水利工程建设混凝土结构装配式技术发展应用探讨

江西廖坊水利枢纽灌区二期工程预制渡槽

　　山川秀美关键在水，建设美丽中国关键也在水。2014年，习近平总书记在中央财经领导小组第五次会议上，就我国水安全问题发表重要讲话，提出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期水利工作方针，为新时期水利改革发展实践提供了科学的思想武器和行动指南。

　　节约资源、保护环境，是实现人类社会可持续发展的基础，在水利工程建设过程中，时刻贯彻绿色发展理念更为重要。近年来，水利科技创新步伐不断加快，在重大问题研究、技术引进与推广等方面取得显著成绩，为可持续发展提供了有力保障。目前，我国水利科技在混凝土结构装配式技术方面取得了一批先进技术成果的研发和推广应用经验，解决了众多技术难题，有力提升了水利行业发展水平。通过绿色建造的方式，打造“山水林田湖草”生命体，实现人与自然和谐共生。

　　一、装配式建造技术概况及我国发展现状

　　装配式建造技术是通过工业化方法在工厂内制造标准化产品，在施工现场通过机械化、信息化的工程技术手段，按不同要求进行组合和安装，建成特定建筑部品的建造方式。其特点是建筑设计标准化、构件生产工业化、现场施工机械化。与传统现浇模式相比，装配式建造是将施工现场大量的高强度的作业移向“工作环境可实现人为控制的厂房内”进行现代化生产。因其在可持续发展、绿色环保、节能减排、质量控制等方面的优势被政府定为建筑业升级转型的发展方向并大力推广。

　　2016年可以称之为中国装配式建筑元年，2016年李克强总理在《政府工作报告》中明确提出“大力发展装配式建筑”。16年2月份发布的《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》（中发〔2016〕6号）中明确了推广装配式建筑的时间表——力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。

　　三年来，我国装配式建筑经历了快速的发展过程，工业建筑、民用建筑、轨道交通、公路等工程建设领域中装配式技术研发、推广、应用发展迅速，在诸多标杆重点工程项目中成功应用。与这些工程应用领域相比，水利工程建设领域装配式技术的实际应用相对滞后。

　　二、混凝土结构装配式技术在水利工程建设中的优势

　　因装配式技术涉及材料结构较多，本文主要探讨混凝土结构装配式技术在水利工程建设中的应用，其优势主要包括：

　　1）施工效率高。水利水运工程项目施工多数须赶在枯水季完成，汛期来临前交付，这就决定了水利工程项目建设的工期要求高。装配式技术减少了施工现场的模板安装、混凝土湿作业等环节，能够显著提高施工效率，保证项目建造进程可控。

　　2）施工受季节、天气影响小。装配式建造技术现场作业量少，预制构件在工厂预制，施工现场拼装，应用于高寒地区时，能有效解决高寒地区冬歇期较长，适宜施工天数较短的弊病。

　　3）质量可控。现浇结构有大量的施工现场建造及养护环节，缺乏统一的建造标准和监测体系，质量问题较多。预制构件在工厂内标准化生产，质量合格出厂，极大地保证了工程质量。

　　4）符合绿色低碳、可持续发展的理念。相对于现有的以施工作业为主的建造方式，工业化建造是未来发展方向。施工现场扬尘、噪声和废弃物排放大大减少，有效减少污染，保护环境、提升绿色水平。

　　5）有效改善工人作业条件，减轻劳动强度。工业化建造方式可以改善建造工人的工作环境，提高其幸福感，具有重要的社会价值。

　　三、混凝土结构装配式技术在水利工程建设中的推广与应用

　　2016年以来，水利部科技推广中心组织技术推介会、培训班、现场观摩和技术研讨会等多种形式的活动，开展水利新技术、新材料、新工艺的推广应用工作，达成优化资源配置，调动产学研积极性，搭建创新交流平台的目标。分别在广东、吉林、广西、湖北等区域举办水利行业预制混凝土产品技术创新与应用研讨会，邀请专家学者分享预制混凝土制品在水利水运领域的先进技术及工程经验，满足各区域水利行业特别是基层水利单位的技术革新需求，推动预制混凝土技术在各区域水利工程建设中的应用。

　　装配式绿色生态框护岸、预制仿木桩生态护岸、预制装配式L型挡土墙护岸和预制装配式空箱护岸、快速装配式波浪桩生态护岸、快速装配式护壁桩护岸等多种装配式生态护岸技术在国际水利先进技术（产品）推介会上亮相，并入选推介名单，为一流水利工程落地提供科技支撑，为相关规划编制、工程建设、科技推广提供技术参考。

　　随着研发推广向纵深推进，一些标志性的工程项目落地见效。

　　1）预制渡槽在江西廖坊水利枢纽灌区二期工程中的应用

　　廖坊水利枢纽灌区二期工程是国家“十三五”期间172项重大水利工程项目之一，是廖坊水利枢纽工程的重要组成部分。设计单位江西省水利规划设计研究院在设计之初便提出了预制渡槽的应用方案。由于现浇渡槽大方量混凝土浇筑会碰到诸如施工质量控制难，浇筑环节受天气温度影响大等问题。且渡槽作为输水结构，长期承担廖坊灌区的农业用水输送责任，产品的完工质量要求非常高。设计单位联合生产方逐步将设计思路优化，具体实施，解决了现浇渡槽大方量混凝土浇筑可能碰到的各种问题，全天候、全季节装配化施工。同时在施工过程中，创新提出预埋套筒方案，优化生产工艺，加快了施工进度、提升了工程质量。

　　2）预制PRC桩支护在引江济淮工程中的应用

　　引江济淮工程是国务院要求加快建设的172项重大节水供水工程之一，也是安徽省基础设施建设标志性“一号工程”，被誉为安徽省的南水北调工程。作为引江济淮中新开河项目，既要满足引水供水的要求，也要满足维持岸坡的长期稳定的需求。在前期多次试桩方案无法满足要求的困境下，业主单位邀请设勘单位和科研院所经过多次审查论证，决定采用新型PRC桩支护方案，并最终成功在项目中应用。

　　3）装配式仿木栈道在潜江国际马拉松水上赛道中的应用

　　潜江返湾湖湿地公园生态修复工程项目是潜江市为潜江国际马拉松赛事而建，确认新建水上赛道结构时，离开赛时间已经非常紧迫，原定的现浇方案已无法满足工期需求。设计单位果断修改方案，尝试采用预制桩、预制梁、预制板现场拼装的方式，减少施工工期。同时联合生产单位对预制板梁的连接方式进行了优化处理，最终顺利完工，保证了赛事的顺利进行。

　　4）波浪桩生态护岸在山东猪笼河项目中的应用

　　山东猪笼河项目属于桓台县地下水漏斗区域综合治理示范工程。该项目前期业主单位计划使用挡墙作为支护，但现场水流较大、工期紧，方案可行度不高。在支护方案的选择上，针对现场水流较大、工期紧，传统挡墙护岸施工周期长、生态效果差、施工质量难以保障的问题，采用装配式生态护岸方案可较好的解决。其施工快捷、绿色环保、费用可控的优势得到了业主单位的认可。

　　5）预制桩在独流减河防潮闸闸下消能防冲设施加固处理工程中的应用

　　独流减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，该项目处于入海通道口，根据原有方案需要进行分期导流、建设围堰，施工过程复杂，施工量大，成本高，工期长。最终采用预制桩防冲方案，相对于传统作业方式，该方案的减少了工期，缩减了成本，实现了经济效益与社会效益双赢。

　　6）木纹桩与护壁桩在通扬运河高邮段整治工程中的应用

　　通扬线航道西起苏北运河高邮运东船闸，经兴化、泰州、姜堰、海安、如皋、南通、通州、海门，东至启东吕四港，全长约300km，横贯苏中地区扬州、泰州、南通三市，高邮段整治工程设计单位创新提出木纹桩及护壁桩组合方案，将航道支护、生态景观融为一体，获得业主与设计单位的认可。该项目也是木纹桩与护壁桩装配式技术在重大航道建设工程中的首次应用。

　　7）装配式护岸在丹金溧漕河金坛段中的应用

　　项目创新使用了预制空箱式挡土墙护岸，护岸总长逾1km。护岸墙身工厂预制完成后，通过水路运输至现场直接进行浮吊安装，减少了围堰土方和施工临时道路，同时施工现场废水污水、建筑噪音、粉尘污染等也大幅度减少，将施工对交通和环境的影响降到最低。该项目获得了2017年度中国水运建设行业协会科学技术奖三等奖。

　　众多项目的落地证明，合理施工的装配式水利水运建筑的安全性是能够保证的，这些研究为装配式建筑在全国水利行业中的推广应用起了积极示范作用。

　　四、水利工程建设的生态化发展趋势

　　随着水利工程建设自身产业结构的不断升级，人们对河道景观生态建设问题的关注度也逐步增加。城市河道整治基于确保原有河流形态的前提下，融入景观生态设计，从而合理地构建生态河道景观已经成为发展趋势。

　　河道设计除满足航运、排涝、蓄水以及防洪等基本功能外，进一步加强其休闲、旅游、景观以及生态等功能也成为设计单位考虑的重要因素。最终目标是让城市居民感受自然河流的景观美感，并通过打造亲水建筑、水乡、水城以及园林等人工建筑景观为居民带来更好的视觉享受。

　　在此趋势下，为了有效建设水利工程河道景观，装配式建造技术的优势再次凸显，

　　装配式绿色生态框护岸、预制装配式L型挡土墙护岸和预制装配式空箱护岸等多种装配式生态护岸技术，能有效的实现恢复河道、固土种植、构建生态走廊，实现人与自然和谐相处。

　　五、混凝土结构装配式技术的发展建议

　　当前，随着装配式建造技术在各工程建设领域的迅猛发展，凭借其优势与潜力，水利工程建设大力发展预制装配式技术大有可为。在推进装配式技术发展过程中，成本核算方式的改变、技术工人熟练程度的提高、产品设计及项目管理模式的合理化、标准化程度的提升及政府的激励性政策、推广宣传成为推动发展的重要因素。这就需要水利行业内更多的设计院、高校及企业共同关注预制装配式技术，结合更多的工程进一步加快产品研发进程；编制相关规范、标准、图集及定额；完善质量评价体系；提升施工的机械化程度，用创新升级为中国水利事业发展贡献力量。