工业化构件应用在水利工程中的影响研究

林品懿 沈坚

【摘 要】习近平总书记在十九大报告中指出要加快完善水利、水运基础设施网络建设。我国的各项政策和经济发展促使水利建设产业转型，在保证质量的同时考虑绿色生态，增加行业新动能。本文对工业化预制构件在水利工程中的应用进行分析，水利工业化构件将在功能、安全、经济和环保等方面发挥独特优势，带动水利行业产业升级转型，前景广阔。

【关键词】工业化;预制;水利工程

1.绪论

当前伴随着绿色施工理念的普及和现代科技的进步，在大力推进水利现代化建设的发展背景下，运用工业化和信息化思維谋划水利工程设计施工运行管理全过程，大力发展预制装配式水工建筑物非常必要。近年来，我国大力推行发展建筑工业化，并获得了较好的发展，但目前我国建筑行业仍然以现浇混凝土为主，施工过程中大量资源浪费、环境污染严重，生产构件质量不佳，大大影响了建筑工业化的发展。对于水利行业来说，由于水利建筑的独特性，水利工程的工业化发展则更为滞后。

本次研究以国内水利工业化现状为基础，重点对适用于水利工程的工业化装配式构件应用进行分析，为水利工业化的发展提供参考依据。

2.水利工业化构件分析

本文将水利工业化构件按照作用分为护坡护岸类、护脚消能块类、渠系建筑物类、地基加固类四类。护坡护岸类是指在河道或堤坝两岸，利用预制混凝土构件治理河道、护坡，防止河道侵蚀、水土流失，包括护坡、挡墙护岸、板桩等。护脚消能块类是指在近海、河堤的水利工程中利用四角锥体、扭王块和扭工字块等进行消浪、防冲功能的构件。渠系建筑物类是指使用预制渠道段体在地基荷载不稳定、狭窄的施工区域或高于地面处修建渠道。使用预制渠道安装施工，可降低施工难度，提高渠道质量，如预制管道，预制渡槽，U型渠，管廊等。地基加固类是指城市防洪工程和防浪工程施工中采用工业化预制构件，尤其是预制管桩可以缩短施工工期，降低施工难度，保护环境卫生，降低施工成本。

2.1工业化构件的特点

工业化装配式混凝土构件是指将结构主要受力构作件在工厂预制生产，在施工现场进行装配而形成结构整体的构件，能够提高构件的生产质量。工业化装配式采用施工现场组装，取消了现场浇筑混凝土，降低了施工成本，提高了构件质量和施工效率，很大程度上节约资源，保护环境，实现了绿色施工。工业化装配式构件有以下特点：

（1）产品质量可控，有效提高产品强度。工业化构件统一加工生产，工艺成熟，原材料质量把关严格，采用商品混凝土材料，质量可靠。同时可根据实际情况调整混凝土材料配合比，生产不同混凝土强度等级和，也可配筋和添加纤维材料提高抗裂功能。

（2）施工节能环保，适应节能减排要求。水利工程中采用工业化预制构件，避免施工现场浇筑混凝土造成的环境污染，降低人工造价，达到绿色施工的目的，节约资源。

（3）变现浇为搭建，有效缩短工期。使用工业化预制构件减少了施工现场的绑扎钢筋、安拆模板的时间，将混凝土养护时间转移到工厂中，减少了施工过程，有效缩短工期。

3.现有水利工业化构件分析

3.1护坡护岸类

预制护坡是使用混凝土预制构件代替混凝土和砌石坡面，常见的有六边形砌块和矩形砌块，这种传统混凝土预制砌块能够在工厂批量生产，施工方便快捷，美观。我国目前护坡护岸类预制构件种类较多，已经从传统护坡逐渐发展为生态护坡，在砌块本身开孔增加一定的生态透水性，使得护坡建成后能具有植物生长的空间，这种护坡主要分为空心砌块砖和铰链式砌块两类。生态护坡不仅保护坡体不被破坏，而且空心形状使孔隙率提高，中间种植植被增加糙率，大大增强了消能效果，且构件体积小，能够适应变形，便于制作与施工安全性，造价低。

预制护岸在水利工程的河道护岸工程中非常常用，主要有板桩护岸、生态框护岸、挡墙护岸等类型，主要防止河流侧向侵蚀、河岸坍塌等灾害，常见的板桩护岸有仿木桩，波浪桩，方桩和U型桩等。

预制生态框护岸由单个生态框护岸体通过内部的孔洞，与上下左右的相邻生态框柔性连接，产生阶梯式生态护岸的视觉效果，生态框护岸采用的混凝土均为高强度混凝土水泥采用52.5水泥，生产时需要使用钢模板，持续5个小时蒸养时间，这样就会使强度达到要求，增强使用年限，一般应用于河道两侧，防止水土流失，有效消坡抗震，同时美化景观、完善生态环境。

3.2护脚消能块类

护脚消能块类主要设置于堤防工程的水下部分的淤泥中，起到帮助堤防稳定并消减水流对岸坡冲击的作用，主要有四角锥体、扭工字块和扭王块等。此类构件体积大，施工时需要由机械辅助吊装安放，多为组合型护坡结构，通过将其组合摆放于坝面上起到防浪消能的作用。

3.3渠系建筑物类

预制混凝士管道段是最常见的用于水利工程的预制构件，适应雨水、污水、饮水及农田灌溉等重力流管道，耗能低、工艺较简单、产品强度高、使用寿命长、通水能力强，同时能够对施工质量和进度进行把控，减少施工现场工作量，但是此类构件体积大、防水防渗漏性能不好。常见的管道有以下三种，平口排水管、承插口排水管、企口排水管。

预制U型渠改变了渠道的受力主体，克服了以往由土基承担受力所带来的种种缺陷，节约土地、减少渗漏效果明显，且施工速度有明显提高，渠道的适应性强。产品工厂化生产，蒸汽养护，渠槽表面光滑，糙率远小于混凝土，接口采用橡胶止水带连接止水，外部用合土工膜防水灰浆处理，可以有效防止温度变形和不均匀沉降。输水速度快、水头损失小，可有效提高下游用水保证率：节省占地面积增加了土地的复耕率，减少农田损失;安装、运输方便，施工效率高。

预制箱涵、渡槽、管廊构件体积大，普遍用于排洪输水、灌溉输水等，大型渡槽还可以通航。预制箱涵密封可靠、安装方便，生产周期短，成本低，施工作业时间短，现场作业工作量少，施工影响小，不容易发生渗漏，产生的废弃物少。

3.4地基加固类

预制管桩作为建筑业地基加固使用最广泛的预制构件，已经经历了二十几年的发展，是相关规范最全面的产品，也是应用最广的产品。在生产过程中，工厂可以根据不同要求，生产不同混凝土强度的管桩，同时也可以根据不同地质，选择合适的沉桩施工工艺，施工方法以静压法施工为主，通过接桩可以实现长度调节，施工速度快。预应力管桩承载力高、产品序列齐全，有很成熟的生产控制国家标准，施工工艺简单成熟、施工质量容易控制。水利工程中最常用的桩主要是钻孔灌注桩，但随着国家节能减排和绿色施工的推进，水利工程中也开始使用管桩。

4.结论

现阶段工业化预制构件在工民建筑领域应用广泛，但是距离在水利工程领域的大规模普及应用还有一定距离。中国经济的持续发展和产业升级转型的迫切需求为水利工程信息化的完善与发展提供了强大的动力和保障。在保证水利工程安全性和经济性的同时，环境保护和工程资源节约也逐渐引起重视。工业化预制构件将在功能、安全、经济和环保等方面发挥独特优势，带动水利行业产业升级转型，前景广阔。

参考文献：

[1]申佩佩，马振波，邓士伟.生态护坡优势及其应用[J].河北水利，2020（03）：38-39.

[2]袁承斌，顾强，侍忠标，车力.水工建筑物预制装配化的必要性和必然性[J].江苏水利，2020（07）：52-55.

[3]王超群.水利工程中混凝土预制构件质量控制技术分析[J].农业科技与信息，2016（22）：140-141.

项目名称：

装配式构件在水利工程中的推广应用研究 201911481014

（作者单位：浙江水利水电学院）