装配式结构水利工程中的应用回顾与建议

张力鹏

(山西省水利水电勘测设计研究院，太原030024)

1 装配式结构概述

装配式混凝土结构是将结构主要受力构件在工厂预制，在施工现场进行拼装而形成结构整体［1］。因采用在工厂预制的生产模式，能使预制构件的质量得到保证。采用施工现场组装，可以减少施工现场的模板安装、混凝土湿作业等，进而大大提高施工效率，同时使工人的劳动强度大大降低，能最大限度做到“四节一环保”，减少了施工过程中对周围环境造成的影响，符合当前绿色施工的要求［2］。

在水工建筑物上应用预制装配式结构还有下述优点，例如将其应用于大体积混凝土结构中时，水泥水化热的难题得到解决;将其用于高寒地区时，可以将预制构件在工厂预制，在施工现场进行拼装，解决了高寒地区冬歇期较长，适宜施工天数较短的弊病，同时因为构件事先预制，减少了施工现场的养护，极大地保证了施工质量。

2 国内装配式水工建筑物的应用研究历程

我国早期在水利工程中应用装配式结构技术主要是从当时的苏联引进的。事实上在1955年前后伴随着全国大兴农田水利的运动，我国地方上多省区也兴起了应用预制装配式结构的高潮。钟云结合广东省预制构件的应用情况，对水工建筑物中采用预制构件的优点做了详细阐述，对预制构件在全国水利系统的推广起了积极的作用。1958年徐华荣对装配式混凝土坝的接缝问题进行了系统的试验研究，研究了不同的接缝形式，不同的水灰比的砂浆对试件的受剪、受弯性能，给出了用于接缝处的砂浆的合理建议。余锡光对装配式混凝土水坝的装配式构件形状、装配式构件胶结方式、止浆的方法、灌浆压力、施工方法等进行了详细的研究，得出了可用于实际的指导性的结论。

1965年前后，国内研究及实践的热点是装配式水坝，因这期间国内中小水库的建设量大面广，加之装配式水坝具有省工省时，施工周期短等优点，所以这一时期我国建设了数量可观的装配式水坝。同时科研工作也紧跟工程实践，例如1965年沈保康对当时的几种主要的装配式及装配整体式坝型作了评价，然后重点论证了在中高水头的枢纽中采用整体装配多圆柱孔坝的合理性，并用三项光弹性试验研究了坝体应力，最后对坝体应力的计算方法作了探讨。吴松樵等人以某枢纽上的装配式坝体为实践对象，对其进行了试验研究，得到如下经验:通过改进施工工艺，可以保证块体胶结成整体;预制块的型式尽可能减少水平缝为好，斜缝的角度应≥60°;预制块的表面应刷毛，以利于新旧混凝土的结合;胶结材料的水泥选择矽酸盐水泥或普通水泥;垂直接缝的细骨料混凝土的强度≥1.5倍的预制块强度，且水灰比越小，胶结强度越高;胶结材料砌筑时，水平缝胶结料的厚度宜30～50 mm，垂直缝胶结材料的厚度宜150 mm;胶结材料(水泥砂浆)中宜添加铝粉、塑化剂和加气剂以减少砂浆的泌水现象，这样有助于黏结强度的增长。

1966年程应杰等加筋钢丝网水泥薄壁渡槽槽身的试制经验，文中从槽身的结构选型到结构计算、构件制作和原型试验作了详细介绍，并对如何提高槽身的抗渗性能给出了建议。随后1967年至1976年间，因众所周知的原因，装配式水工建筑物在我国发展缓慢，几乎处于停滞状态。1978年改革开放后，随着新时期我国水利事业的蓬勃发展，在水利工程中，1979年钟云对广东省湛江上世纪50年代建造的闸坝、渡槽、涵管、输水管道等装配式水工结构物的运营情况作了概括，调查表明这些建筑物经受住了历年洪水和台风的考验，在有些县区甚至经历了6.5级地震的考验，实践证明，合理施工的装配式水工建筑物的安全性是能够保证的，这些研究为装配式建筑在全国的推广起了积极的作用。

1983年11月由吉林省水利相关单位主办，同时邀请辽宁、黑龙江、内蒙古等省区代表，在吉林省海龙水库联合举办了一次区域性的装配式水工建筑物经验交流会，会议对在东北严寒地区推广装配式水工建筑物起了积极的促进作用。

1992年，张智荣介绍了在水晶岗电站施工中，采用装配式混凝土结构将闸坝交通桥、主厂房上部结构由整体浇筑结构改为装配式结构进行吊装安装的工程实例，通过预算投资比较分析表明，采用预制装配技术，工程成本降低32.43万元，工程建设时间大大缩短，为水电建设提供了很好的借鉴。

1993年熊义辉对农田水利装配式配套建筑物，包括田间工程装配式建筑物(如灌溉类和排降类装配式建筑物，包括各类渠道、进水洞、排水洞，节制闸等)和中沟级及其以上装配式建筑物(如水闸、农桥、涵洞、倒虹、吸管、渡槽、跌水、排灌站等)在江苏省的应用情况作了概述。

1995年张永生结合江苏省东台市已建成的几座装配式泵站的工程经验，对装配式泵站在设计、施工方面进行了详细阐述，有利于装配式泵站的进一步推广。

2001年武晓林等介绍了我国农田水利装配技术的发展概况，以及20世纪90年代以来农田水利装配式建筑物技术的最新研究成果——预制生产实现了机械化;装配式建筑物新品种(包括灌溉系统类、排降系统类、交通系统类三类)，施工器械形成了系列化，以便在今后的农田水利工程建设中进一步推广应用。

2011年侯新月等对黑龙江地区装配式农田小闸的行业现状、发展趋势、研究方法、需解决的关键技术进行了描述，并对在寒冷地区应用装配式农田小闸的优势做了概括。那文杰等对黑龙江等了高寒地区装配式小闸防治冻害设计的基本原则及结构形式，包括:抗冻胀设计参数的确定方法，压实土，基础保温，换填抗冻技术措施的要点等。

3 应用建议

当前伴随着中央一号文件的出台，农村水利现代化建设将大力推进，这意味着数目巨大的中小型农田水工建筑物将被修建，大力发展预制装配式水工建筑物将大有可为，这将一改近年来装配式结构在我国水利工程中的应用及研究相对缓慢的颓势，笔者认为当前在推进装配式水工建筑过程中，需重点从以下方面着手:

1)应尽快出台一套完整的针对装配式水工建筑物的设计、施工、抗震的国家规范、行业规程、地方及企业技术标准。同时政府在推进装配式水工结构中应适时出台有效经济激励措施和相关技术措施。

2)逐步实现装配式施工工艺自动化、装配式构件多功能化、装配式构件材料多样化与混合化和装配式构件商品化。

3)在装配式结构中推广新材料的应用，如钢纤维混凝土，高强混凝土，预应力混凝土、新型混凝土外加剂的等的应用等，以提高预制构件的质量。

4)推进建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技术在装配式水工建筑物的设计、施工全过程中的应用。

［1］侯新月，钟幼兰.寒冷地区装配式农田小闸的应用［J］.黑龙江水利科技，2011，39(03):88.

［2］那文杰，赵中华，侯新月，等.高寒地区装配式小闸防治冻害技术［J］. 黑龙江水利科技，2011，39(03):65-66.