工業(yè)化構(gòu)件應(yīng)用在水利工程中的影響研究

林品懿 沈堅

【摘?要】習(xí)近平總書記在十九大報告中指出要加快完善水利、水運基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。我國的各項政策和經(jīng)濟發(fā)展促使水利建設(shè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，在保證質(zhì)量的同時考慮綠色生態(tài)，增加行業(yè)新動能。本文對工業(yè)化預(yù)制構(gòu)件在水利工程中的應(yīng)用進行分析，水利工業(yè)化構(gòu)件將在功能、安全、經(jīng)濟和環(huán)保等方面發(fā)揮獨特優(yōu)勢，帶動水利行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型，前景廣闊。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)化;預(yù)制;水利工程

1.緒論

當(dāng)前伴隨著綠色施工理念的普及和現(xiàn)代科技的進步，在大力推進水利現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展背景下，運用工業(yè)化和信息化思維謀劃水利工程設(shè)計施工運行管理全過程，大力發(fā)展預(yù)制裝配式水工建筑物非常必要。近年來，我國大力推行發(fā)展建筑工業(yè)化，并獲得了較好的發(fā)展，但目前我國建筑行業(yè)仍然以現(xiàn)澆混凝土為主，施工過程中大量資源浪費、環(huán)境污染嚴(yán)重，生產(chǎn)構(gòu)件質(zhì)量不佳，大大影響了建筑工業(yè)化的發(fā)展。對于水利行業(yè)來說，由于水利建筑的獨特性，水利工程的工業(yè)化發(fā)展則更為滯后。

本次研究以國內(nèi)水利工業(yè)化現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，重點對適用于水利工程的工業(yè)化裝配式構(gòu)件應(yīng)用進行分析，為水利工業(yè)化的發(fā)展提供參考依據(jù)。

2.水利工業(yè)化構(gòu)件分析

本文將水利工業(yè)化構(gòu)件按照作用分為護坡護岸類、護腳消能塊類、渠系建筑物類、地基加固類四類。護坡護岸類是指在河道或堤壩兩岸，利用預(yù)制混凝土構(gòu)件治理河道、護坡，防止河道侵蝕、水土流失，包括護坡、擋墻護岸、板樁等。護腳消能塊類是指在近海、河堤的水利工程中利用四角錐體、扭王塊和扭工字塊等進行消浪、防沖功能的構(gòu)件。渠系建筑物類是指使用預(yù)制渠道段體在地基荷載不穩(wěn)定、狹窄的施工區(qū)域或高于地面處修建渠道。使用預(yù)制渠道安裝施工，可降低施工難度，提高渠道質(zhì)量，如預(yù)制管道，預(yù)制渡槽，U型渠，管廊等。地基加固類是指城市防洪工程和防浪工程施工中采用工業(yè)化預(yù)制構(gòu)件，尤其是預(yù)制管樁可以縮短施工工期，降低施工難度，保護環(huán)境衛(wèi)生，降低施工成本。

2.1工業(yè)化構(gòu)件的特點

工業(yè)化裝配式混凝土構(gòu)件是指將結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)作件在工廠預(yù)制生產(chǎn)，在施工現(xiàn)場進行裝配而形成結(jié)構(gòu)整體的構(gòu)件，能夠提高構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量。工業(yè)化裝配式采用施工現(xiàn)場組裝，取消了現(xiàn)場澆筑混凝土，降低了施工成本，提高了構(gòu)件質(zhì)量和施工效率，很大程度上節(jié)約資源，保護環(huán)境，實現(xiàn)了綠色施工。工業(yè)化裝配式構(gòu)件有以下特點：

（1）產(chǎn)品質(zhì)量可控，有效提高產(chǎn)品強度。工業(yè)化構(gòu)件統(tǒng)一加工生產(chǎn)，工藝成熟，原材料質(zhì)量把關(guān)嚴(yán)格，采用商品混凝土材料，質(zhì)量可靠。同時可根據(jù)實際情況調(diào)整混凝土材料配合比，生產(chǎn)不同混凝土強度等級和，也可配筋和添加纖維材料提高抗裂功能。

（2）施工節(jié)能環(huán)保，適應(yīng)節(jié)能減排要求。水利工程中采用工業(yè)化預(yù)制構(gòu)件，避免施工現(xiàn)場澆筑混凝土造成的環(huán)境污染，降低人工造價，達到綠色施工的目的，節(jié)約資源。

（3）變現(xiàn)澆為搭建，有效縮短工期。使用工業(yè)化預(yù)制構(gòu)件減少了施工現(xiàn)場的綁扎鋼筋、安拆模板的時間，將混凝土養(yǎng)護時間轉(zhuǎn)移到工廠中，減少了施工過程，有效縮短工期。

3.現(xiàn)有水利工業(yè)化構(gòu)件分析

3.1護坡護岸類

預(yù)制護坡是使用混凝土預(yù)制構(gòu)件代替混凝土和砌石坡面，常見的有六邊形砌塊和矩形砌塊，這種傳統(tǒng)混凝土預(yù)制砌塊能夠在工廠批量生產(chǎn)，施工方便快捷，美觀。我國目前護坡護岸類預(yù)制構(gòu)件種類較多，已經(jīng)從傳統(tǒng)護坡逐漸發(fā)展為生態(tài)護坡，在砌塊本身開孔增加一定的生態(tài)透水性，使得護坡建成后能具有植物生長的空間，這種護坡主要分為空心砌塊磚和鉸鏈?zhǔn)狡鰤K兩類。生態(tài)護坡不僅保護坡體不被破壞，而且空心形狀使孔隙率提高，中間種植植被增加糙率，大大增強了消能效果，且構(gòu)件體積小，能夠適應(yīng)變形，便于制作與施工安全性，造價低。

預(yù)制護岸在水利工程的河道護岸工程中非常常用，主要有板樁護岸、生態(tài)框護岸、擋墻護岸等類型，主要防止河流側(cè)向侵蝕、河岸坍塌等災(zāi)害，常見的板樁護岸有仿木樁，波浪樁，方樁和U型樁等。

預(yù)制生態(tài)框護岸由單個生態(tài)框護岸體通過內(nèi)部的孔洞，與上下左右的相鄰生態(tài)框柔性連接，產(chǎn)生階梯式生態(tài)護岸的視覺效果，生態(tài)框護岸采用的混凝土均為高強度混凝土水泥采用52.5水泥，生產(chǎn)時需要使用鋼模板，持續(xù)5個小時蒸養(yǎng)時間，這樣就會使強度達到要求，增強使用年限，一般應(yīng)用于河道兩側(cè)，防止水土流失，有效消坡抗震，同時美化景觀、完善生態(tài)環(huán)境。

3.2護腳消能塊類

護腳消能塊類主要設(shè)置于堤防工程的水下部分的淤泥中，起到幫助堤防穩(wěn)定并消減水流對岸坡沖擊的作用，主要有四角錐體、扭工字塊和扭王塊等。此類構(gòu)件體積大，施工時需要由機械輔助吊裝安放，多為組合型護坡結(jié)構(gòu)，通過將其組合擺放于壩面上起到防浪消能的作用。

3.3渠系建筑物類

預(yù)制混凝士管道段是最常見的用于水利工程的預(yù)制構(gòu)件，適應(yīng)雨水、污水、飲水及農(nóng)田灌溉等重力流管道，耗能低、工藝較簡單、產(chǎn)品強度高、使用壽命長、通水能力強，同時能夠?qū)κ┕べ|(zhì)量和進度進行把控，減少施工現(xiàn)場工作量，但是此類構(gòu)件體積大、防水防滲漏性能不好。常見的管道有以下三種，平口排水管、承插口排水管、企口排水管。

預(yù)制U型渠改變了渠道的受力主體，克服了以往由土基承擔(dān)受力所帶來的種種缺陷，節(jié)約土地、減少滲漏效果明顯，且施工速度有明顯提高，渠道的適應(yīng)性強。產(chǎn)品工廠化生產(chǎn)，蒸汽養(yǎng)護，渠槽表面光滑，糙率遠小于混凝土，接口采用橡膠止水帶連接止水，外部用合土工膜防水灰漿處理，可以有效防止溫度變形和不均勻沉降。輸水速度快、水頭損失小，可有效提高下游用水保證率：節(jié)省占地面積增加了土地的復(fù)耕率，減少農(nóng)田損失;安裝、運輸方便，施工效率高。

預(yù)制箱涵、渡槽、管廊構(gòu)件體積大，普遍用于排洪輸水、灌溉輸水等，大型渡槽還可以通航。預(yù)制箱涵密封可靠、安裝方便，生產(chǎn)周期短，成本低，施工作業(yè)時間短，現(xiàn)場作業(yè)工作量少，施工影響小，不容易發(fā)生滲漏，產(chǎn)生的廢棄物少。

3.4地基加固類

預(yù)制管樁作為建筑業(yè)地基加固使用最廣泛的預(yù)制構(gòu)件，已經(jīng)經(jīng)歷了二十幾年的發(fā)展，是相關(guān)規(guī)范最全面的產(chǎn)品，也是應(yīng)用最廣的產(chǎn)品。在生產(chǎn)過程中，工廠可以根據(jù)不同要求，生產(chǎn)不同混凝土強度的管樁，同時也可以根據(jù)不同地質(zhì)，選擇合適的沉樁施工工藝，施工方法以靜壓法施工為主，通過接樁可以實現(xiàn)長度調(diào)節(jié)，施工速度快。預(yù)應(yīng)力管樁承載力高、產(chǎn)品序列齊全，有很成熟的生產(chǎn)控制國家標(biāo)準(zhǔn)，施工工藝簡單成熟、施工質(zhì)量容易控制。水利工程中最常用的樁主要是鉆孔灌注樁，但隨著國家節(jié)能減排和綠色施工的推進，水利工程中也開始使用管樁。

4.結(jié)論

現(xiàn)階段工業(yè)化預(yù)制構(gòu)件在工民建筑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但是距離在水利工程領(lǐng)域的大規(guī)模普及應(yīng)用還有一定距離。中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型的迫切需求為水利工程信息化的完善與發(fā)展提供了強大的動力和保障。在保證水利工程安全性和經(jīng)濟性的同時，環(huán)境保護和工程資源節(jié)約也逐漸引起重視。工業(yè)化預(yù)制構(gòu)件將在功能、安全、經(jīng)濟和環(huán)保等方面發(fā)揮獨特優(yōu)勢，帶動水利行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型，前景廣闊。

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項目名稱：

裝配式構(gòu)件在水利工程中的推廣應(yīng)用研究 201911481014

（作者單位：浙江水利水電學(xué)院）