張力鵬

(山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，太原030024)

1 裝配式結(jié)構(gòu)概述

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是將結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件在工廠預(yù)制，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝而形成結(jié)構(gòu)整體［1］。因采用在工廠預(yù)制的生產(chǎn)模式，能使預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量得到保證。采用施工現(xiàn)場(chǎng)組裝，可以減少施工現(xiàn)場(chǎng)的模板安裝、混凝土濕作業(yè)等，進(jìn)而大大提高施工效率，同時(shí)使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，能最大限度做到“四節(jié)一環(huán)?！?，減少了施工過程中對(duì)周圍環(huán)境造成的影響，符合當(dāng)前綠色施工的要求［2］。

在水工建筑物上應(yīng)用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)還有下述優(yōu)點(diǎn)，例如將其應(yīng)用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)中時(shí)，水泥水化熱的難題得到解決;將其用于高寒地區(qū)時(shí)，可以將預(yù)制構(gòu)件在工廠預(yù)制，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，解決了高寒地區(qū)冬歇期較長(zhǎng)，適宜施工天數(shù)較短的弊病，同時(shí)因?yàn)闃?gòu)件事先預(yù)制，減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的養(yǎng)護(hù)，極大地保證了施工質(zhì)量。

2 國(guó)內(nèi)裝配式水工建筑物的應(yīng)用研究歷程

我國(guó)早期在水利工程中應(yīng)用裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)主要是從當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)引進(jìn)的。事實(shí)上在1955年前后伴隨著全國(guó)大興農(nóng)田水利的運(yùn)動(dòng)，我國(guó)地方上多省區(qū)也興起了應(yīng)用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的高潮。鐘云結(jié)合廣東省預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)用情況，對(duì)水工建筑物中采用預(yù)制構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)做了詳細(xì)闡述，對(duì)預(yù)制構(gòu)件在全國(guó)水利系統(tǒng)的推廣起了積極的作用。1958年徐華榮對(duì)裝配式混凝土壩的接縫問題進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，研究了不同的接縫形式，不同的水灰比的砂漿對(duì)試件的受剪、受彎性能，給出了用于接縫處的砂漿的合理建議。余錫光對(duì)裝配式混凝土水壩的裝配式構(gòu)件形狀、裝配式構(gòu)件膠結(jié)方式、止?jié){的方法、灌漿壓力、施工方法等進(jìn)行了詳細(xì)的研究，得出了可用于實(shí)際的指導(dǎo)性的結(jié)論。

1965年前后，國(guó)內(nèi)研究及實(shí)踐的熱點(diǎn)是裝配式水壩，因這期間國(guó)內(nèi)中小水庫(kù)的建設(shè)量大面廣，加之裝配式水壩具有省工省時(shí)，施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，所以這一時(shí)期我國(guó)建設(shè)了數(shù)量可觀的裝配式水壩。同時(shí)科研工作也緊跟工程實(shí)踐，例如1965年沈?？祵?duì)當(dāng)時(shí)的幾種主要的裝配式及裝配整體式壩型作了評(píng)價(jià)，然后重點(diǎn)論證了在中高水頭的樞紐中采用整體裝配多圓柱孔壩的合理性，并用三項(xiàng)光彈性試驗(yàn)研究了壩體應(yīng)力，最后對(duì)壩體應(yīng)力的計(jì)算方法作了探討。吳松樵等人以某樞紐上的裝配式壩體為實(shí)踐對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到如下經(jīng)驗(yàn):通過改進(jìn)施工工藝，可以保證塊體膠結(jié)成整體;預(yù)制塊的型式盡可能減少水平縫為好，斜縫的角度應(yīng)≥60°;預(yù)制塊的表面應(yīng)刷毛，以利于新舊混凝土的結(jié)合;膠結(jié)材料的水泥選擇矽酸鹽水泥或普通水泥;垂直接縫的細(xì)骨料混凝土的強(qiáng)度≥1.5倍的預(yù)制塊強(qiáng)度，且水灰比越小，膠結(jié)強(qiáng)度越高;膠結(jié)材料砌筑時(shí)，水平縫膠結(jié)料的厚度宜30～50 mm，垂直縫膠結(jié)材料的厚度宜150 mm;膠結(jié)材料(水泥砂漿)中宜添加鋁粉、塑化劑和加氣劑以減少砂漿的泌水現(xiàn)象，這樣有助于黏結(jié)強(qiáng)度的增長(zhǎng)。

1966年程應(yīng)杰等加筋鋼絲網(wǎng)水泥薄壁渡槽槽身的試制經(jīng)驗(yàn)，文中從槽身的結(jié)構(gòu)選型到結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)件制作和原型試驗(yàn)作了詳細(xì)介紹，并對(duì)如何提高槽身的抗?jié)B性能給出了建議。隨后1967年至1976年間，因眾所周知的原因，裝配式水工建筑物在我國(guó)發(fā)展緩慢，幾乎處于停滯狀態(tài)。1978年改革開放后，隨著新時(shí)期我國(guó)水利事業(yè)的蓬勃發(fā)展，在水利工程中，1979年鐘云對(duì)廣東省湛江上世紀(jì)50年代建造的閘壩、渡槽、涵管、輸水管道等裝配式水工結(jié)構(gòu)物的運(yùn)營(yíng)情況作了概括，調(diào)查表明這些建筑物經(jīng)受住了歷年洪水和臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)，在有些縣區(qū)甚至經(jīng)歷了6.5級(jí)地震的考驗(yàn)，實(shí)踐證明，合理施工的裝配式水工建筑物的安全性是能夠保證的，這些研究為裝配式建筑在全國(guó)的推廣起了積極的作用。

1983年11月由吉林省水利相關(guān)單位主辦，同時(shí)邀請(qǐng)遼寧、黑龍江、內(nèi)蒙古等省區(qū)代表，在吉林省海龍水庫(kù)聯(lián)合舉辦了一次區(qū)域性的裝配式水工建筑物經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，會(huì)議對(duì)在東北嚴(yán)寒地區(qū)推廣裝配式水工建筑物起了積極的促進(jìn)作用。

1992年，張智榮介紹了在水晶崗電站施工中，采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)將閘壩交通橋、主廠房上部結(jié)構(gòu)由整體澆筑結(jié)構(gòu)改為裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝安裝的工程實(shí)例，通過預(yù)算投資比較分析表明，采用預(yù)制裝配技術(shù)，工程成本降低32.43萬元，工程建設(shè)時(shí)間大大縮短，為水電建設(shè)提供了很好的借鑒。

1993年熊義輝對(duì)農(nóng)田水利裝配式配套建筑物，包括田間工程裝配式建筑物(如灌溉類和排降類裝配式建筑物，包括各類渠道、進(jìn)水洞、排水洞，節(jié)制閘等)和中溝級(jí)及其以上裝配式建筑物(如水閘、農(nóng)橋、涵洞、倒虹、吸管、渡槽、跌水、排灌站等)在江蘇省的應(yīng)用情況作了概述。

1995年張永生結(jié)合江蘇省東臺(tái)市已建成的幾座裝配式泵站的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)裝配式泵站在設(shè)計(jì)、施工方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述，有利于裝配式泵站的進(jìn)一步推廣。

2001年武曉林等介紹了我國(guó)農(nóng)田水利裝配技術(shù)的發(fā)展概況，以及20世紀(jì)90年代以來農(nóng)田水利裝配式建筑物技術(shù)的最新研究成果——預(yù)制生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化;裝配式建筑物新品種(包括灌溉系統(tǒng)類、排降系統(tǒng)類、交通系統(tǒng)類三類)，施工器械形成了系列化，以便在今后的農(nóng)田水利工程建設(shè)中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

2011年侯新月等對(duì)黑龍江地區(qū)裝配式農(nóng)田小閘的行業(yè)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、研究方法、需解決的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了描述，并對(duì)在寒冷地區(qū)應(yīng)用裝配式農(nóng)田小閘的優(yōu)勢(shì)做了概括。那文杰等對(duì)黑龍江等了高寒地區(qū)裝配式小閘防治凍害設(shè)計(jì)的基本原則及結(jié)構(gòu)形式，包括:抗凍脹設(shè)計(jì)參數(shù)的確定方法，壓實(shí)土，基礎(chǔ)保溫，換填抗凍技術(shù)措施的要點(diǎn)等。

3 應(yīng)用建議

當(dāng)前伴隨著中央一號(hào)文件的出臺(tái)，農(nóng)村水利現(xiàn)代化建設(shè)將大力推進(jìn)，這意味著數(shù)目巨大的中小型農(nóng)田水工建筑物將被修建，大力發(fā)展預(yù)制裝配式水工建筑物將大有可為，這將一改近年來裝配式結(jié)構(gòu)在我國(guó)水利工程中的應(yīng)用及研究相對(duì)緩慢的頹勢(shì)，筆者認(rèn)為當(dāng)前在推進(jìn)裝配式水工建筑過程中，需重點(diǎn)從以下方面著手:

1)應(yīng)盡快出臺(tái)一套完整的針對(duì)裝配式水工建筑物的設(shè)計(jì)、施工、抗震的國(guó)家規(guī)范、行業(yè)規(guī)程、地方及企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)政府在推進(jìn)裝配式水工結(jié)構(gòu)中應(yīng)適時(shí)出臺(tái)有效經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施和相關(guān)技術(shù)措施。

2)逐步實(shí)現(xiàn)裝配式施工工藝自動(dòng)化、裝配式構(gòu)件多功能化、裝配式構(gòu)件材料多樣化與混合化和裝配式構(gòu)件商品化。

3)在裝配式結(jié)構(gòu)中推廣新材料的應(yīng)用，如鋼纖維混凝土，高強(qiáng)混凝土，預(yù)應(yīng)力混凝土、新型混凝土外加劑的等的應(yīng)用等，以提高預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量。

4)推進(jìn)建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技術(shù)在裝配式水工建筑物的設(shè)計(jì)、施工全過程中的應(yīng)用。

［1］侯新月，鐘幼蘭.寒冷地區(qū)裝配式農(nóng)田小閘的應(yīng)用［J］.黑龍江水利科技，2011，39(03):88.

［2］那文杰，趙中華，侯新月，等.高寒地區(qū)裝配式小閘防治凍害技術(shù)［J］. 黑龍江水利科技，2011，39(03):65-66.