以預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻為例探析裝配化施工價(jià)值

鄧鏡輝

（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，成都 610081）

1 傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

目前，傳統(tǒng)的擋土墻結(jié)構(gòu)形式主要有：重力式、衡重式、懸臂式、扶璧式、柱板式、錨桿式、自立式、加筋土等，其中，重力式、衡重式擋墻因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、取材方便、使用場(chǎng)景廣闊而運(yùn)用較為常見。常見傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)主要具有以下特點(diǎn)：

1）傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)主要以鋼筋、混凝土作為主要建筑材料，單位支擋面積的材料使用量占比高，受高耗能企業(yè)政策調(diào)控限制，鋼筋、混凝土的生產(chǎn)成本不斷攀升，造成傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)的造價(jià)不斷增加，對(duì)建設(shè)單位投資控制和施工單位的成本控制非常不利。

2）鋼筋、混凝土等原材料的生產(chǎn)主要依靠地下礦產(chǎn)資源，資源儲(chǔ)藏量相對(duì)有限，不可無(wú)節(jié)制地開采。同時(shí)，原材料在開采、運(yùn)輸、加工過(guò)程中無(wú)法避免對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境有極強(qiáng)的破壞力，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了不可修復(fù)的破壞。

3）傳統(tǒng)的支擋結(jié)構(gòu)施工基本上采用傳統(tǒng)施工工藝，勞動(dòng)力使用密集，機(jī)械化程度低，勞動(dòng)生產(chǎn)率低。建筑工人越來(lái)越老齡化，年輕工人無(wú)法有效補(bǔ)充是中國(guó)建筑企業(yè)近年來(lái)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，未來(lái)建筑工人的使用會(huì)變得越來(lái)越捉襟見肘。

4）傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)所采用的施工工藝主要消耗的是勞動(dòng)力，質(zhì)量控制主要受勞動(dòng)者素質(zhì)和勞動(dòng)投入量的影響，不同作業(yè)人員的素質(zhì)參差不齊，加之作業(yè)班組對(duì)成本控制嚴(yán)苛，變相偷工，造成傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量較差，質(zhì)量通病較為突出，甚至在后續(xù)使用過(guò)程中具有較大的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

5）傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)形式較為簡(jiǎn)單、材料使用比較單一，尤其在景觀型工程運(yùn)用時(shí)顯得美感不足，造成審美疲勞，與人們對(duì)美好生活的向往目標(biāo)不匹配。

2 預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻孕育而生

龍新大道位于成都的東進(jìn)戰(zhàn)略以及成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈的核心板塊——簡(jiǎn)州新城，項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)寬度為70 m，長(zhǎng)2160 m，設(shè)計(jì)時(shí)速為50 km的景觀型城市主干道，分別設(shè)置有快車道、慢車道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道以及綠化帶。道路北側(cè)K1+340～K1+445段、南側(cè)K1+390～K1+525段由于需要保護(hù)兩側(cè)坡頂通信鐵塔和就勢(shì)打造山地公園，兩側(cè)均需設(shè)置擋墻進(jìn)行支護(hù)。

結(jié)合公園城市的發(fā)展理念和龍新大道實(shí)際工程需求，本次嘗試對(duì)支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面創(chuàng)新，力求尋找一種安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、美觀可替代的全新支擋結(jié)構(gòu)和施工工藝。

經(jīng)過(guò)前期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的全面調(diào)研，與設(shè)計(jì)院密切地溝通論證，同時(shí)，走訪調(diào)查成都地區(qū)先進(jìn)主流的裝配式構(gòu)件預(yù)制廠家，從經(jīng)濟(jì)、安全、工藝、價(jià)值等維度進(jìn)行方案比選，最終選定預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻作為最優(yōu)方案，并獲評(píng)審專家的一致認(rèn)可。

2.1 基本原理

預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻的基本原理是采用廠家高精度預(yù)制格構(gòu)件分塊分層拼裝形成整體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與邊坡本體采用注漿錨桿有效固結(jié)形成整體穩(wěn)定的支擋結(jié)構(gòu)，在格構(gòu)空間搭配種植各季節(jié)綠植花卉，形成生態(tài)環(huán)保美觀的景觀工程。

2.2 結(jié)構(gòu)形式

1）龍新大道兩段生態(tài)擋墻設(shè)置高度均為16.8 m，分為兩級(jí)，單級(jí)高度為8.4 m（包含基礎(chǔ)高度），每級(jí)生態(tài)擋墻由鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件、基礎(chǔ)、構(gòu)造柱、壓頂梁、錨桿等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)形成后于預(yù)制塊預(yù)留空間內(nèi)客土綠化，形成環(huán)境友好的生態(tài)支擋結(jié)構(gòu)。

2）PC預(yù)制格構(gòu)件示意圖如圖2所示。整體呈空間框格形，由左右側(cè)壁和后壁圍成一定空間，底部為負(fù)角度的植生板，板上可培土種植綠色植物，后壁開有排水窗，可作為墻后水體排泄和植物根系與自然土體聯(lián)系的通道。預(yù)制塊外輪廓尺寸為1.5 m（長(zhǎng)）×0.8 m（寬）×0.7 m（高），采用鋼模整體成型，單塊質(zhì)量約610 kg。預(yù)制塊上下端面均設(shè)置有榫接臺(tái)階，塊體拼裝后左右側(cè)壁相互形成一閉合空間，于此空間內(nèi)現(xiàn)澆混凝土形成構(gòu)造柱，并與基礎(chǔ)剛性連接，以加強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的剛度。

3）墻體結(jié)構(gòu)與邊坡本體之間采用長(zhǎng)8 m的HRB400φ32 mm錨桿注漿連接為穩(wěn)定整體結(jié)構(gòu)，錨孔直徑110 mm，與邊坡本體呈水平方向向下15°，灌注M35水泥凈漿。

2.3 工藝流程

工藝流程：邊坡開挖及噴錨封面→開挖擋墻基礎(chǔ)并澆筑墊層→綁扎基礎(chǔ)鋼筋、構(gòu)造柱鋼筋→支模澆筑基礎(chǔ)混凝土→分塊分層吊裝預(yù)制格構(gòu)件（提前預(yù)制，每次安裝不得高于3 m）→安裝錨孔預(yù)埋管并澆筑構(gòu)造柱混凝土→錨桿鉆孔裝錨注漿→支模和綁扎壓頂梁鋼筋→澆筑壓頂梁混凝土→墻背透水材料回填→預(yù)制格構(gòu)件植生槽內(nèi)客土培植綠色植物→養(yǎng)護(hù)成活。

圖1 預(yù)制格構(gòu)件示意圖

3 預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻價(jià)值分析

本工程對(duì)支擋結(jié)構(gòu)的全面創(chuàng)新，不僅從投資者和承包人兩方面均取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且在節(jié)能環(huán)保、環(huán)境生態(tài)、社會(huì)效益等方面均有重要價(jià)值[1]。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

投資控制方面，均按照每級(jí)擋墻墻高8 m進(jìn)行計(jì)算，傳統(tǒng)仰斜式重力式混凝土擋墻每立面平方米造價(jià)約2066元，裝配式錨桿生態(tài)擋墻每立面平方米造價(jià)約1670元，本工程擋墻總立面面積3029 m2，可節(jié)約投資119.95萬(wàn)元。

施工材料節(jié)約方面，傳統(tǒng)仰斜式重力式混凝土擋墻每立面平方米混凝土用量約1.67 m3，裝配式擋墻預(yù)制格構(gòu)件每立面平方米混凝土用量約0.25 m3，每立面平方米節(jié)約混凝土約85%。以成都地區(qū)為例，C30混凝土定額信息價(jià)平均水平約495元/m3，實(shí)際采購(gòu)價(jià)520～600元/m3（隨市場(chǎng)波動(dòng)較大，平均取值560元/m3），合計(jì)可降低采購(gòu)成本：（560-495）×（1.67-0.25）×3029/10000=27.96萬(wàn)元。

施工工效提升方面，正常作業(yè)條件下經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，傳統(tǒng)仰斜式重力式混凝土擋墻每臺(tái)班施工約30 m2；生態(tài)擋墻格構(gòu)件每臺(tái)班安裝約90 m2，生態(tài)擋墻格構(gòu)肋柱澆筑、錨桿安裝隨吊裝作業(yè)采取同步流水作業(yè)，不占用關(guān)鍵線路工作時(shí)間。采用裝配化施工后施工功效提升為原來(lái)的3倍，本工程整體工期節(jié)約67個(gè)工作日，節(jié)省間接管理費(fèi)成本10.5萬(wàn)元。

施工機(jī)械和人工成本降低方面，按照正常作業(yè)條件測(cè)算，本工程采取傳統(tǒng)仰斜式重力式混凝土擋墻總體消耗人工1010個(gè)工日，25 t汽車吊臺(tái)班約32個(gè)；采取生態(tài)擋墻總體消耗人工404工日，25 t汽車吊臺(tái)班約50.5個(gè)。勞動(dòng)力節(jié)省約60%，機(jī)械和人工成本降低額（人工按200元/工日，機(jī)械按1600元/臺(tái)班）：（200×1010+1600×32）/10000-（200×404+1600×50.5）/10000=9.16萬(wàn)元。

本工程采用新型支擋結(jié)構(gòu)預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻后工程投資節(jié)約119.95萬(wàn)元，投資節(jié)約率為19.2%；施工成本降低合計(jì)為47.62萬(wàn)元，施工效益提升9.4%，隨著施工工藝的成熟，功效提高，施工效益仍有進(jìn)一步提升空間。

3.2 社會(huì)效益分析

1）采用預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻施工后，砂石、水泥等原材料消耗降低了85%，極大地節(jié)約了礦產(chǎn)資源，尤其對(duì)資源儲(chǔ)藏貧乏地區(qū)極為有利，同時(shí)減少了資源開采、運(yùn)輸、加工過(guò)程造成的環(huán)境污染和碳排放量，對(duì)碳達(dá)峰和碳中和有積極的推動(dòng)作用，最終有效保護(hù)了地區(qū)的環(huán)境生態(tài)。

2）采用全新支擋結(jié)構(gòu)，邊坡墻體土石方開挖量減少約48%，施工中同步在裝配式的格構(gòu)空間栽種綠植花卉，能較快地恢復(fù)環(huán)境生態(tài)，降低了因工程施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。

3）采用預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻，施工勞動(dòng)力可節(jié)省約60%，在建筑工人老齡化越來(lái)越嚴(yán)重、人工成本持續(xù)攀升的形勢(shì)下，通過(guò)工藝創(chuàng)新有效緩解了用工荒問(wèn)題，并且控制了施工人力成本。

4）通過(guò)全面創(chuàng)新后，新的預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻施工綠化后綠植可遮擋擋墻混凝土外觀，整個(gè)墻面呈現(xiàn)綠化景觀，與大自然協(xié)調(diào)；栽種的綠植根系可通過(guò)擋墻PC預(yù)制構(gòu)件中的排水窗深入墻后土壤，穩(wěn)固土體的同時(shí)修復(fù)植被破壞，與山坡原有植被融合，起到整體景觀綠化效果。

3.3 安全質(zhì)量?jī)r(jià)值分析

1）采用預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻全新工藝后，施工機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化程度大幅增加，有效避免了人為因素導(dǎo)致成品感觀質(zhì)量差、線型不齊整、強(qiáng)度不滿足要求等問(wèn)題。

2）傳統(tǒng)仰斜式重力式混凝土擋墻主要依靠擋墻自重抵抗土壓力達(dá)到支護(hù)平衡，而平衡條件與地基基礎(chǔ)承載力、墻背土壓力有直接關(guān)系，往往平衡條件隨著時(shí)間變化不斷改變的，比如，土體地下水位變化、地基基礎(chǔ)承載力降低導(dǎo)致平衡條件改變而引起重力式擋墻失穩(wěn)。而預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻主要依靠與錨桿在土體的錨固連接形成支擋力，對(duì)地基基礎(chǔ)承載力要求相對(duì)較低（一般要求200 kPa,普通重力式擋墻地基承載力不小于300 kPa），完美解決了平衡條件變化導(dǎo)致?lián)鯄κХ€(wěn)的問(wèn)題，安全性得到全面提升。

4 未來(lái)展望

近10年以來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)化和現(xiàn)代化步伐不斷加快，節(jié)能環(huán)保要求不斷提高，勞動(dòng)力成本持續(xù)攀升，人民對(duì)美好生活的向往日漸強(qiáng)烈，建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫[2]，政府與行業(yè)相關(guān)部門在裝配化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝等方面將全面謀劃，其主導(dǎo)作用不斷增強(qiáng)，并將出臺(tái)一系列的建造標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)用場(chǎng)景規(guī)定，以構(gòu)建良好的裝配化施工市場(chǎng)化環(huán)境。原設(shè)計(jì)、預(yù)制、安裝相對(duì)獨(dú)立的單位將不斷融合，逐步構(gòu)建一體化集成服務(wù)商，為業(yè)主方提供解決方案[3]。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)裝配化施工水平還處于發(fā)展階段，預(yù)制格構(gòu)裝配式生態(tài)擋墻的運(yùn)用局限性較大，主要還集中在部分住宅、工業(yè)建筑、基礎(chǔ)設(shè)施等單體建筑方面，創(chuàng)新能力和建造水平亟須加強(qiáng)，要著力向裝配建筑系統(tǒng)化、集成化、智能化、小型化、個(gè)性化轉(zhuǎn)變[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

裝配化施工蘊(yùn)藏巨大潛力和實(shí)踐價(jià)值，不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益方面，更是在資源節(jié)約、節(jié)能環(huán)保、環(huán)境治理、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)等方面帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益。著眼于未來(lái)，應(yīng)秉承綠色建造理念，以裝配化施工為抓手，在標(biāo)準(zhǔn)制定、建造技術(shù)、場(chǎng)景運(yùn)用、融合集成等方面積極創(chuàng)新，不斷挖掘潛力和價(jià)值，為建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。