水利工程裝配式建筑的應用與展望

水利工程裝配式建筑的應用與展望

【Summary】長期以來，包括水利建筑工程在內(nèi)的土木工程設計、施工，均采用現(xiàn)場立模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑及養(yǎng)護等傳統(tǒng)施工工藝，經(jīng)廣大設計、施工等建設者的辛勤勞動，建成了滿足人民生產(chǎn)、生活和社會發(fā)展需要的最廣泛的基礎設施。裝配式建筑將構(gòu)件預制與施工裝配分離，其優(yōu)勢在于縮短工程建設周期，減少物料堆放占地和實現(xiàn)智慧化管理等。本文在簡要論述裝配式建筑在水利工程中應用的基礎上，探討推廣應用對策，提出未來展望。Keys】水利工程;裝配式建筑;應用展望1裝配式建筑應用背景裝配化施工的優(yōu)點就是構(gòu)件質(zhì)量容易保證，有效克服了現(xiàn)場立模、鋼筋綁扎、現(xiàn)場混凝土澆筑及養(yǎng)護等工序質(zhì)量不到位而導致的質(zhì)量通病;建筑物具有耐久性;施工進度快、現(xiàn)場需要勞動力少、勞動強度相對小，解放了部分生產(chǎn)力;沒有現(xiàn)場大量松散材料占地，適應了綠色施工、生態(tài)保護的社會需要，便于實現(xiàn)安全、文明施工的目標，提高了建設工效。2016年，國務院辦公廳《關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》(國辦發(fā)〔2016〕71號)指出發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措;并從總體要求、重點任務和保障措施三個方面給予指導。工程建設行業(yè)掀起了裝配式建筑的熱潮。2017年，河北省、山西省、廣東省、湖北省、遼寧省人民政府等均發(fā)布了關于大力發(fā)展裝配式建筑的實施意見。2020年2月，人力資源和社會保障部等部門發(fā)布通知，將裝配式建筑施工員納入智能制造工程技術(shù)人員新職業(yè)，定義為在裝配式建筑施工過程中從事構(gòu)件安裝、進度控制和項目現(xiàn)場協(xié)調(diào)的人員。2021年4月，國家“十四五”規(guī)劃綱要在推進新型城市建設中提出推廣綠色建材、裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)住宅，建設低碳城市。2022年1月，住房和城鄉(xiāng)建設部在“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃的通知中提出，開展綠色建造示范工程創(chuàng)建行動，提升工程建設精細化設計和施工水平。通過創(chuàng)新中心，開展關鍵核心技術(shù)攻關，研究制定標準體系與計價依據(jù)。2水利工程裝配化建筑之路的短板及對策2．1提升裝配化建筑的認識水利系統(tǒng)還習慣于傳統(tǒng)水利工程思維，對裝配化建筑的認識還不夠，還沒有完全理解和認識到這是貫徹《意見》和《實施方案》的重要舉措，沒認識到探索和研究水利建設工程裝配化建設所帶來的潛在效益，還沒有充分認識到裝配化建筑也是推進綠色環(huán)保、實現(xiàn)水利高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑之一。因此，有必要進行科學的頂層設計，從政策、資金、人才等方面入手，組織有關設計、科研、施工、建設管理方面的專家，成立相對專業(yè)的班子，調(diào)研住建、交通系統(tǒng)設計、施工、安裝工作，充分學習吸收其他系統(tǒng)的先進經(jīng)驗和理念，系統(tǒng)研究水利工程裝配化實施的可行性和技術(shù)路線。2．2裝配化建筑技術(shù)實踐經(jīng)驗的積累馬陵河整治工程探索了部分裝配化施工的實踐，提供了一些寶貴經(jīng)驗。但總體上講，該工程是部分采用了裝配化建筑，所形成技術(shù)成果還較有限、粗淺?，F(xiàn)狀條件下，相對大體積混凝土的構(gòu)件已能實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。對水利建筑工程，可以先選擇一批中型、小型建筑物工程進行裝配化建筑試點，或選擇某項大型工程的某個區(qū)段或一部分進行裝配化建筑試點，并從政策上、科研項目安排和資金上給予支持，通過以點帶面、以少帶多、由簡至深的方式，逐步培育合格的水利工程裝配化建筑的設計、施工、監(jiān)理企業(yè)和檢測、咨詢服務企業(yè)，培育水利工程裝配化建筑的設計、施工、監(jiān)理、檢測、質(zhì)量監(jiān)督人才。2.3工程造價暫時的增加可以得到克服按一般規(guī)律，新技術(shù)的應用初期，投資必然相對要多一點，條件成熟后的建設成本則必然降低，綜合效益必然增加。劉軼杰對裝配式和傳統(tǒng)護岸工程成本進行比較分析，認為由于模塊化生產(chǎn)，部品部件優(yōu)良品率提升，有效避免了資源浪費和環(huán)境污染，裝配式建筑的降成本增效益可彌補前期較為昂貴的模具設計費和構(gòu)件吊裝費，而且還帶來了環(huán)境效益和社會效益。3應用推廣對策與其他行業(yè)尤其是工業(yè)與民用建筑行業(yè)相比，水利工程裝配式建筑在規(guī)模、材料工藝、數(shù)字化、信息化等方面還存在一定差距。20世紀90年代后，水利工程裝配式建筑應用研究主要集中在渠道襯砌、小型涵管等渠系建筑物，在大壩、水閘等關鍵擋水建筑物方面研究相對較少。在總結(jié)前人經(jīng)驗結(jié)合工作體驗基礎上，對水利工程裝配式建筑的推廣提出以下對策建議。a.大型水利工程需慎重采用裝配式。水工建筑物種類多、結(jié)構(gòu)異形，且體積大，承受的荷載大，對整體性要求高，無論是設計還是施工，采用裝配式建筑都是一種新的挑戰(zhàn)。大江大河水工建筑物地理位置重要，防滲、穩(wěn)定和應力等安全性要求高，加上體積大，無論拆分還是運輸都十分困難，過多灌漿縫會導致安全隱患，施工工藝也難以跟上，不適合裝配式，可以考慮在交通洞、板、梁、柱等支撐結(jié)構(gòu)局部采用預制裝配。b.對適合做裝配式的水利建筑合理分類。中小型工程裝配式要形成規(guī)?；图s化生產(chǎn)，建筑物要易于拆分為各類構(gòu)件，構(gòu)件的形狀、尺寸和其他信息盡量標準化，同時安全可靠、易于施工。目前來看適用范圍首先是渠道襯砌、生態(tài)護坡、河道景觀蓄水(如翻板閘門、小型堰閘、橡膠壩支撐結(jié)構(gòu)等)或受施工條件限制的樁、墩臺;其次是地質(zhì)條件相似，適宜定型設計的隧洞二襯、小型農(nóng)橋、渡槽、水閘、箱涵、中小型泵站等。規(guī)?；蝮w量較大的泵站、水閘、重力壩，可以借鑒建筑業(yè)做法，考慮裝配式與現(xiàn)澆相結(jié)合的方式來滿足各項要求。c.BIM+水利裝配式是創(chuàng)新設計的最佳融合。對結(jié)構(gòu)的理解認識需要從空間入手，結(jié)合各種可能出現(xiàn)的工況，才能構(gòu)思出不同的拆分方法。需要從穩(wěn)定性、安全性、施工工藝等方面模擬，必要時結(jié)合物模試驗加以驗證。模型拆分還要結(jié)合信息化管理要求，在施工階段配合做好構(gòu)件編碼并實現(xiàn)關鍵信息聯(lián)動、可視化查詢和質(zhì)量追溯等。d.進一步加強施工企業(yè)人才培養(yǎng)和關鍵技術(shù)研究。裝配式建筑施工工藝要求較高，對位要精準，連接、灌漿要細致，需要專業(yè)熟練工來操作，要加強培訓，落實裝配式建筑施工員職業(yè)資格制度，做到持證上崗。要以企業(yè)自主或校企聯(lián)合的方式進一步開展連接鍵方式、止水型式和材料性能，灌漿材料、錨固件和鋼筋連接強度、耐久性等關鍵技術(shù)的研究。e.盡早出臺水利工程裝配式建筑的規(guī)程規(guī)范，確保建筑質(zhì)量有據(jù)可依。從政策、資金等方面鼓勵地方在研究應用的基礎上，參考其他行業(yè)標準、體現(xiàn)時代要求，出臺適合水利工程裝配式建筑特點的設計、施工和驗收標準及技術(shù)要求，加強專利、新型實用性技術(shù)的轉(zhuǎn)化力度。4展望隨著“十四五”期間國家水網(wǎng)重大工程實施，各地將有序開展水網(wǎng)建設，會有大批補短板工程落地實施，水利工程裝配式建筑在加快工程建設進度、促進低碳環(huán)保及精細化、智能化建設方面發(fā)揮著獨特作用，也必將促進該技術(shù)的創(chuàng)新進步和推廣。Reference［1］劉爽，李秋燕．裝配式建筑的應用與發(fā)展［C］//北京力學會第26屆學術(shù)年會論文集．北京:北京力學會，