何雙宏,陳國(guó)建,孫成彬,張春葉,何 謙
(重慶師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院,重慶 401331)
裝配式土地整治技術(shù)是通過(guò)裝配式技術(shù)在土地整治中的應(yīng)用來(lái)協(xié)調(diào)人地關(guān)系,將各類(lèi)未利用的土地變成可以被人類(lèi)利用的土地,進(jìn)而提高土地利用率,實(shí)現(xiàn)土地自身資源價(jià)值的過(guò)程。2017 年以來(lái),重慶市率先提出了“國(guó)土整治+裝配式技術(shù)”的國(guó)土整治新模式,即在國(guó)土整治過(guò)程中,因地制宜地采用“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠(chǎng)化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化監(jiān)管”的設(shè)計(jì)理念、施工方法和管理方式[1],具體指將大量現(xiàn)場(chǎng)所需的工作移到工廠(chǎng)進(jìn)行,在已有工業(yè)化水平高成型模具的前提下,在工廠(chǎng)批量加工制作好土地整治中所需的構(gòu)件和配件(如石坎、渠道、生產(chǎn)路、集水井等),運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場(chǎng)直接安裝。
傳統(tǒng)土地整治過(guò)程中,傳統(tǒng)整治工程多采用的是現(xiàn)澆混凝土,在施工過(guò)程中容易受到天氣的影響,影響工程進(jìn)度,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度達(dá)到使用要求之前,需要修筑臨時(shí)圍墻,在此期間施工區(qū)域需要封閉,這使得交通在一段時(shí)間內(nèi)遭到巨大的影響,圍墻拆除后會(huì)變成建筑垃圾,造成資源浪費(fèi),無(wú)形之中增加了造價(jià),此外傳統(tǒng)土地整治技術(shù)還會(huì)受到質(zhì)量差養(yǎng)護(hù)難、山區(qū)施工條件差、工程建設(shè)監(jiān)管困難、材料二次運(yùn)輸困難等一系列困難。
1)在坡面平整工程中,相比傳統(tǒng)的干砌塊石、條石,采用預(yù)制混凝土砌塊修筑的田坎更穩(wěn)固,不容易倒塌;生產(chǎn)簡(jiǎn)單快速;施工難度低,后期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)便捷。
2)在灌溉水系配套工程中,預(yù)制混凝土溝道砌塊可以實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn),快速安裝,建成后功能穩(wěn)定、滲漏少,外形美觀(guān)。
3)在田間道路工程中,采用預(yù)制混凝土道路砌塊修建田間道、生產(chǎn)路等,可以避免現(xiàn)澆混凝土開(kāi)裂、啃邊、翻漿、寬窄不一、厚薄不均勻等問(wèn)題,而且線(xiàn)形優(yōu)美、后期管護(hù)十分方便。
近十年來(lái),裝配式土地整治工程有過(guò)一些實(shí)踐,比如北京雄安新區(qū)市民服務(wù)中心,即位于雄安新區(qū)容城東部小白塔及馬莊村界內(nèi),現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)了永久的主干道路以及周邊臨時(shí)硬化道路[2];裝配式施工技術(shù)在上海迪士尼樂(lè)園市政工作的應(yīng)用[3];2018 年,選取重慶市永川區(qū)茶園村作為裝配式土地整治的試點(diǎn),將裝配式道路、溝渠、擋土墻首次應(yīng)用于部分田間,裝配式工程占該地區(qū)土地開(kāi)發(fā)整理項(xiàng)目總工程的1/5[1]。但是從國(guó)家到行業(yè)和地方,并沒(méi)有出臺(tái)過(guò)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)文件來(lái)規(guī)范裝配式土地整治的施工、圖紙、預(yù)算等方面的標(biāo)準(zhǔn),因此對(duì)于裝配式土地整治技術(shù)的推廣和應(yīng)用,急需相應(yīng)的、完整的標(biāo)準(zhǔn)文件來(lái)規(guī)范。
裝配式土地整治對(duì)相關(guān)工程所需構(gòu)件的抗壓、美觀(guān)、整體性、成本、施工效率有很高的要求,為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、多功能,以及未來(lái)能朝向標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化、生態(tài)化方向發(fā)展,所以采用榫卯結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)出了一系列不同規(guī)格、型號(hào)的多功能生態(tài)裝配式構(gòu)件,見(jiàn)圖1~4。

圖2 模塊化多功能生態(tài)溝渠系列裝配式構(gòu)件

圖3 模塊化多功能石坎單元結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 模塊化多功能農(nóng)村生產(chǎn)道路(2 m寬)單元結(jié)構(gòu)示意圖
1)在施工作業(yè)期間,需要應(yīng)用到許多種類(lèi)型的PC構(gòu)件,這就要求相關(guān)施工單位相當(dāng)重視施工材料的管理工作,這是由于施工作業(yè)時(shí)需要用到的材料繁雜,如果材料管理工作混亂,將對(duì)之后的裝配式構(gòu)件應(yīng)用及施工質(zhì)量都會(huì)帶來(lái)影響。
2)由于地方氣候差異,對(duì)于裝配式土地整治的儲(chǔ)存工作也需要有相應(yīng)的要求,應(yīng)該盡可能地避免將材料放置于陰冷、潮濕的儲(chǔ)藏點(diǎn),否則有可能會(huì)對(duì)材料的質(zhì)量帶來(lái)影響,繼而影響工程質(zhì)量,所以這需要相關(guān)人員要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)不同的材料采取相應(yīng)的方式進(jìn)行儲(chǔ)存。
3)對(duì)于較大工程量的情況,需要?jiǎng)佑靡恍C(jī)械設(shè)備開(kāi)展工作,為了切實(shí)保障機(jī)械設(shè)備在施工中正常運(yùn)行并發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),這就要求相關(guān)人員對(duì)機(jī)械使用方面加大重視。
只有充分重視統(tǒng)籌規(guī)劃裝配式土地整治工程的全過(guò)程,才能夠從根本上使工程的質(zhì)量得到保證。
現(xiàn)階段對(duì)于裝配式土地整治技術(shù)沒(méi)有一個(gè)相對(duì)詳細(xì)的技術(shù)路線(xiàn),本文以裝配式生態(tài)道路技術(shù)為例對(duì)裝配式土地整治技術(shù)進(jìn)行詳述。
正式開(kāi)展裝配式工程施工前,需要對(duì)不同地形進(jìn)行勘測(cè)、規(guī)劃和設(shè)計(jì),并且需要對(duì)施工地點(diǎn)進(jìn)行處理,這是為了使后續(xù)裝配式構(gòu)件安裝應(yīng)用奠定良好的施工基礎(chǔ),進(jìn)而保證整個(gè)工程的施工質(zhì)量,為了更好地詳述裝配式土地整治技術(shù),首先需要對(duì)路基進(jìn)行處理,對(duì)原有的雜草和其他類(lèi)型的垃圾進(jìn)行全面清理,同時(shí)以防種植土、腐蝕土發(fā)生腐爛、發(fā)酵等生化反應(yīng),從而引起體積膨脹或萎縮,對(duì)路基的穩(wěn)定不利,產(chǎn)生安全隱患,因此要對(duì)該類(lèi)植土進(jìn)行換填,換填深度一般不小于30 cm,之后進(jìn)行平整和壓實(shí)并達(dá)到施工要求的平整度和壓實(shí)度,對(duì)于壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)通常為90%。若土質(zhì)中存在的含水率過(guò)高時(shí),可以通過(guò)填筑處理、晾曬處理、鋪設(shè)處理或者滲灰處理使其達(dá)到最佳含水量±2%的情況下整平后用重型壓路機(jī)碾壓,直至達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度,若道路路面積水過(guò)多,可以采取找坡排水方式對(duì)其進(jìn)行積水處理,可在路兩側(cè)安裝裝配式生態(tài)溝渠來(lái)處理積水問(wèn)題。
土質(zhì)填料的選擇是土方路基施工的首要和關(guān)鍵環(huán)節(jié),是直接關(guān)系到路基施工的成敗,不僅要考慮填料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求,而且應(yīng)結(jié)合本地區(qū)氣候特點(diǎn)考慮其適用性,并進(jìn)行實(shí)際施工驗(yàn)證;而壓實(shí)時(shí)填料含水率的控制,也是土方路基壓實(shí)工作的重要一環(huán),含水率控制得當(dāng) (即接近最佳含水率),在保證壓實(shí)效果的前提下,可提高壓實(shí)效率,節(jié)約成本。
在裝配式生態(tài)道路施工期間,臨時(shí)道路板在其中應(yīng)用的次數(shù)相對(duì)比較多且頻繁。在施工期間設(shè)置臨時(shí)道路板的原因是施工現(xiàn)場(chǎng)道路硬化程度比較高、施工周期比較緊等[4]。此外,臨時(shí)道路板鋪設(shè)需要滿(mǎn)足以下要求。
1)臨時(shí)道路板的鋪設(shè)需要在路基處理完之后進(jìn)行;要保證施工路面進(jìn)行了平整和填補(bǔ)處理的同時(shí)還要保證排水系統(tǒng)的正常使用。
2)彈性模量應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求,然后才能對(duì)壓實(shí)路面開(kāi)展再次鋪設(shè)施工作業(yè),對(duì)于本次鋪設(shè)采用的材料為中粗砂墊層,鋪設(shè)厚度為3~5 cm,同時(shí)對(duì)于泥量的要求應(yīng)低于5%[5]。
3)若采用鋼制臨時(shí)路板,為避免材料浪費(fèi)和產(chǎn)生建筑垃圾,可多次反復(fù)使用。
為了實(shí)現(xiàn)施工最終目的與裝配式土地整治的優(yōu)勢(shì),裝配式生態(tài)道路構(gòu)件需要根據(jù)前期考察進(jìn)行設(shè)計(jì),需要滿(mǎn)足以下要求。
1)裝配式構(gòu)件的尺寸精度高,質(zhì)量有保障。與傳統(tǒng)的道路不同,要保證產(chǎn)品的尺寸精度高,壁厚均勻,材料質(zhì)量穩(wěn)定、耐久性高,除此以外還可以根據(jù)施工區(qū)域的水溫和地質(zhì)條件進(jìn)行抗內(nèi)、外壓的設(shè)計(jì)。
2)對(duì)裝配式構(gòu)件性能進(jìn)行測(cè)試。裝配式構(gòu)件的檢驗(yàn)可以在工程中完成,在保證工程的安全系數(shù)的同時(shí)還能夠根據(jù)不足不斷進(jìn)行改進(jìn)。
3)由于不同路段的施工要求、地形地貌、環(huán)境生態(tài)不同,需要根據(jù)施工區(qū)的具體要求,提前設(shè)計(jì)出能夠滿(mǎn)足工程的各種不同尺寸型號(hào)時(shí)裝配式生態(tài)道路構(gòu)件。
4)與傳統(tǒng)施工技術(shù)的道路不同,裝配式生態(tài)道路需要在設(shè)計(jì)到施工期間要充分考慮到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益的結(jié)合。例如,根據(jù)實(shí)際情況制造出構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和特殊節(jié)以便滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)要求,還有便捷地對(duì)修復(fù)受損裝配式生態(tài)道路構(gòu)件節(jié)進(jìn)行替換(受損處局部替換),替換的路節(jié)可以回收再利用或者應(yīng)用于道路要求不高的地方進(jìn)行二次利用,這樣可以減少因修復(fù)造成的交通癱瘓時(shí)間,還能夠減少修復(fù)道路的經(jīng)濟(jì)成本,此外,還減少了施工垃圾,保證了生態(tài)的效益。
裝配式生態(tài)道路與其他類(lèi)型的路面鋪設(shè)工作有很大的不同,裝配式生態(tài)道路施工需要考慮到鋪設(shè)、拆卸、重復(fù)利用等問(wèn)題,因此吊鉤的設(shè)計(jì)是必要的,可以在裝配式構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)預(yù)制環(huán)形鋼筋或者多功能灌注口作為吊環(huán)。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)機(jī)械化設(shè)備也可以應(yīng)用于裝配式土地整治,對(duì)于工程量、施工范圍大的工程,可以采取機(jī)械臂吊裝。通過(guò)把機(jī)械臂設(shè)置于小車(chē)進(jìn)行鋪設(shè),在保證其機(jī)動(dòng)性的同時(shí)能夠快速地進(jìn)行裝配式構(gòu)件的拼裝工作。
裝配式土地整治技術(shù)所使用的是工廠(chǎng)裝配式構(gòu)件,可以對(duì)裝配式構(gòu)件的參數(shù)和產(chǎn)品批號(hào)進(jìn)行留存記錄,以便于施工和后期的維護(hù)。施工期間,可以在每一個(gè)構(gòu)件或一片區(qū)域、一定里程內(nèi)相同型號(hào)的構(gòu)件旁邊設(shè)立標(biāo)識(shí)牌,標(biāo)識(shí)牌刻上該型號(hào)構(gòu)件的名稱(chēng)、編號(hào)、專(zhuān)屬二維碼,構(gòu)件的名稱(chēng)可以通過(guò)里程樁號(hào)命名,例如,用渝A-12345-500-1表示里程500 m處1號(hào)裝配式多功能生態(tài)溝渠,而標(biāo)識(shí)牌則可以作為該區(qū)域、該里程內(nèi)構(gòu)件的身份牌。工廠(chǎng)裝配式構(gòu)件時(shí)需要將構(gòu)件的生產(chǎn)日期、材料、型號(hào)參數(shù)等信息上傳到數(shù)據(jù)庫(kù),根據(jù)其數(shù)據(jù)可以便于指導(dǎo)施工和后期維護(hù),實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式構(gòu)件的智能化管理。
施工期間構(gòu)件的吊裝可通過(guò)利用機(jī)器進(jìn)行快速拼裝作業(yè),利用機(jī)器輸送構(gòu)件至安裝區(qū)域,采取真空吸盤(pán)的方式將裝配式構(gòu)件吊裝起來(lái),是當(dāng)前裝配式施工中裝配式構(gòu)件吊裝的創(chuàng)新部分。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展,可通過(guò)基于CNA總線(xiàn)電液對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制,通過(guò)視覺(jué)智能識(shí)別系統(tǒng)、激光雷達(dá)系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)遙控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化特征的吊裝技術(shù),在高速作業(yè)的同時(shí)還能夠保證施工期間的安全性。通過(guò)機(jī)械臂與真空吸盤(pán)吊裝和智能自動(dòng)化操作的可操作性較大,適用于大體量、地形復(fù)雜的裝配式道路施工過(guò)程,但是也具有前期成本投入較大的缺點(diǎn)。
生態(tài)型混凝土[6]指能夠進(jìn)行植被移植,可適應(yīng)植物的生長(zhǎng),具有保護(hù)環(huán)境、改善生態(tài)條件、維持原有防護(hù)功能特點(diǎn)的混凝土及其制品,即“綠化混凝土”。宗秋果等[7]通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外生態(tài)混凝土的研究,并經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)果:①無(wú)砂大孔混凝土強(qiáng)度不低于漿砌片石;②無(wú)砂大孔混凝土穩(wěn)定性不低于常規(guī)設(shè)計(jì)漿砌片石;③無(wú)砂大孔混凝土較常規(guī)設(shè)計(jì)漿砌片石更有利于植物的生長(zhǎng)。由此可見(jiàn),生態(tài)混凝土是具有可行性的,因此,對(duì)于今后裝配式土地整治過(guò)程中,若對(duì)生態(tài)效益具有高要求的工程可以采取生態(tài)型混凝土作為原材料,例如生態(tài)護(hù)坡工程。隨著生態(tài)型混凝土的發(fā)展和應(yīng)用,必將成為裝配式土地整治的創(chuàng)新方向。
隨著我國(guó)遙感技術(shù)的迅猛發(fā)展,遙感技術(shù)的應(yīng)用面越來(lái)越廣。遙感技術(shù)也將作為裝配式土地整治的一個(gè)創(chuàng)新方向,例如,在裝配式生態(tài)溝渠安裝傳感器,傳感器憑借其功能,實(shí)時(shí)對(duì)水流量進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。此外,還需要設(shè)計(jì)出相關(guān)手機(jī)APP軟件,在手機(jī)便可以在異地對(duì)水流量進(jìn)行監(jiān)測(cè),再根據(jù)不同季節(jié)、不同氣候、不同環(huán)境條件下對(duì)水量的需求不同,通過(guò)手機(jī)對(duì)水閘進(jìn)行控制來(lái)解決流量問(wèn)題,做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制管理智能化。合理的養(yǎng)護(hù)工作對(duì)于延長(zhǎng)裝配式構(gòu)件壽命是必不可少的,為此這就要求需要注重裝配式構(gòu)件病害預(yù)防工作,可以通過(guò)GPR技術(shù)對(duì)裝配式構(gòu)件進(jìn)行定期的病害檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的病害問(wèn)題并進(jìn)行修護(hù),保證裝配式構(gòu)件能夠長(zhǎng)期正常應(yīng)用。
與國(guó)外相比,國(guó)內(nèi)裝配式技術(shù)起步比較晚,又主要應(yīng)用于建筑行業(yè),作為土地整治的新技術(shù),裝配式土地整治技術(shù)的發(fā)展將受制于許多方面。
1)政策支持的力度不夠。裝配式土地整治工程所使用的裝配式構(gòu)件被視為商品,因此生產(chǎn)后需要征收17%的增值稅,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他材料收取的4%的增值稅。因此政府首先應(yīng)完善相關(guān)的政策和法律法規(guī),其次要推動(dòng)裝配式土地整治技術(shù)完善和推廣,還應(yīng)該出臺(tái)鼓勵(lì)裝配式土地整治技術(shù)發(fā)展的政策,比如資金扶持,拿地政策優(yōu)惠,業(yè)績(jī)獎(jiǎng)勵(lì)等。
2)缺乏裝配式土地整治技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系。雖然之前國(guó)內(nèi)有過(guò)裝配式土地整治的試驗(yàn)區(qū),但國(guó)內(nèi)并沒(méi)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系來(lái)對(duì)裝配式土地整治技術(shù)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范、指導(dǎo),也沒(méi)有裝配式土地整治技術(shù)施工的定額標(biāo)準(zhǔn)和能熟練掌握裝配式土地整治施工技術(shù)的施工單位,因此裝配式土地整治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系尚未完善,限制了裝配式土地整治的發(fā)展,這也是裝配式土地整治技術(shù)的當(dāng)務(wù)之急。因此需要盡快出臺(tái)具有本土特色的裝配式土地整治技術(shù)結(jié)構(gòu)體系,研發(fā)出適用于工業(yè)化生產(chǎn)和施工的標(biāo)準(zhǔn)體系及其配套體系,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化、配套化來(lái)指導(dǎo)并規(guī)范設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、驗(yàn)收等工作環(huán)節(jié)。
3)產(chǎn)業(yè)管理制度不完善。①?lài)?guó)內(nèi)有能力對(duì)裝配式構(gòu)件進(jìn)行大規(guī)模優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)的企業(yè)不多;②沒(méi)有完整的產(chǎn)業(yè)鏈,限制了裝配式技術(shù)在國(guó)土整治項(xiàng)目中的大規(guī)模應(yīng)用;③多數(shù)企業(yè)沒(méi)有足夠的資金和管理能力推動(dòng)裝配式土地整治技術(shù)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)管理作為發(fā)展裝配式土地整治技術(shù)的基礎(chǔ),需要有一條包括裝配式土地整治技術(shù)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工驗(yàn)收、后期維護(hù)全過(guò)程的產(chǎn)業(yè)鏈條。
4)裝配式土地整治工程成本較高。裝配式構(gòu)件從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的一次性投資大,并且當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)勞動(dòng)力成本比較高,裝配式土地整治項(xiàng)目相比于傳統(tǒng)土地整治的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)節(jié)約勞動(dòng)力成本的能力有限,整體上來(lái)說(shuō)綜合成本上難以占據(jù)優(yōu)勢(shì)。因此,首先政府需要通過(guò)政策手段來(lái)刺激裝配式土地整治的市場(chǎng)需求,擴(kuò)大裝配式構(gòu)件的產(chǎn)能來(lái)形成規(guī)模經(jīng)濟(jì),比如降低PC構(gòu)件的增值稅,保障裝配式土地整治技術(shù)項(xiàng)目的數(shù)量。此外還需要盡快編制裝配式土地整治技術(shù)的施工定額、計(jì)價(jià)規(guī)范,為裝配式土地整治工程造價(jià)提供依據(jù),再通過(guò)合理定價(jià)來(lái)降低裝配式構(gòu)件成本,進(jìn)而解決裝配式土地整治工程成本高的問(wèn)題,其他降低成本的方法還有改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品、合理確定設(shè)備折舊等。
裝配式土地整治技術(shù)作為新型土地整治技術(shù),對(duì)我國(guó)的國(guó)土整治是具有積極的意義,特別是滿(mǎn)足了我國(guó)提出的生態(tài)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,但是裝配式土地整治技術(shù)尚未完善和廣泛的應(yīng)用,因此,各類(lèi)企業(yè)與政府需要對(duì)該技術(shù)加大重視,提升裝配式土地整治技術(shù)的科技研發(fā)水平,加大裝配式土地整治產(chǎn)業(yè)化的推廣力度,更好地為我國(guó)綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略貢獻(xiàn)一份力量。
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