溉來說，擋水混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫會直接引起滲漏，如果滲漏量達到一定程度，就直接危及工程的蓄水能力；對于混凝土重力壩來說，如果裂縫達到一定貫穿深度和寬度，會引起壩體揚壓力的急劇增長，削弱壩體的抗滑能力，對結(jié)構(gòu)抗震非常不利，甚至會對整個壩體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全造成威脅。