工業化構件應用在水利工程中的影響研究

林品懿 沈堅

【摘?要】習近平總書記在十九大報告中指出要加快完善水利、水運基礎設施網絡建設。我國的各項政策和經濟發展促使水利建設產業轉型，在保證質量的同時考慮綠色生態，增加行業新動能。本文對工業化預制構件在水利工程中的應用進行分析，水利工業化構件將在功能、安全、經濟和環保等方面發揮獨特優勢，帶動水利行業產業升級轉型，前景廣闊。

【關鍵詞】工業化;預制;水利工程

1.緒論

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

本次研究以國內水利工業化現狀為基礎，重點對適用于水利工程的工業化裝配式構件應用進行分析，為水利工業化的發展提供參考依據。

2.水利工業化構件分析

本文將水利工業化構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，利用預制混凝土構件治理河道、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、防沖功能的構件。渠系建筑物類是指使用預制渠道段體在地基荷載不穩定、狹窄的施工區域或高于地面處修建渠道。使用預制渠道安裝施工，可降低施工難度，提高渠道質量，如預制管道，預制渡槽，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化預制構件，尤其是預制管樁可以縮短施工工期，降低施工難度，保護環境衛生，降低施工成本。

2.1工業化構件的特點

工業化裝配式混凝土構件是指將結構主要受力構作件在工廠預制生產，在施工現場進行裝配而形成結構整體的構件，能夠提高構件的生產質量。工業化裝配式采用施工現場組裝，取消了現場澆筑混凝土，降低了施工成本，提高了構件質量和施工效率，很大程度上節約資源，保護環境，實現了綠色施工。工業化裝配式構件有以下特點：

（1）產品質量可控，有效提高產品強度。工業化構件統一加工生產，工藝成熟，原材料質量把關嚴格，采用商品混凝土材料，質量可靠。同時可根據實際情況調整混凝土材料配合比，生產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）施工節能環保，適應節能減排要求。水利工程中采用工業化預制構件，避免施工現場澆筑混凝土造成的環境污染，降低人工造價，達到綠色施工的目的，節約資源。

（3）變現澆為搭建，有效縮短工期。使用工業化預制構件減少了施工現場的綁扎鋼筋、安拆模板的時間，將混凝土養護時間轉移到工廠中，減少了施工過程，有效縮短工期。

3.現有水利工業化構件分析

3.1護坡護岸類

預制護坡是使用混凝土預制構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，這種傳統混凝土預制砌塊能夠在工廠批量生產，施工方便快捷，美觀。我國目前護坡護岸類預制構件種類較多，已經從傳統護坡逐漸發展為生態護坡，在砌塊本身開孔增加一定的生態透水性，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式砌塊兩類。生態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，且構件體積小，能夠適應變形，便于制作與施工安全性，造價低。

預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、生態框護岸、擋墻護岸等類型，主要防止河流側向侵蝕、河岸坍塌等災害，常見的板樁護岸有仿木樁，波浪樁，方樁和U型樁等。

預制生態框護岸由單個生態框護岸體通過內部的孔洞，與上下左右的相鄰生態框柔性連接，產生階梯式生態護岸的視覺效果，生態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，生產時需要使用鋼模板，持續5個小時蒸養時間，這樣就會使強度達到要求，增強使用年限，一般應用于河道兩側，防止水土流失，有效消坡抗震，同時美化景觀、完善生態環境。

3.2護腳消能塊類

護腳消能塊類主要設置于堤防工程的水下部分的淤泥中，起到幫助堤防穩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，多為組合型護坡結構，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

預制混凝士管道段是最常見的用于水利工程的預制構件，適應雨水、污水、飲水及農田灌溉等重力流管道，耗能低、工藝較簡單、產品強度高、使用壽命長、通水能力強，同時能夠對施工質量和進度進行把控，減少施工現場工作量，但是此類構件體積大、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。

預制U型渠改變了渠道的受力主體，克服了以往由土基承擔受力所帶來的種種缺陷，節約土地、減少滲漏效果明顯，且施工速度有明顯提高，渠道的適應性強。產品工廠化生產，蒸汽養護，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：節省占地面積增加了土地的復耕率，減少農田損失;安裝、運輸方便，施工效率高。

預制箱涵、渡槽、管廊構件體積大，普遍用于排洪輸水、灌溉輸水等，大型渡槽還可以通航。預制箱涵密封可靠、安裝方便，生產周期短，成本低，施工作業時間短，現場作業工作量少，施工影響小，不容易發生滲漏，產生的廢棄物少。

3.4地基加固類

預制管樁作為建筑業地基加固使用最廣泛的預制構件，已經經歷了二十幾年的發展，是相關規范最全面的產品，也是應用最廣的產品。在生產過程中，工廠可以根據不同要求，生產不同混凝土強度的管樁，同時也可以根據不同地質，選擇合適的沉樁施工工藝，施工方法以靜壓法施工為主，通過接樁可以實現長度調節，施工速度快。預應力管樁承載力高、產品序列齊全，有很成熟的生產控制國家標準，施工工藝簡單成熟、施工質量容易控制。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.結論

現階段工業化預制構件在工民建筑領域應用廣泛，但是距離在水利工程領域的大規模普及應用還有一定距離。中國經濟的持續發展和產業升級轉型的迫切需求為水利工程信息化的完善與發展提供了強大的動力和保障。在保證水利工程安全性和經濟性的同時，環境保護和工程資源節約也逐漸引起重視。工業化預制構件將在功能、安全、經濟和環保等方面發揮獨特優勢，帶動水利行業產業升級轉型，前景廣闊。

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項目名稱：

裝配式構件在水利工程中的推廣應用研究 201911481014

（作者單位：浙江水利水電學院）