河湖治理中预制产品的应用及效果

□牛丽玲 齐更召 高阳

“十三五”以来，河湖生态治理修复正在大力推进有序实施并逐渐取得成效。河北省立足水生态建设，把保障水安全和满足人民群众日益增长的持续水安澜、优质水资源、健康水生态、宜居水环境、先进水文化，建设造福人民的幸福河湖作为根本目的。面对新时期河湖生态治理修复的需求，更节材、低碳、环保、高效，对生态环境更友好，人文功能更丰富的水利技术产品，成为生态水利工程建设的普遍需求。现围绕新型预制混凝土产品在河湖治理中的应用，通过与传统河湖工程治理形式比对，分析新型预制混凝土产品生产低碳、施工高效、生态功能丰富、安全耐久等综合特点，对其应用场景及功能匹配进行简要总结，以期对类似生态水利工程建设提供借鉴与参考。

1.预制产品的主要特点与应用优势

“十四五”以来，伴随着我国制造业向世界先进行列的稳步跃进，基建建设工业化的时代巨擘也逐渐被打开。围绕“碳中和”“碳达峰”等可持续发展战略目标，更可靠、更节材、更高效、更环保的各类预制产品已逐渐深入到建设领域的各个行业，产业升级悄然推进。混凝土产品作为建设行业最广泛的基础材料，逐渐从粗放低效的生产使用工艺向高效节材的预制品制造行业转变升级。混凝土预制产品相较传统的现浇模式，具有跨越式的综合优势，无论从原材标准、制造工序、产品检验等生产环节，还是从安装工艺、安装效率、检验验收等施工环节，都有巨大效率优势，是建筑工业化领域的重要部分。

1.1 稳定的生产制造过程

随着我国工业制造产业的升级跃迁，混凝土预制产品行业也由原始粗犷的现场预制、粗放制造向生产环境稳定、制造过程自动化、工艺流程标准化的新型产业转变，实现了由工地到工厂的产业跃迁。

在趋于智能制造、标准作业、流水生产的全新工业化生产环境下，预制混凝土产品在原材采集、工序检验、制造过程、成品品控等各个生产制造环节稳定可靠，生产效率几何式增长，减少规避对大气的污染排放。

1.2 标准化的高性能产品

预制混凝土产品制造业的蓬勃发展，离不开行业标准体系的系统建设。随着建筑工业化稳步推进，我国在混凝土预制产品行业建立了系统的国家标准、行业标准，鼓励倡导地方标准、团体标准以及企业标准推动行业创新发展。稳定的生产制造工艺，可靠的产品质量，带来的是混凝土产品整体性能的大幅提高。相较于一般现场浇筑构件，预制混凝土产品无论从物理力学性能、观感验收乃至特殊条件下耐受性能都有较大幅度提升，提高了钢筋及混凝土材料的利用效率，实现了更高效、更节约的全新标准。

此外，标准化混凝土预制产品体系大大提升了建设工序验收效率，人力得以解放，为建设验收程序数字化、智能化带来了可能。

2.预制产品在河湖治理中的应用

传统工程水利项目中，河湖治理修缮往往单纯聚焦在防洪排涝、堤坝加固或重建、水质修复以及岸坡土方整理复绿等方面，对河湖生态圈内的景观塑造、人文价值开发利用等关注度较低，从而造成河湖生态圈作为人与自然交流的桥梁功能发挥不显著。

近年来，预制产品针对河湖治理项目中各种生态需求，积极投入研发，不断推陈出新，形成了结构稳定耐久、生态功能丰富、设计理念系统、施工环保高效、机械化程度高的一系列产品门类，在生态水利工程中取得良好的应用效果。

2.1 以空间功能划分为导向的应用理念

针对有限红线空间条件下的河道治理条件，预制产品在应用设计中根据功能需求进行了有效的空间划分，充分高效利用河道红线范围内的竖向空间条件，在保证河道防洪标准的条件下，对常水位以上河道断面空间进行景观生态功能和人文活动功能再开发，打造出防洪、景观、亲水休闲等多位一体的生态水利工程。

2.1.1 常水位功能区

常水位功能区预制产品主要以排桩支挡为主，主要特点如下：一是稳定的竖向排桩结构可以释放更多的竖向空间，在有限的红线范围内保障河道可靠的防洪标准；二是竖向嵌固结构可以在超设防冲刷条件下保证结构基本的稳定性，安全储备更高；三是稳定的产品性能相较于传统产品具有更优的耐久性；四是丰富的产品样式可以满足更丰富的景观搭配需求。

2.1.2 生态景观功能区

生态功能区预制产品主要以具备生态植物种植功能的容器类产品为主，安装便捷，机械化程度高，结构耐久稳定，种植功能突出，景观搭配组合效果好。

2.1.3 人文活动区

随着生态水利理念的发展，河湖治理工程中人文休闲功能的开发利用逐渐成为不可或缺的重要部分，该部分空间布置丰富多样，亲水、休闲功能丰富，创新设计理念层出不穷，为生态水利工程发展带来了诸多亮点。

【典型案例】

项目名称：阜城县环城水系改造项目。

项目地点：河北省衡水市阜城县。

项目概况：阜城县环城水系改造项目主要为连村干渠和刘林干渠两条城内渠道提升改造工程，现状河道城区段污染严重、河道狭窄，严影响到城区居民的生产、生活，对水资源保护和水生态环境保护工作造成较大障碍。为此，阜城县住房和城乡建设局拟对县城内干渠进行强化整治，引入城市“绿道”设计手法，有效改善河道周边生态环境，提高河道防洪标准。沿河岸设置活动广场、健身场地、景观桥梁、亲水平台等，打造集休闲、文化、经济等功能为一体的滨水景观长廊。

项目需求点：在有限红线空间内保证河道防洪标准、景观长廊、亲水功能、多维一体。

设计方案思路：在有限红线空间内，进行河道断面功能区合理划分，充分利用河道深度空间，保证防洪标准功能；充分开发常水位以上河道断面空间景观生态功能、人文活动功能，打造景观、休闲、亲水多功能区。

项目产品：预制箱式生态框；预制预应力混凝土波浪桩。

阜城县环城水系改造项目典型断面设计图见图1：

图1 阜城县环城水系改造项目典型断面设计图

断面结构形式：一是河道生态景观部分支护形式：箱式生态框挡墙+土体加筋防护；二是日常行洪功能部分支护形式：波浪桩板桩式挡土墙。

典型断面解析：功能区1：堤顶景观路及市政景观廊道；功能区2：河道生态景观，亲水平台，人文休闲娱乐，极端防洪条件行洪稳定性；功能区3：常水位水体景观，排水功能区。

方案优势解析：一是预制板桩式挡土墙（波浪桩）施工高效，施工条件要求较低，质量可靠，抗冲刷能力、耐久性强、造型美观，钢筋混凝土材料高效利用、节材环保，契合“碳中和”国家政策；二是预制生态框式挡墙，间距挡墙及景观功能，造型美观大方、稳定耐久，安装便捷高效，生态功能突出；三是功能区准确划分，多层次、多维度立体应用河道断面有限空间，防洪功能可靠，景观人文功能突出，充分发挥河道治理投资的潜在价值、开发河道丰富的功能应用。

2.2 以塑造环河湖生态景观为导向的应用理念

新时期的河湖治理工程中，环河湖生态湿地打造、城区内生态景观打造逐渐成为重要需求之一。环河湖生态湿地景观注重防护形式与生态植物的和谐统一，传统木质结构在功能上大多可以满足应用需求，但耐久性较差，抗腐蚀内力薄弱。预制混凝土仿真类产品可以较好解决这一问题，其造型逼真，耐久性突出，抗腐蚀内力强，结构稳定可靠，维护维修便捷，取得了良好的应用效果。

【典型案例】

项目名称：唐山市环城水系提升改造综合治理工程。

项目地点：河北省唐山市。

项目产品：预制预应力混凝土仿木桩。

2.3 以传统防护形式替代升级为导向的应用理念

随着预制产品在生态水利工程中的逐渐应用，以功能替代、功效提升为基本支撑点的预制产品应用场景日益丰富，传统工程水利防护结构形式正逐渐被预制防护结构替代，水利行业也在朝着预制化、低碳化、生态环境友好的现代化方向稳步前行。传统水利工程在河道岸坡治理中以格宾石笼、浆砌石、现浇混凝土等传统防护形式为主，造价相对低廉，但功效极低，需要大量人力投入及措施支持，工期冗长，资本利用低效，难以适应新时期水利工程资本投入多样化、高效化的需求，传统工程水利防护形式亟待升级、替代。

预制板桩式结构河道岸坡齿墙（护脚）。相较工程水利河道护岸齿墙（护脚），预制板桩式齿墙（护脚）优势主要有：一是主体为竖向板桩式嵌固结构，结构稳定，抗冲刷能力强；二是预制混凝土构件强度高，耐久性好，抗冻融内力强，物理力学性能稳定；三是施工机械化程度高，高效、环保，可带水作业，措施简便；四是可搭配丰富的岸坡防护结构。

3.结语

“十三五”以来，围绕建设造福人民的幸福河湖这一根本目标，我省生态水利投资建设事业将迎来一系列高标准、多功能、强生态、重景观塑造、重人文功能发挥的河湖治理工程建设项目，彻底打通中小河流治理各种“瓶颈”，在保障水安全的基础上，满足人民群众日益增长的持续水安澜、优质水资源、健康水生态、宜居水环境、选进水文化等多方位立体需求。预制混凝土以其高效可靠的产品特点、突出的生态功能、丰富的应用场景等综合优势，将成为未来河湖治理向环保高效、功能丰富的生态水利工程转型中不可或缺的部分。