裝配式結(jié)構(gòu)在公路工程中的應(yīng)用分析

盧金龍

(四川省交通運(yùn)輸發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃科學(xué)研究院，四川 成都 610041)

0 引言

裝配式結(jié)構(gòu)因采用標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制生產(chǎn)，其質(zhì)量穩(wěn)定可靠，現(xiàn)場吊裝施工，工序銜接停閑時(shí)間短，能大幅提高施工效率[1]，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少建筑垃圾產(chǎn)生，是切實(shí)踐行綠色施工理念的體現(xiàn)。我國公路建設(shè)條件復(fù)雜，地形地貌、地質(zhì)巖性和氣象水文條件地區(qū)差異大，給裝配式結(jié)構(gòu)在公路工程建設(shè)中的大力推廣帶來較大挑戰(zhàn)。為適應(yīng)新時(shí)期建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展要求，勢必加快裝配式結(jié)構(gòu)在公路工程中的應(yīng)用。

1 裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 政策支持

為推廣裝配式結(jié)構(gòu)在公路工程中的應(yīng)用，交通運(yùn)輸部先后印發(fā)了《關(guān)于實(shí)施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見》《關(guān)于打造公路水運(yùn)品質(zhì)工程的指導(dǎo)意見》《交通運(yùn)輸行業(yè)質(zhì)量提升行動(dòng)實(shí)施方案》《關(guān)于推動(dòng)交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》等文件，要求深入推廣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，推進(jìn)工程建設(shè)向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，提升公路工程的施工水平、工程質(zhì)量、工程品質(zhì)。

1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

從裝配式結(jié)構(gòu)在公路工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，推廣程度差異明顯，在橋梁工程方面推廣應(yīng)用最為普及，涵洞工程次之，其他結(jié)構(gòu)僅在少數(shù)工程中有所應(yīng)用。其主要原因在于扶持政策缺乏、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范較少、建設(shè)成本偏高、人員培訓(xùn)不到位等。

1.2.1 橋梁工程

我國裝配式結(jié)構(gòu)橋梁主要有鋼橋和鋼筋混凝土橋兩大類。鋼橋方面，主要以貝雷鋼橋和鋼桁梁橋?yàn)橹鳌Ｘ惱卒摌驈V泛應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、應(yīng)急保障、工程建設(shè)等領(lǐng)域，其典型代表有321公路鋼橋和200型公路鋼橋。鋼桁梁橋主要應(yīng)用于跨溝谷的高速公路或跨江、跨海的大通道，因鋼桁梁的桿件和節(jié)點(diǎn)多，構(gòu)造復(fù)雜，對構(gòu)件制造、維修保養(yǎng)也提出了更高要求。鋼筋混凝土橋方面，主要以PC梁橋和RC梁橋?yàn)橹?，?shí)現(xiàn)了中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)和施工的標(biāo)準(zhǔn)化，在保證橋梁結(jié)構(gòu)安全、提高結(jié)構(gòu)耐久性、加快公路建設(shè)步伐等方面起到了積極作用，極大地推動(dòng)了裝配式結(jié)構(gòu)在公路工程中的應(yīng)用。

近年來，隨著建設(shè)水平的不斷提高，裝配式橋墩在國內(nèi)多個(gè)工程逐步得到應(yīng)用實(shí)踐，顯著提高現(xiàn)場施工效率和施工質(zhì)量。浙江、吉林等地還發(fā)布了關(guān)于裝配式混凝土橋墩的地方標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提升了裝配式橋梁在公路工程中的應(yīng)用范圍。

1.2.2 涵洞工程

相比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆施工，裝配式涵洞質(zhì)量和成本更加可控，建設(shè)工期可顯著縮短[2]。如廣東云(浮)茂(名)高速公路項(xiàng)目全線29座裝配式涵洞的生產(chǎn)和安裝工作用時(shí)僅5個(gè)月，比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆方式節(jié)省7個(gè)月的時(shí)間，對加快工程進(jìn)度作用顯著。由于行業(yè)指導(dǎo)意見缺乏、工程造價(jià)偏高、接縫處理要求高等原因，導(dǎo)致裝配式涵洞應(yīng)用范圍有限，但也為將來提升應(yīng)用規(guī)模提供了較大空間。

1.2.3 路基路面工程

裝配式混凝土路面鋪裝進(jìn)度快，鋪完即可通車，在國內(nèi)多用于搶險(xiǎn)、臨時(shí)、站場等工程。但因其板塊尺寸小，接縫多，整體性差，極大限制了其在公路干線上的使用。為適應(yīng)日益增長的交通量和嚴(yán)重的超載現(xiàn)象，裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土路面應(yīng)運(yùn)而生。該工法通過施加預(yù)壓應(yīng)力來增強(qiáng)面板的整體性，面板最長可達(dá)200 m，厚度僅為普通水泥混凝土路面的0.4～0.6倍，在節(jié)約材料、減少垃圾、提升舒適性等方面有明顯優(yōu)勢，非常契合公路行業(yè)綠色發(fā)展要求。

裝配式基層以預(yù)制混凝土基塊替換傳統(tǒng)的水穩(wěn)基層，可大大縮短基層養(yǎng)護(hù)時(shí)間，多應(yīng)用在我國北方地區(qū)。中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)于2020-11-09印發(fā)了《瀝青路面裝配式基層技術(shù)規(guī)程》(T/CECS 769-2020)，對提高裝配式基層的標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化水平具有重要意義。

1.2.4 隧道工程

公路隧道多采用鉆爆法開挖+復(fù)合式襯砌的施工方法，不僅對施工安全、人員健康、工期保障和工程質(zhì)量等產(chǎn)生不利影響，還易造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于裝配式襯砌的優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)不少學(xué)者開始對鉆爆法公路隧道+裝配式襯砌技術(shù)進(jìn)行了研究，目前在斷面形狀、襯砌分塊、結(jié)構(gòu)計(jì)算、接頭剛度等方面取得一定成果。廣東河惠莞高速公路半嶂隧道工程在國內(nèi)率先探索應(yīng)用裝配式襯砌，發(fā)揮其施工效率高、襯砌質(zhì)量好、承載及時(shí)和施工環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)，取得了良好的效果。但因其建設(shè)成本高，裝配式襯砌尚未大范圍推廣。隨著TBM和盾構(gòu)機(jī)在公路隧道中的應(yīng)用普及，裝配式襯砌在公路隧道的應(yīng)用也會(huì)逐漸擴(kuò)大。

1.2.5 防護(hù)及排水工程

隨著社會(huì)快速發(fā)展，常規(guī)擋土墻難以滿足更高的生態(tài)和環(huán)保需求，裝配式擋墻逐步得到推廣和使用[3]。G544線川九路在對裝配式擋墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)后，可栽種植物，呈現(xiàn)四季常綠的效果，實(shí)現(xiàn)與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一，既能起到支擋作用，又能美化公路環(huán)境。

裝配式排水溝雖然實(shí)用性較強(qiáng)，推廣價(jià)值較高，但因建設(shè)成本偏高、模具利用率不高等因素，在公路工程中的應(yīng)用程度與市政、水利工程尚有較大差距。

2 裝配式結(jié)構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)

在公路工程領(lǐng)域，建造方式仍以現(xiàn)場澆筑為主，與綠色發(fā)展的理念及先進(jìn)建造要求相比還有較大差距。進(jìn)一步推廣裝配式結(jié)構(gòu)應(yīng)用，主要面臨以下幾個(gè)方面的挑戰(zhàn)：

(1)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。與市政、建筑行業(yè)相比，公路行業(yè)關(guān)于裝配式結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)偏少，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系不能完整覆蓋裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，在一定程度上束縛了裝配式結(jié)構(gòu)的推廣。

(2)思想認(rèn)識轉(zhuǎn)變不到位。工程各參建方對裝配式建筑的政策理解不透徹，思維方式轉(zhuǎn)變不到位，激勵(lì)政策不健全，企業(yè)鮮有主動(dòng)開展相關(guān)技術(shù)和人員培訓(xùn)，導(dǎo)致四新技術(shù)的應(yīng)用不足。

(3)全過程統(tǒng)籌管理不足。多數(shù)企業(yè)對因工期提前而節(jié)約的人力、機(jī)械、材料等建設(shè)成本，缺乏有效的評價(jià)體系進(jìn)行對比分析，礙于前期的高投入和經(jīng)營指標(biāo)考核的需要，一般會(huì)選擇傳統(tǒng)的建造方式。

(4)建設(shè)成本未有效降低。裝配式結(jié)構(gòu)涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，但市場化、體系化的建造體系尚未形成，往往需要企業(yè)承擔(dān)較高的前期投入，但模具、材料的重復(fù)利用率不高，直接影響企業(yè)的利潤額和積極性。

3 對策措施

面對交通強(qiáng)國建設(shè)、高質(zhì)量發(fā)展的新要求，加大裝配式結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用是必然趨勢。針對行業(yè)現(xiàn)狀，建議做好以下幾個(gè)方面工作：

(1)健全機(jī)制體制。盡快出臺相應(yīng)的激勵(lì)措施和扶持政策，形成系統(tǒng)性的政策體系，給企業(yè)在稅收優(yōu)惠、信貸支持、科技獎(jiǎng)勵(lì)、規(guī)費(fèi)減免等方面予以保障，提高企業(yè)主觀能動(dòng)性。

(2)完善標(biāo)準(zhǔn)體系。完善的標(biāo)準(zhǔn)體系能激發(fā)相關(guān)單位的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力，可以讓管理有章可循、設(shè)計(jì)有據(jù)可查、監(jiān)督有法可依，有助于緩解相關(guān)單位的后顧之憂。

(3)加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)。如何以較低成本使得接縫的剛度和強(qiáng)度滿足要求，并且防水效果良好，是目前亟須解決的技術(shù)難題，這就要求對裝配式結(jié)構(gòu)的理論、結(jié)構(gòu)、材料等關(guān)鍵問題進(jìn)行更為深入的研究。

(4)加強(qiáng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)。主管部門應(yīng)做好政策宣傳、標(biāo)準(zhǔn)宣貫工作，鼓勵(lì)企業(yè)提前開展技術(shù)、人員的培訓(xùn)，提升企業(yè)在新基建市場中的核心競爭力，適應(yīng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展要求。

(5)擴(kuò)大試點(diǎn)應(yīng)用。政府投資項(xiàng)目應(yīng)率先加大裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，通過重點(diǎn)工程的標(biāo)桿示范作用，提升市場認(rèn)識度，促進(jìn)更多企業(yè)布局相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

4 結(jié)語

當(dāng)前，交通運(yùn)輸行業(yè)已轉(zhuǎn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，建筑業(yè)由勞動(dòng)力密集轉(zhuǎn)向建筑工業(yè)化，從粗放式管理轉(zhuǎn)向精細(xì)化管理是必然要求。相關(guān)主管部門應(yīng)發(fā)揮好行業(yè)指導(dǎo)作用，創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境，激發(fā)企業(yè)積極性。設(shè)計(jì)和施工單位應(yīng)聯(lián)合探索工程建設(shè)模式，促進(jìn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工的深度融合，既能推進(jìn)裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展，又能讓企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。