水利工程建設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)發(fā)展應(yīng)用探討

江西廖坊水利樞紐灌區(qū)二期工程預(yù)制渡槽

　　山川秀美關(guān)鍵在水，建設(shè)美麗中國關(guān)鍵也在水。2014年，習(xí)近平總書記在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第五次會議上，就我國水安全問題發(fā)表重要講話，提出了“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新時期水利工作方針，為新時期水利改革發(fā)展實(shí)踐提供了科學(xué)的思想武器和行動指南。

　　節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，在水利工程建設(shè)過程中，時刻貫徹綠色發(fā)展理念更為重要。近年來，水利科技創(chuàng)新步伐不斷加快，在重大問題研究、技術(shù)引進(jìn)與推廣等方面取得顯著成績，為可持續(xù)發(fā)展提供了有力保障。目前，我國水利科技在混凝土結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)方面取得了一批先進(jìn)技術(shù)成果的研發(fā)和推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，解決了眾多技術(shù)難題，有力提升了水利行業(yè)發(fā)展水平。通過綠色建造的方式，打造“山水林田湖草”生命體，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生。

　　一、裝配式建造技術(shù)概況及我國發(fā)展現(xiàn)狀

　　裝配式建造技術(shù)是通過工業(yè)化方法在工廠內(nèi)制造標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，在施工現(xiàn)場通過機(jī)械化、信息化的工程技術(shù)手段，按不同要求進(jìn)行組合和安裝，建成特定建筑部品的建造方式。其特點(diǎn)是建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化、現(xiàn)場施工機(jī)械化。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆模式相比，裝配式建造是將施工現(xiàn)場大量的高強(qiáng)度的作業(yè)移向“工作環(huán)境可實(shí)現(xiàn)人為控制的廠房內(nèi)”進(jìn)行現(xiàn)代化生產(chǎn)。因其在可持續(xù)發(fā)展、綠色環(huán)保、節(jié)能減排、質(zhì)量控制等方面的優(yōu)勢被政府定為建筑業(yè)升級轉(zhuǎn)型的發(fā)展方向并大力推廣。

　　2016年可以稱之為中國裝配式建筑元年，2016年李克強(qiáng)總理在《政府工作報(bào)告》中明確提出“大力發(fā)展裝配式建筑”。16年2月份發(fā)布的《中共中央國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》（中發(fā)〔2016〕6號）中明確了推廣裝配式建筑的時間表——力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%。

　　三年來，我國裝配式建筑經(jīng)歷了快速的發(fā)展過程，工業(yè)建筑、民用建筑、軌道交通、公路等工程建設(shè)領(lǐng)域中裝配式技術(shù)研發(fā)、推廣、應(yīng)用發(fā)展迅速，在諸多標(biāo)桿重點(diǎn)工程項(xiàng)目中成功應(yīng)用。與這些工程應(yīng)用領(lǐng)域相比，水利工程建設(shè)領(lǐng)域裝配式技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用相對滯后。

　　二、混凝土結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)在水利工程建設(shè)中的優(yōu)勢

　　因裝配式技術(shù)涉及材料結(jié)構(gòu)較多，本文主要探討混凝土結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用，其優(yōu)勢主要包括：

　　1）施工效率高。水利水運(yùn)工程項(xiàng)目施工多數(shù)須趕在枯水季完成，汛期來臨前交付，這就決定了水利工程項(xiàng)目建設(shè)的工期要求高。裝配式技術(shù)減少了施工現(xiàn)場的模板安裝、混凝土濕作業(yè)等環(huán)節(jié)，能夠顯著提高施工效率，保證項(xiàng)目建造進(jìn)程可控。

　　2）施工受季節(jié)、天氣影響小。裝配式建造技術(shù)現(xiàn)場作業(yè)量少，預(yù)制構(gòu)件在工廠預(yù)制，施工現(xiàn)場拼裝，應(yīng)用于高寒地區(qū)時，能有效解決高寒地區(qū)冬歇期較長，適宜施工天數(shù)較短的弊病。

　　3）質(zhì)量可控?，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)有大量的施工現(xiàn)場建造及養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，缺乏統(tǒng)一的建造標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測體系，質(zhì)量問題較多。預(yù)制構(gòu)件在工廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，質(zhì)量合格出廠，極大地保證了工程質(zhì)量。

　　4）符合綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展的理念。相對于現(xiàn)有的以施工作業(yè)為主的建造方式，工業(yè)化建造是未來發(fā)展方向。施工現(xiàn)場揚(yáng)塵、噪聲和廢棄物排放大大減少，有效減少污染，保護(hù)環(huán)境、提升綠色水平。

　　5）有效改善工人作業(yè)條件，減輕勞動強(qiáng)度。工業(yè)化建造方式可以改善建造工人的工作環(huán)境，提高其幸福感，具有重要的社會價值。

　　三、混凝土結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)在水利工程建設(shè)中的推廣與應(yīng)用

　　2016年以來，水利部科技推廣中心組織技術(shù)推介會、培訓(xùn)班、現(xiàn)場觀摩和技術(shù)研討會等多種形式的活動，開展水利新技術(shù)、新材料、新工藝的推廣應(yīng)用工作，達(dá)成優(yōu)化資源配置，調(diào)動產(chǎn)學(xué)研積極性，搭建創(chuàng)新交流平臺的目標(biāo)。分別在廣東、吉林、廣西、湖北等區(qū)域舉辦水利行業(yè)預(yù)制混凝土產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用研討會，邀請專家學(xué)者分享預(yù)制混凝土制品在水利水運(yùn)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)及工程經(jīng)驗(yàn)，滿足各區(qū)域水利行業(yè)特別是基層水利單位的技術(shù)革新需求，推動預(yù)制混凝土技術(shù)在各區(qū)域水利工程建設(shè)中的應(yīng)用。

　　裝配式綠色生態(tài)框護(hù)岸、預(yù)制仿木樁生態(tài)護(hù)岸、預(yù)制裝配式L型擋土墻護(hù)岸和預(yù)制裝配式空箱護(hù)岸、快速裝配式波浪樁生態(tài)護(hù)岸、快速裝配式護(hù)壁樁護(hù)岸等多種裝配式生態(tài)護(hù)岸技術(shù)在國際水利先進(jìn)技術(shù)（產(chǎn)品）推介會上亮相，并入選推介名單，為一流水利工程落地提供科技支撐，為相關(guān)規(guī)劃編制、工程建設(shè)、科技推廣提供技術(shù)參考。

　　隨著研發(fā)推廣向縱深推進(jìn)，一些標(biāo)志性的工程項(xiàng)目落地見效。

　　1）預(yù)制渡槽在江西廖坊水利樞紐灌區(qū)二期工程中的應(yīng)用

　　廖坊水利樞紐灌區(qū)二期工程是國家“十三五”期間172項(xiàng)重大水利工程項(xiàng)目之一，是廖坊水利樞紐工程的重要組成部分。設(shè)計(jì)單位江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院在設(shè)計(jì)之初便提出了預(yù)制渡槽的應(yīng)用方案。由于現(xiàn)澆渡槽大方量混凝土澆筑會碰到諸如施工質(zhì)量控制難，澆筑環(huán)節(jié)受天氣溫度影響大等問題。且渡槽作為輸水結(jié)構(gòu)，長期承擔(dān)廖坊灌區(qū)的農(nóng)業(yè)用水輸送責(zé)任，產(chǎn)品的完工質(zhì)量要求非常高。設(shè)計(jì)單位聯(lián)合生產(chǎn)方逐步將設(shè)計(jì)思路優(yōu)化，具體實(shí)施，解決了現(xiàn)澆渡槽大方量混凝土澆筑可能碰到的各種問題，全天候、全季節(jié)裝配化施工。同時在施工過程中，創(chuàng)新提出預(yù)埋套筒方案，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，加快了施工進(jìn)度、提升了工程質(zhì)量。

　　2）預(yù)制PRC樁支護(hù)在引江濟(jì)淮工程中的應(yīng)用

　　引江濟(jì)淮工程是國務(wù)院要求加快建設(shè)的172項(xiàng)重大節(jié)水供水工程之一，也是安徽省基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)標(biāo)志性“一號工程”，被譽(yù)為安徽省的南水北調(diào)工程。作為引江濟(jì)淮中新開河項(xiàng)目，既要滿足引水供水的要求，也要滿足維持岸坡的長期穩(wěn)定的需求。在前期多次試樁方案無法滿足要求的困境下，業(yè)主單位邀請?jiān)O(shè)勘單位和科研院所經(jīng)過多次審查論證，決定采用新型PRC樁支護(hù)方案，并最終成功在項(xiàng)目中應(yīng)用。

　　3）裝配式仿木棧道在潛江國際馬拉松水上賽道中的應(yīng)用

　　潛江返灣湖濕地公園生態(tài)修復(fù)工程項(xiàng)目是潛江市為潛江國際馬拉松賽事而建，確認(rèn)新建水上賽道結(jié)構(gòu)時，離開賽時間已經(jīng)非常緊迫，原定的現(xiàn)澆方案已無法滿足工期需求。設(shè)計(jì)單位果斷修改方案，嘗試采用預(yù)制樁、預(yù)制梁、預(yù)制板現(xiàn)場拼裝的方式，減少施工工期。同時聯(lián)合生產(chǎn)單位對預(yù)制板梁的連接方式進(jìn)行了優(yōu)化處理，最終順利完工，保證了賽事的順利進(jìn)行。

　　4）波浪樁生態(tài)護(hù)岸在山東豬籠河項(xiàng)目中的應(yīng)用

　　山東豬籠河項(xiàng)目屬于桓臺縣地下水漏斗區(qū)域綜合治理示范工程。該項(xiàng)目前期業(yè)主單位計(jì)劃使用擋墻作為支護(hù)，但現(xiàn)場水流較大、工期緊，方案可行度不高。在支護(hù)方案的選擇上，針對現(xiàn)場水流較大、工期緊，傳統(tǒng)擋墻護(hù)岸施工周期長、生態(tài)效果差、施工質(zhì)量難以保障的問題，采用裝配式生態(tài)護(hù)岸方案可較好的解決。其施工快捷、綠色環(huán)保、費(fèi)用可控的優(yōu)勢得到了業(yè)主單位的認(rèn)可。

　　5）預(yù)制樁在獨(dú)流減河防潮閘閘下消能防沖設(shè)施加固處理工程中的應(yīng)用

　　獨(dú)流減河是海河流域重要行洪入海通道，也是天津市防洪的南部屏障，該項(xiàng)目處于入海通道口，根據(jù)原有方案需要進(jìn)行分期導(dǎo)流、建設(shè)圍堰，施工過程復(fù)雜，施工量大，成本高，工期長。最終采用預(yù)制樁防沖方案，相對于傳統(tǒng)作業(yè)方式，該方案的減少了工期，縮減了成本，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益與社會效益雙贏。

　　6）木紋樁與護(hù)壁樁在通揚(yáng)運(yùn)河高郵段整治工程中的應(yīng)用

　　通揚(yáng)線航道西起蘇北運(yùn)河高郵運(yùn)東船閘，經(jīng)興化、泰州、姜堰、海安、如皋、南通、通州、海門，東至啟東呂四港，全長約300km，橫貫蘇中地區(qū)揚(yáng)州、泰州、南通三市，高郵段整治工程設(shè)計(jì)單位創(chuàng)新提出木紋樁及護(hù)壁樁組合方案，將航道支護(hù)、生態(tài)景觀融為一體，獲得業(yè)主與設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可。該項(xiàng)目也是木紋樁與護(hù)壁樁裝配式技術(shù)在重大航道建設(shè)工程中的首次應(yīng)用。

　　7）裝配式護(hù)岸在丹金溧漕河金壇段中的應(yīng)用

　　項(xiàng)目創(chuàng)新使用了預(yù)制空箱式擋土墻護(hù)岸，護(hù)岸總長逾1km。護(hù)岸墻身工廠預(yù)制完成后，通過水路運(yùn)輸至現(xiàn)場直接進(jìn)行浮吊安裝，減少了圍堰土方和施工臨時道路，同時施工現(xiàn)場廢水污水、建筑噪音、粉塵污染等也大幅度減少，將施工對交通和環(huán)境的影響降到最低。該項(xiàng)目獲得了2017年度中國水運(yùn)建設(shè)行業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎三等獎。

　　眾多項(xiàng)目的落地證明，合理施工的裝配式水利水運(yùn)建筑的安全性是能夠保證的，這些研究為裝配式建筑在全國水利行業(yè)中的推廣應(yīng)用起了積極示范作用。

　　四、水利工程建設(shè)的生態(tài)化發(fā)展趨勢

　　隨著水利工程建設(shè)自身產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷升級，人們對河道景觀生態(tài)建設(shè)問題的關(guān)注度也逐步增加。城市河道整治基于確保原有河流形態(tài)的前提下，融入景觀生態(tài)設(shè)計(jì)，從而合理地構(gòu)建生態(tài)河道景觀已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。

　　河道設(shè)計(jì)除滿足航運(yùn)、排澇、蓄水以及防洪等基本功能外，進(jìn)一步加強(qiáng)其休閑、旅游、景觀以及生態(tài)等功能也成為設(shè)計(jì)單位考慮的重要因素。最終目標(biāo)是讓城市居民感受自然河流的景觀美感，并通過打造親水建筑、水鄉(xiāng)、水城以及園林等人工建筑景觀為居民帶來更好的視覺享受。

　　在此趨勢下，為了有效建設(shè)水利工程河道景觀，裝配式建造技術(shù)的優(yōu)勢再次凸顯，

　　裝配式綠色生態(tài)框護(hù)岸、預(yù)制裝配式L型擋土墻護(hù)岸和預(yù)制裝配式空箱護(hù)岸等多種裝配式生態(tài)護(hù)岸技術(shù)，能有效的實(shí)現(xiàn)恢復(fù)河道、固土種植、構(gòu)建生態(tài)走廊，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處。

　　五、混凝土結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)的發(fā)展建議

　　當(dāng)前，隨著裝配式建造技術(shù)在各工程建設(shè)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，憑借其優(yōu)勢與潛力，水利工程建設(shè)大力發(fā)展預(yù)制裝配式技術(shù)大有可為。在推進(jìn)裝配式技術(shù)發(fā)展過程中，成本核算方式的改變、技術(shù)工人熟練程度的提高、產(chǎn)品設(shè)計(jì)及項(xiàng)目管理模式的合理化、標(biāo)準(zhǔn)化程度的提升及政府的激勵性政策、推廣宣傳成為推動發(fā)展的重要因素。這就需要水利行業(yè)內(nèi)更多的設(shè)計(jì)院、高校及企業(yè)共同關(guān)注預(yù)制裝配式技術(shù)，結(jié)合更多的工程進(jìn)一步加快產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程；編制相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、圖集及定額；完善質(zhì)量評價體系；提升施工的機(jī)械化程度，用創(chuàng)新升級為中國水利事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。