水利工程裝配式建筑的應(yīng)用與展望

水利工程裝配式建筑的應(yīng)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(shè)計(jì)、施工，均采用現(xiàn)場立模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)等傳統(tǒng)施工工藝，經(jīng)廣大設(shè)計(jì)、施工等建設(shè)者的辛勤勞動(dòng)，建成了滿足人民生產(chǎn)、生活和社會(huì)發(fā)展需要的最廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施。裝配式建筑將構(gòu)件預(yù)制與施工裝配分離，其優(yōu)勢在于縮短工程建設(shè)周期，減少物料堆放占地和實(shí)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(yīng)用的基礎(chǔ)上，探討推廣應(yīng)用對(duì)策，提出未來展望。Keys】水利工程;裝配式建筑;應(yīng)用展望1裝配式建筑應(yīng)用背景裝配化施工的優(yōu)點(diǎn)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(hù)等工序質(zhì)量不到位而導(dǎo)致的質(zhì)量通病;建筑物具有耐久性;施工進(jìn)度快、現(xiàn)場需要?jiǎng)趧?dòng)力少、勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)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(yīng)了綠色施工、生態(tài)保護(hù)的社會(huì)需要，便于實(shí)現(xiàn)安全、文明施工的目標(biāo)，提高了建設(shè)工效。2016年，國務(wù)院辦公廳《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)〔2016〕71號(hào))指出發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進(jìn)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(diǎn)任務(wù)和保障措施三個(gè)方面給予指導(dǎo)。工程建設(shè)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(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的實(shí)施意見。2020年2月，人力資源和社會(huì)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(jìn)度控制和項(xiàng)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(jìn)新型城市建設(shè)中提出推廣綠色建材、裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)住宅，建設(shè)低碳城市。2022年1月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)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(dòng)，提升工程建設(shè)精細(xì)化設(shè)計(jì)和施工水平。通過創(chuàng)新中心，開展關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，研究制定標(biāo)準(zhǔn)體系與計(jì)價(jià)依據(jù)。2水利工程裝配化建筑之路的短板及對(duì)策2．1提升裝配化建筑的認(rèn)識(shí)水利系統(tǒng)還習(xí)慣于傳統(tǒng)水利工程思維，對(duì)裝配化建筑的認(rèn)識(shí)還不夠，還沒有完全理解和認(rèn)識(shí)到這是貫徹《意見》和《實(shí)施方案》的重要舉措，沒認(rèn)識(shí)到探索和研究水利建設(shè)工程裝配化建設(shè)所帶來的潛在效益，還沒有充分認(rèn)識(shí)到裝配化建筑也是推進(jìn)綠色環(huán)保、實(shí)現(xiàn)水利高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑之一。因此，有必要進(jìn)行科學(xué)的頂層設(shè)計(jì)，從政策、資金、人才等方面入手，組織有關(guān)設(shè)計(jì)、科研、施工、建設(shè)管理方面的專家，成立相對(duì)專業(yè)的班子，調(diào)研住建、交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、安裝工作，充分學(xué)習(xí)吸收其他系統(tǒng)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和理念，系統(tǒng)研究水利工程裝配化實(shí)施的可行性和技術(shù)路線。2．2裝配化建筑技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累馬陵河整治工程探索了部分裝配化施工的實(shí)踐，提供了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)。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。現(xiàn)狀條件下，相對(duì)大體積混凝土的構(gòu)件已能實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。對(duì)水利建筑工程，可以先選擇一批中型、小型建筑物工程進(jìn)行裝配化建筑試點(diǎn)，或選擇某項(xiàng)大型工程的某個(gè)區(qū)段或一部分進(jìn)行裝配化建筑試點(diǎn)，并從政策上、科研項(xiàng)目安排和資金上給予支持，通過以點(diǎn)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(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理企業(yè)和檢測、咨詢服務(wù)企業(yè)，培育水利工程裝配化建筑的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、檢測、質(zhì)量監(jiān)督人才。2.3工程造價(jià)暫時(shí)的增加可以得到克服按一般規(guī)律，新技術(shù)的應(yīng)用初期，投資必然相對(duì)要多一點(diǎn)，條件成熟后的建設(shè)成本則必然降低，綜合效益必然增加。劉軼杰對(duì)裝配式和傳統(tǒng)護(hù)岸工程成本進(jìn)行比較分析，認(rèn)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(fèi)和環(huán)境污染，裝配式建筑的降成本增效益可彌補(bǔ)前期較為昂貴的模具設(shè)計(jì)費(fèi)和構(gòu)件吊裝費(fèi)，而且還帶來了環(huán)境效益和社會(huì)效益。3應(yīng)用推廣對(duì)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(jì)90年代后，水利工程裝配式建筑應(yīng)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(guān)鍵擋水建筑物方面研究相對(duì)較少。在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)結(jié)合工作體驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)水利工程裝配式建筑的推廣提出以下對(duì)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(duì)整體性要求高，無論是設(shè)計(jì)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(yīng)力等安全性要求高，加上體積大，無論拆分還是運(yùn)輸都十分困難，過多灌漿縫會(huì)導(dǎo)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(yù)制裝配。b.對(duì)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(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)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(hù)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(tái);其次是地質(zhì)條件相似，適宜定型設(shè)計(jì)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(xiàng)要求。c.BIM+水利裝配式是創(chuàng)新設(shè)計(jì)的最佳融合。對(duì)結(jié)構(gòu)的理解認(rèn)識(shí)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(shí)結(jié)合物模試驗(yàn)加以驗(yàn)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(shí)現(xiàn)關(guān)鍵信息聯(lián)動(dòng)、可視化查詢和質(zhì)量追溯等。d.進(jìn)一步加強(qiáng)施工企業(yè)人才培養(yǎng)和關(guān)鍵技術(shù)研究。裝配式建筑施工工藝要求較高，對(duì)位要精準(zhǔn)，連接、灌漿要細(xì)致，需要專業(yè)熟練工來操作，要加強(qiáng)培訓(xùn)，落實(shí)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(jìn)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(qiáng)度、耐久性等關(guān)鍵技術(shù)的研究。e.盡早出臺(tái)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(lì)地方在研究應(yīng)用的基礎(chǔ)上，參考其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、體現(xiàn)時(shí)代要求，出臺(tái)適合水利工程裝配式建筑特點(diǎn)的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求，加強(qiáng)專利、新型實(shí)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(shí)施，各地將有序開展水網(wǎng)建設(shè)，會(huì)有大批補(bǔ)短板工程落地實(shí)施，水利工程裝配式建筑在加快工程建設(shè)進(jìn)度、促進(jìn)低碳環(huán)保及精細(xì)化、智能化建設(shè)方面發(fā)揮著獨(dú)特作用，也必將促進(jìn)該技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)步和推廣。Reference［1］劉爽，李秋燕．裝配式建筑的應(yīng)用與發(fā)展［C］//北京力學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集．北京:北京力學(xué)會(huì)，