裝配式結構水利工程中的應用回顧與建議

張力鵬

(山西省水利水電勘測設計研究院，太原030024)

1 裝配式結構概述

裝配式混凝土結構是將結構主要受力構件在工廠預制，在施工現場進行拼裝而形成結構整體［1］。因采用在工廠預制的生產模式，能使預制構件的質量得到保證。采用施工現場組裝，可以減少施工現場的模板安裝、混凝土濕作業等，進而大大提高施工效率，同時使工人的勞動強度大大降低，能最大限度做到“四節一環保”，減少了施工過程中對周圍環境造成的影響，符合當前綠色施工的要求［2］。

在水工建筑物上應用預制裝配式結構還有下述優點，例如將其應用于大體積混凝土結構中時，水泥水化熱的難題得到解決;將其用于高寒地區時，可以將預制構件在工廠預制，在施工現場進行拼裝，解決了高寒地區冬歇期較長，適宜施工天數較短的弊病，同時因為構件事先預制，減少了施工現場的養護，極大地保證了施工質量。

2 國內裝配式水工建筑物的應用研究歷程

我國早期在水利工程中應用裝配式結構技術主要是從當時的蘇聯引進的。事實上在1955年前后伴隨著全國大興農田水利的運動，我國地方上多省區也興起了應用預制裝配式結構的高潮。鐘云結合廣東省預制構件的應用情況，對水工建筑物中采用預制構件的優點做了詳細闡述，對預制構件在全國水利系統的推廣起了積極的作用。1958年徐華榮對裝配式混凝土壩的接縫問題進行了系統的試驗研究，研究了不同的接縫形式，不同的水灰比的砂漿對試件的受剪、受彎性能，給出了用于接縫處的砂漿的合理建議。余錫光對裝配式混凝土水壩的裝配式構件形狀、裝配式構件膠結方式、止漿的方法、灌漿壓力、施工方法等進行了詳細的研究，得出了可用于實際的指導性的結論。

1965年前后，國內研究及實踐的熱點是裝配式水壩，因這期間國內中小水庫的建設量大面廣，加之裝配式水壩具有省工省時，施工周期短等優點，所以這一時期我國建設了數量可觀的裝配式水壩。同時科研工作也緊跟工程實踐，例如1965年沈保康對當時的幾種主要的裝配式及裝配整體式壩型作了評價，然后重點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，并用三項光彈性試驗研究了壩體應力，最后對壩體應力的計算方法作了探討。吳松樵等人以某樞紐上的裝配式壩體為實踐對象，對其進行了試驗研究，得到如下經驗:通過改進施工工藝，可以保證塊體膠結成整體;預制塊的型式盡可能減少水平縫為好，斜縫的角度應≥60°;預制塊的表面應刷毛，以利于新舊混凝土的結合;膠結材料的水泥選擇矽酸鹽水泥或普通水泥;垂直接縫的細骨料混凝土的強度≥1.5倍的預制塊強度，且水灰比越小，膠結強度越高;膠結材料砌筑時，水平縫膠結料的厚度宜30～50 mm，垂直縫膠結材料的厚度宜150 mm;膠結材料(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象，這樣有助于黏結強度的增長。

1966年程應杰等加筋鋼絲網水泥薄壁渡槽槽身的試制經驗，文中從槽身的結構選型到結構計算、構件制作和原型試驗作了詳細介紹，并對如何提高槽身的抗滲性能給出了建議。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發展緩慢，幾乎處于停滯狀態。1978年改革開放后，隨著新時期我國水利事業的蓬勃發展，在水利工程中，1979年鐘云對廣東省湛江上世紀50年代建造的閘壩、渡槽、涵管、輸水管道等裝配式水工結構物的運營情況作了概括，調查表明這些建筑物經受住了歷年洪水和臺風的考驗，在有些縣區甚至經歷了6.5級地震的考驗，實踐證明，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的推廣起了積極的作用。

1983年11月由吉林省水利相關單位主辦，同時邀請遼寧、黑龍江、內蒙古等省區代表，在吉林省海龍水庫聯合舉辦了一次區域性的裝配式水工建筑物經驗交流會，會議對在東北嚴寒地區推廣裝配式水工建筑物起了積極的促進作用。

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構將閘壩交通橋、主廠房上部結構由整體澆筑結構改為裝配式結構進行吊裝安裝的工程實例，通過預算投資比較分析表明，采用預制裝配技術，工程成本降低32.43萬元，工程建設時間大大縮短，為水電建設提供了很好的借鑒。

1993年熊義輝對農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、進水洞、排水洞，節制閘等)和中溝級及其以上裝配式建筑物(如水閘、農橋、涵洞、倒虹、吸管、渡槽、跌水、排灌站等)在江蘇省的應用情況作了概述。

1995年張永生結合江蘇省東臺市已建成的幾座裝配式泵站的工程經驗，對裝配式泵站在設計、施工方面進行了詳細闡述，有利于裝配式泵站的進一步推廣。

2001年武曉林等介紹了我國農田水利裝配技術的發展概況，以及20世紀90年代以來農田水利裝配式建筑物技術的最新研究成果——預制生產實現了機械化;裝配式建筑物新品種(包括灌溉系統類、排降系統類、交通系統類三類)，施工器械形成了系列化，以便在今后的農田水利工程建設中進一步推廣應用。

2011年侯新月等對黑龍江地區裝配式農田小閘的行業現狀、發展趨勢、研究方法、需解決的關鍵技術進行了描述，并對在寒冷地區應用裝配式農田小閘的優勢做了概括。那文杰等對黑龍江等了高寒地區裝配式小閘防治凍害設計的基本原則及結構形式，包括:抗凍脹設計參數的確定方法，壓實土，基礎保溫，換填抗凍技術措施的要點等。

3 應用建議

當前伴隨著中央一號文件的出臺，農村水利現代化建設將大力推進，這意味著數目巨大的中小型農田水工建筑物將被修建，大力發展預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構在我國水利工程中的應用及研究相對緩慢的頹勢，筆者認為當前在推進裝配式水工建筑過程中，需重點從以下方面著手:

1)應盡快出臺一套完整的針對裝配式水工建筑物的設計、施工、抗震的國家規范、行業規程、地方及企業技術標準。同時政府在推進裝配式水工結構中應適時出臺有效經濟激勵措施和相關技術措施。

2)逐步實現裝配式施工工藝自動化、裝配式構件多功能化、裝配式構件材料多樣化與混合化和裝配式構件商品化。

3)在裝配式結構中推廣新材料的應用，如鋼纖維混凝土，高強混凝土，預應力混凝土、新型混凝土外加劑的等的應用等，以提高預制構件的質量。

4)推進建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技術在裝配式水工建筑物的設計、施工全過程中的應用。

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

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