預(yù)制混凝土U型槽技術(shù)在渠道防滲改造工程中的應(yīng)用

田貴海

（山西省晉中市水利建筑工程總公司 山西晉中030600）

渠道防滲改造是灌區(qū)提高水利用系數(shù)、實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水的主要方法之一。預(yù)制混凝土U 型槽渠道工程因其具有施工簡易，進(jìn)度快，采用機(jī)械施工工效高，速度快，質(zhì)量好，整體性強(qiáng)且便于管理，投資少，能節(jié)約土地資源等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛推廣使用。

瀟河灌區(qū)是大型自流灌區(qū)，目前雖然已經(jīng)基本完成干、支渠道防滲改造工程，但到農(nóng)田的“最后一公里”仍未打通，仍普遍存在斗渠及配套建筑物年久失修、部分斗渠開豁嚴(yán)重、水利用系數(shù)較低等突出問題，嚴(yán)重影響到受益區(qū)農(nóng)民的灌溉需求。為灌區(qū)繼續(xù)大力發(fā)展節(jié)水灌溉創(chuàng)造更好的條件，首先對其灌區(qū)內(nèi)使用頻率高、施工條件好的近城、張慶、褚村斗渠進(jìn)行了防滲改造。經(jīng)過2011年度的投資建設(shè)，目前已完成8.049 km 的斗渠防滲改造，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。在日常施工中的總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，希望對以后預(yù)制混凝土U 型槽渠道防滲施工提供借鑒。

1 本次渠道防滲改造主要設(shè)計(jì)參數(shù)

渠道采用鋪筑預(yù)制混凝土U 型槽防滲。預(yù)制U型槽規(guī)格分為D100、D80、D70、D50 四種型號，混凝土強(qiáng)度等級C20，抗凍標(biāo)號F150，抗?jié)B標(biāo)號W4。

2 U 型槽的制作

預(yù)制程序?yàn)?安裝機(jī)械并調(diào)試——備原材料——混凝土拌和——成型機(jī)壓制U 型槽——脫模放置——取墊板灑水養(yǎng)護(hù)——碼垛。

2.1 預(yù)制機(jī)械

設(shè)備采用LZYC-2 型多功能混凝土構(gòu)件成型機(jī)。采用高幅振動、液壓成型原理，構(gòu)件振動后當(dāng)即脫模、立式養(yǎng)護(hù)。實(shí)踐證明采用此預(yù)制機(jī)械生產(chǎn)的U 型槽表面光滑、尺寸準(zhǔn)確，密實(shí)度高。

2.2 混凝土配合比試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的混凝土各項(xiàng)指標(biāo)、生產(chǎn)機(jī)具的工藝條件、原材料含水情況，由具有水利資質(zhì)的試驗(yàn)室進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)。

水泥采用42.5 普通硅酸鹽水泥，石子采用5 mm碎石，砂子采用中粗砂，外加劑采用FJ 型引氣減水劑，水采用飲用水。

2.3 U 型槽制作

混凝土采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制。工人首先把墊鐵放入成型機(jī)模頭內(nèi)，其次往模頭填拌合料，再次開動機(jī)器擠壓振動，脫模后用專用小車運(yùn)送至場地內(nèi)立式養(yǎng)護(hù)。3 人臺時可產(chǎn)30～60 件。所產(chǎn)構(gòu)件要保證外光內(nèi)實(shí)，尺寸準(zhǔn)確，無變形現(xiàn)象。

2.4 養(yǎng)生及碼垛

構(gòu)件脫模后8 h 進(jìn)行噴水覆蓋養(yǎng)生，24 h 取墊鐵進(jìn)行碼垛（碼垛不易超過2 層），碼垛后采用塑料布進(jìn)行覆蓋，連續(xù)養(yǎng)護(hù)14 d。

3 U 型槽的運(yùn)輸

運(yùn)輸目前主要采用叉車裝，人工卸，用機(jī)動三輪車直接運(yùn)至已挖好的施工渠段。由于U 型槽為曲面組成，構(gòu)件相對較薄，應(yīng)力容易集中，裝卸、運(yùn)輸過程中易受力不均勻，容易造成構(gòu)件的斷裂破損，因此在搬運(yùn)過程中要特別注意輕搬輕放，運(yùn)輸過程中擠緊，防止互相磕碰，盡可能減少構(gòu)件受傷。

4 U 型槽的安裝

U 型槽渠道施工工序?yàn)?確定渠道中線——清基——測量放樣——土方挖填——基槽開挖——安裝U 型槽預(yù)制件——砂漿勾縫——回填中粗砂——養(yǎng)護(hù)——交付使用。

4.1 確定渠道中線、清基

原有渠道由于運(yùn)行沖刷導(dǎo)致不順直，施工之前要根據(jù)設(shè)計(jì)渠道走向確定渠道中心線，然后放出清基范圍線。

清基采用反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行，對渠道施工區(qū)域內(nèi)的草皮、樹根等雜物進(jìn)行清理，并對坑洞進(jìn)行人工分層夯填。

4.2 測量放樣、土方挖填

施工前根據(jù)各個毛渠的需水水位，確定出各段斗渠的渠頂高程，然后分層放樣出各層填筑邊線，然后進(jìn)行土方填筑。

采用1 m3反鏟挖掘機(jī)與14 t 振動碾配合水平分層碾壓填筑。松鋪厚度、碾壓速度、遍數(shù)根據(jù)碾壓試驗(yàn)方案確定的參數(shù)進(jìn)行施工。每層填土夯實(shí)后，按規(guī)范要求進(jìn)行環(huán)刀取樣試驗(yàn)，測出填土的干密度；達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度后，方能進(jìn)行上一層的施工。

填筑到設(shè)計(jì)渠道頂高程后，放樣渠道開挖中心線，采用80 型反鏟挖掘機(jī)配專用挖斗進(jìn)行粗挖施工。

渠道粗挖完成后，在開挖完成的渠道中按照設(shè)計(jì)尺寸每隔8 m 砌筑兩塊U 型槽，并以此為標(biāo)準(zhǔn)，掛米絲從上到下精修基槽。基槽開挖允許偏差控制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

4.3 砌筑U 型槽、砂漿勾縫

在驗(yàn)收合格的基槽上，澆筑25 cm 寬、5 cm 厚的C10 細(xì)石混凝土作為墊層，安裝時按照設(shè)計(jì)高程線間隔8 m 精確安放U 型槽，并在兩側(cè)通過掛米絲控制渠頂線順直，然后從下游依次進(jìn)行砌筑，U 型槽之間要預(yù)留2 cm 寬的縫隙。

鋪砌后的渠道斷面經(jīng)驗(yàn)收合格后，清理干凈U 型槽間的接縫，先涂水泥漿一道，再用1∶2 的水泥砂漿勾平縫。勾縫應(yīng)把砂漿填滿、壓平、抹光。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，渠道每隔4 m 設(shè)置一道伸縮縫，采用瀝青麻繩填縫。

4.4 養(yǎng)護(hù)

施工完畢后進(jìn)行灑水并覆蓋塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于7 d。

5 施工中應(yīng)注意的問題

1）要嚴(yán)把原材料關(guān)，要對所有進(jìn)場材料進(jìn)行檢測試驗(yàn)，合格后方可投入使用。

2）為確保構(gòu)件變形控制在允許范圍內(nèi)，預(yù)制場地務(wù)必要平整；模具要采用制造尺寸滿足設(shè)計(jì)要求的鋼模，鋼模厚度要保證模具不變形，并且要定期校對尺寸；墊鐵要平整無變形。

3）土基穩(wěn)定渠道才能穩(wěn)定，不變形。要做到土基穩(wěn)定，必須嚴(yán)格控制土方填筑質(zhì)量。首先要認(rèn)真做好清基工作，清基范圍內(nèi)的雜物要清理徹底，樹坑、墳?zāi)沟瓤佣匆煤细裢亮戏謱雍惶?，其次要?yán)格按照碾壓參數(shù)進(jìn)行施工，做好過程檢測工作。

4）U 型槽渠道勾縫不僅影響渠道外觀質(zhì)量，更重要的是嚴(yán)重影響到防滲效果。因此要特別注意勾縫質(zhì)量的控制，首先清縫必須徹底、干凈，其次勾縫砂漿必須擠壓密實(shí)。

完工后的渠道要及時移交運(yùn)行單位，加強(qiáng)運(yùn)行管理。

6 工程效果分析

經(jīng)受益區(qū)幾年的運(yùn)行比較分析，混凝土U 型槽渠道具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn):

1）防滲效果顯著。U 型渠道具有整體性強(qiáng)的特征，因而防滲效果明顯。通過對張慶片區(qū)已完工渠道運(yùn)行觀測分析，U 型槽防滲渠道的水利用系數(shù)可達(dá)到0.98，而未襯砌的還不足0.8。

2）施工方便，節(jié)約土地，降低投入。U 型槽渠道的水力條件好，過水?dāng)嗝嫘。_口相對梯形渠道小。因此，節(jié)約了土地的使用面積，減少了挖填工程量。

3）渠道糙率系數(shù)小，水力條件好，過水能力大。混凝土U 槽渠道在過水時，渠道的流速較快，攜帶沙石的能力較強(qiáng)，渠道淤積少。

4）渠道整體性能強(qiáng)，能較好的克服渠道的凍脹破壞。凍脹破壞程度僅為梯形渠道的1/4～1/3，當(dāng)凍脹力較強(qiáng)時，混凝土U 型槽將會整體上抬，解凍后多數(shù)會自動復(fù)位。在灌區(qū)幾年冬澆運(yùn)行中，未發(fā)現(xiàn)因凍脹等原因而產(chǎn)生裂縫或破壞。

5）便于后期維修管理?；炷罸 型槽襯砌渠道整修堤岸、清淤、除草等運(yùn)行維護(hù)的工作量大大降低，較梯形渠道節(jié)省維修勞動力60%～70%。

通過灌區(qū)幾年來的運(yùn)行，防滲渠道有效地降低了渠道輸水損失，渠內(nèi)淤積減少，渠道凍脹程度較低，維保成本減少，得到受益村的高度認(rèn)可，為灌區(qū)下一步末級渠道改造積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。