渠道防滲新型U(矩)型槽施工技術(shù)探討

劉道維，孫景路，張 濱

(黑龍江省季節(jié)凍土區(qū)工程凍土重點實驗室黑龍江省水利科學(xué)研究院，哈爾濱150080)

隨著新農(nóng)村建設(shè)的開展及節(jié)能、環(huán)保、提升生產(chǎn)力成為迫切的需要，在農(nóng)田渠道體系中推廣混凝土U型防滲渠工程，可以有效發(fā)揮地農(nóng)田水利設(shè)施的效益［1］。U型槽結(jié)構(gòu)形式在水利工程中廣泛的被采用，尤其是中小型閘、壩、涵洞、渡槽和跌水等，進出口連接段多采用這種結(jié)構(gòu)形式［2］。U型渠槽是綜合水力、工程經(jīng)濟、固相輸送和占地少等因素的最佳形態(tài)［3］。隨著U型混凝土槽預(yù)制機等生產(chǎn)機械的開發(fā)，使其又具有了生產(chǎn)效率高、造價低廉、質(zhì)量可靠和省工省料等優(yōu)點［4］。針對土渠存在問題，在臨澤灌區(qū)節(jié)水改造工程項目實施中，斗、農(nóng)、毛渠大量采用了U型混凝土預(yù)制槽防滲襯砌技術(shù)，取得了顯著的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。因此，應(yīng)用和推廣U型混凝土預(yù)制槽防滲襯砌技術(shù)十分適宜且很有必要［5］。近年來在湖南省桃花江灌區(qū)農(nóng)業(yè)綜合水價改革及節(jié)水灌溉工程建設(shè)中，末級渠系(斗渠、農(nóng)渠)多采用混凝土預(yù)制U型槽渠道襯砌，在施工過程中減少了混凝土用量與損耗，取得了較好的防滲效果，提高了水資源的利用率，達到了節(jié)水灌溉的目的［6］。

混凝土U形槽預(yù)制件是20世紀90年代開發(fā)出來的一種供農(nóng)業(yè)輸水溝道建設(shè)需要的特殊產(chǎn)品［7］。通過預(yù)制U型槽的建設(shè)及應(yīng)用，使得輸水渠道自身的社會效益與經(jīng)濟效益能夠得到最大限度的發(fā)揮，這從某種程度上來說也證實了預(yù)制U型槽在輸水渠道建設(shè)中的重要地位，及其所發(fā)揮的關(guān)鍵意義［8］。因為U型槽可采用預(yù)制裝配式施工，且具有良好的防滲效果、水力性能及抗外力性能等優(yōu)點。因此目前在小型灌溉渠道的防滲襯砌中應(yīng)用較多［9］，我國已把渠道防滲襯砌作為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的一種最主要的工程措施［10］?；炷罸型渠道因比矩形和梯形等具有更多的優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。其缺點是易受氣候、地形和地質(zhì)條件、地下水位、灌溉放水、能源和交通等限制，給混凝土U型現(xiàn)澆渠道的推廣帶來影響［11-13］。近年來，在我國的農(nóng)業(yè)開發(fā)及末級渠道改造項目中得到了大規(guī)模的推廣。但混凝土預(yù)制U型槽防滲工程的質(zhì)量及應(yīng)用效果的優(yōu)劣，很大程度上取決于混凝土U型槽施工安裝［14］。安裝U形槽渠道是機制U形砼構(gòu)件應(yīng)用于工程實踐的一個重要環(huán)節(jié)，安裝質(zhì)量的好壞直接影響到機制混凝土U形槽構(gòu)件的應(yīng)用效果［15］。因此要將U型渠施工好，掌握其施工過程及施工技術(shù)，顯得十分重要［16］。

傳統(tǒng)的U型槽在施工過程中存在工序復(fù)雜，安裝配套不夠合理，施工速度慢，施工質(zhì)量難以控制等缺點，因此，本文結(jié)合以上問題開展了相關(guān)方面的改進與完善，使其施工工藝更趨于合理。

1 新型U(矩)型槽技術(shù)參數(shù)

新型預(yù)制混凝土 U(矩)型槽混凝土指標C50F300，產(chǎn)品示意圖如圖1所示，技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 產(chǎn)品界面示意圖Fig．1 Product interface sketch

表1 新型U(矩)型槽技術(shù)參數(shù)Tab．1 New type U(moment)technical parameters

2 新型U(矩)型槽施工機械技術(shù)

新型U(矩)型槽所需的主要施工機械設(shè)備包括農(nóng)用運輸車和挖掘機。根據(jù)工程實際情況，選用一定型號的挖掘機，將原來挖斗換裝上特制的新挖斗，新挖斗外形為三角形，挖斗寬度不小于2 200 mm。

3 新型U(矩)型槽施工流程

新型U(矩)型槽灌溉渠道防滲工程施工流程:施工準備→土方開挖、填筑→驗槽→渠底砂墊層鋪設(shè)→新型U(矩)型槽運至現(xiàn)場→粘接遇水膨脹止水膠條→砂墊層鋪筑高程復(fù)核→吊裝新型U(矩)型槽→回填構(gòu)件兩側(cè)土方、夯實、整形→新型U(矩)型槽外觀檢測、放水檢驗→交工驗收。

4 施工方法步驟

(1)按設(shè)計要求進行施工放線如圖2所示。

(2)挖掘機開挖回填整形如圖3和圖4所示(主要控制渠地高程)，渠線開槽底寬為構(gòu)件外寬g+20 cm，深度按照渠底線下底板厚度加10 cm，平均開挖深度估算為構(gòu)件高度(c+f)×1/2+10 cm。

(3)水穩(wěn)層處理:水穩(wěn)層寬度為渠底開挖寬度，厚度為5～10 cm。如有防凍脹要求，在水穩(wěn)層下鋪設(shè)10～20 cm砂礫石墊層。

(4)將混凝土構(gòu)件運至安裝現(xiàn)場。

(5)混凝土構(gòu)件單側(cè)安裝遇水膨脹止水橡膠。

(6)采用挖掘機作為吊裝機械，配合4個人工進行機械操作、定線及定位擺放拼接，如圖5～7所示，構(gòu)件連接處用木方支撐，防止構(gòu)件連接處錯位。

(7)采用挖掘機或鏟車回填構(gòu)件兩側(cè)土方、夯實、整形。渠道兩側(cè)回填土與渠頂一平，雙側(cè)側(cè)向?qū)挾葹槊總?cè)20～40 cm，外坡按1∶0．5至格田面如圖8和圖9所示。

(8)拆卸支撐木方。

(9)如有行人交通和生態(tài)通道要求，在矩型槽上鋪設(shè)蓋板。

(10)驗收竣工。

圖2 渠道施工放線Fig．2 Channel lofting

圖3 渠道整形Fig．3 Channel plastic

圖4 渠道整形Fig．4 Channel plastic

圖5 混凝土構(gòu)件吊裝Fig．5 Component assembly

圖6 混凝土構(gòu)件吊裝Fig．6 Component assembly

圖7 混凝土構(gòu)件連接處定位Fig．7 Component joint positioning

圖8 竣工后渠道Fig．8 The completion of the channel

圖9 矩型槽安裝標準斷面圖Fig．9 Standard profile of rectangles tank installation

5 新型U(矩)型槽施工技術(shù)優(yōu)勢

(1)新型U(矩)型槽長度2 000 mm，是傳統(tǒng)渠道防滲結(jié)構(gòu)U形、梯形槽長度500 mm的4倍。型號多，配套構(gòu)件三通、四通、彎頭、陡坡、變徑、取水口、蓋板和止水條等齊全，組件配套安裝方便、簡單，施工速度更加快捷。

(2)新型U(矩)型槽施工機械化程度高、速度快，施工程序簡便易行，土方開挖、回填量大量減少，質(zhì)量容易控制。

(3)新型U(矩)型槽施工所需機械簡單、人力資源少，該技術(shù)省時省工，可減少工程造價。具有較高的性價比。符合現(xiàn)代化大水利建設(shè)發(fā)展需求。

6 結(jié)束語

為解決U型槽傳統(tǒng)施工技術(shù)對預(yù)制新型U(矩)型槽推廣應(yīng)用的瓶頸限制，本文重點介紹了新型U(矩)型槽新的施工技術(shù)。該技術(shù)所需的主要施工機械設(shè)備包括農(nóng)用運輸車和挖掘機。農(nóng)用運輸車選用大馬力適合田間運輸?shù)哪z輪農(nóng)用車，將U(矩)型槽運至安裝地點。根據(jù)工程實際情況，選用一定型號的挖掘機，將原來挖斗換裝上特制的新挖斗，新挖斗外形為三角形，挖斗寬度不小于2 200 mm。對應(yīng)的工藝流程主要涉及施工準備、渠底砂墊層鋪設(shè)、粘接遇水膨脹止水膠條、吊裝新型U(矩)型槽、回填、檢驗及驗收等。通過本文對新型U(矩)型槽施工技術(shù)探討，為今后新型U(矩)型槽產(chǎn)品推廣應(yīng)用提供技術(shù)參考。

［1］馬 剛，蔡圣兵．農(nóng)田水利中混凝土U型防滲渠工程技術(shù)的推廣和應(yīng)用［J］．農(nóng)田水利，2009，47(2):48．

［2］邵文華，劉鳳林．U型槽防凍害的有效措施［J］．吉林水利，2004，12(4):35-36．

［3］錢善琪．U型渠—高濃度輸送渠槽的最佳形態(tài)［J］．水利學(xué)報，1993，26(4):70-74．

［4］張德才．“U”型混凝土槽在小農(nóng)水重點縣項目中的應(yīng)用［J］．甘肅農(nóng)業(yè)，2012(19):98-99．

［5］王海霞．“U”型混凝土預(yù)制槽在渠道防滲襯砌工程中的應(yīng)用［J］．水利水電建設(shè)，2013(5):57-58．

［6］周任榮．混凝土預(yù)制U型槽在大型灌區(qū)末級渠系防滲襯砌中的施工與質(zhì)量控制［J］．農(nóng)業(yè)科技與信息，2011(4):10-11．

［7］李光正．砼U型槽預(yù)制件在山區(qū)引水溝渠建設(shè)中的應(yīng)用［J］．云南農(nóng)業(yè)，1997(12):15．

［8］張柱興．輸水渠道建設(shè)中預(yù)制U型槽應(yīng)用分析［J］．廣東科技，2012，10(19):120-121．

［9］呂祖云，伍春平，蔡衛(wèi)東．小型灌溉渠道U型槽襯砌斷面規(guī)格選定［J］．中國農(nóng)村水利水電，2011(1):100-101．

［10］楊 琴，農(nóng)華智．機制U型混凝土塊渠道防滲技術(shù)問題的探討［J］．珠江現(xiàn)代建設(shè)，2003(5):15-16．

［11］王瑞琪，朱躍進，陳孝周．混凝土U型渠槽預(yù)制新工藝及其配套機械［J］．浙江水利科技，1993(1):35-39．

［12］黃志剛 劉淑珍 白桂華．U型槽防滲渠工程施工技術(shù)［J］．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010(17):264．

［13］黃 勇．混凝土U型防滲渠在農(nóng)田技術(shù)的應(yīng)用［J］．科技向?qū)В?010(30):23-24．

［14］李晨明．混凝土預(yù)制“U”形槽在渠道防滲工程中的應(yīng)用［J］．湖南水利水電，2012(5):7-9．

［15］陳億忠，吳紹明．U形槽渠道施工技術(shù)要求［J］．廣東水利水電，2009(7):47-48．

［16］鄭海平，鄭鴻輝，簡洪明．U型渠的施工方法［J］．河南水利與南水北調(diào)，2009(12):76-77．