新型裝配式渠槽在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

劉志軍

（東港市水資源服務(wù)中心，遼寧丹東 118300）

早在1993 年，我國就將農(nóng)田水利裝配式建筑物技術(shù)作為國家級科技成果重點(diǎn)推廣技術(shù)，表明我國開始注重水利工程領(lǐng)域中裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的探究與應(yīng)用。經(jīng)過20 多年的探索和實(shí)踐，我國在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究方面取得了一定的進(jìn)展：1）基于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)農(nóng)田工程裝配式建筑物，研發(fā)出了新型復(fù)合板材與高溫壓制等比較先進(jìn)的技術(shù)；2）從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、材料使用、安裝方法、質(zhì)量控制等層面出發(fā)，研發(fā)了一種新型的農(nóng)田裝配式涵閘等［1］。闡述新型裝配式渠槽涉及的各種材料、結(jié)構(gòu)、模具、相關(guān)施工技術(shù)與質(zhì)量控制策略，旨在為人們更好地將新型裝配式渠槽應(yīng)用到農(nóng)業(yè)農(nóng)田水利工程中提供必要的參考。

1 新型裝配式渠槽的相關(guān)材料

針對材料的選用，應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)節(jié)能、資源綜合利用的原則，選擇綠色環(huán)保、具備良好物理力學(xué)性能的材料。橡膠纖維混凝土是一個(gè)很好的選擇，該材料是在普通混凝土材料的基礎(chǔ)上，依據(jù)一定比例加入纖維、橡膠集料，待其凝結(jié)硬化以后，即可獲得的一種工程復(fù)合材料。其中橡膠顆粒的加入可改善混凝土的脆性，使之在外荷載作用下具備更佳的延展性和更強(qiáng)的抗沖擊能力、防滲性能等，而聚丙烯纖維則能夠顯著增強(qiáng)混凝土的阻裂性能和韌性［2］。橡膠集料與聚丙烯纖維的合理混合使用，可實(shí)現(xiàn)揚(yáng)長避短，獲得更加顯著應(yīng)用優(yōu)勢。同時(shí)，橡膠可取代天然砂，有效減輕資源與環(huán)境壓力，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的作用。另外，橡膠纖維混凝土能夠較好地適用于小型渠系裝配式建筑物，規(guī)范農(nóng)業(yè)農(nóng)田建設(shè)并推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

在橡膠纖維混凝土的性能研究中，劉松岸等對其基本力學(xué)性能與耐久性進(jìn)行試驗(yàn)，具體涉及抗凍、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及劈裂抗拉強(qiáng)度等試驗(yàn)，了解橡膠參量、聚丙烯纖維參量、橡膠粒徑會對這一材料性能產(chǎn)生的影響，明確橡膠纖維混凝土的最優(yōu)配合比，即165 kg·m-3的水、371 kg·m-3的水泥、747 kg·m-3的混合砂、1075 kg·m-3的碎石、6.2 kg·m-3的減水劑、10%橡膠顆粒、0.9 kg·m-3的聚丙烯纖維［3］。

2 新型裝配式渠槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對新型裝配式渠槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括以下4個(gè)方面。1）最優(yōu)斷面選擇“半圓形+直線段”的形式，外傾角為12°，直線段高度是半圓形直徑的1/2，渠槽制作長度是1.5 m。2）拼接選擇新型止水連接型式，包括止水槽、渠槽、橡膠止水條、套環(huán)、拼接縫填料及尼龍銷等。該止水連接型式的結(jié)構(gòu)比較簡單，造價(jià)較低，具備較強(qiáng)的抗變形能力，可保證渠道橫向連接的整體性。3）渠槽一端設(shè)置了承插孔與止水槽，另一端只設(shè)置承插孔，需將承插控放置到渠道端部截面底部的兩端，且內(nèi)部放置套環(huán)，還需將橡膠止水條填充到止水槽內(nèi)部。在渠槽建設(shè)過程中，使用2個(gè)尼龍銷分布放置到承插孔之中，以此實(shí)現(xiàn)各渠槽之間的連接，這一過程中需要注意銷子和兩渠槽承插孔頂部預(yù)留適當(dāng)?shù)目障叮覍⑵唇涌p填料填充到空隙之中。4）套環(huán)端部與中后部需要安裝一個(gè)凸起薄片，以此增加與混凝土的握裹力，而將橡膠止水條填充到止水槽中，待遇水膨脹后，能有效填充拼縫之間的空隙，獲得顯著的止水效果。建筑物之間可用承插孔兩端分別插入尼龍銷進(jìn)行有效連接，而渠槽承插孔與銷子必須預(yù)留適當(dāng)?shù)目障叮源藵M足渠槽的縱向變形要求，還能避免銷子與建筑物的接觸；通過將柔性拼接縫填料填充到渠槽間的空隙中，可有效改善渠槽之間由于基礎(chǔ)沉降而造成的豎向變形問題。

3 新型裝配式渠槽的模具生產(chǎn)與制作

針對新型裝配式渠槽的模具生產(chǎn)與制作，相關(guān)部門需結(jié)合農(nóng)業(yè)農(nóng)田水利工程的具體需求，對裝配式渠槽的生產(chǎn)模具進(jìn)行合理設(shè)計(jì)與制作，其中渠槽生產(chǎn)工藝如圖1所示。其中關(guān)于模板清理和組裝：1）借助鋼絲刷、灰刀等工具對模板表面雜物進(jìn)行清理干凈；2）在模板內(nèi)部刷上脫模劑，確保均勻、無積液，模具的規(guī)格和質(zhì)量必須滿足相關(guān)規(guī)范和要求；3）使用銷釘或是螺栓來進(jìn)行模具的組裝，確保模具各項(xiàng)指標(biāo)控制在合理范圍之內(nèi)［4］。關(guān)于鋼筋綁扎，相關(guān)人員需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙開展相關(guān)工作，采用花扣或是兜口方式來對鋼筋骨架邊緣進(jìn)行綁扎，其中要確保綁扎的牢固性，提高其抗變形能力等。關(guān)于混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)，要對模具、鋼筋、預(yù)埋件等進(jìn)行嚴(yán)格檢查，只有確保符合澆筑條件后，才能夠進(jìn)行混凝土澆筑，嚴(yán)格控制澆筑時(shí)間，待完成澆筑后，需要使用塑料抹子進(jìn)行粗磨平，并運(yùn)用定制養(yǎng)護(hù)罩來做好養(yǎng)護(hù)工作。關(guān)于脫模與調(diào)運(yùn)，待混凝土強(qiáng)度大于等于設(shè)計(jì)75%時(shí)，即可進(jìn)行脫模工作，然后進(jìn)行吊運(yùn)作業(yè)。

圖1 渠槽生產(chǎn)工藝

4 新型裝配式渠槽的施工方法

針對新型裝配式渠槽的施工方法，具體涉及6 個(gè)方面。

4.1 填土碾壓

在進(jìn)行渠道填方作業(yè)時(shí)，需要清理干凈槽底，填土碾壓高度必須到渠道深度的3/4 處，這樣能夠確保安裝工作更加簡便；待完成安裝作業(yè)后，需要整理填平剩余的部分土方，而在填土壓平過程中，必須確保頂面的平整性，保證渠槽開挖的合理性。

4.2 基槽開挖

相關(guān)人員需要對斷面尺寸與高度進(jìn)行科學(xué)把控，確保基底面的設(shè)計(jì)坡降，而在土方開挖前，需要合理放開挖線，依據(jù)開挖線進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)，注意不可出現(xiàn)超挖情況。

4.3 鋪設(shè)安裝

在基槽每30～50 m 處需要在其側(cè)面布置高程控制樁，各高程控制樁之間還需合理設(shè)置控制線，對U 型渠平面與側(cè)邊進(jìn)行嚴(yán)格控制，規(guī)范鋪設(shè)素混凝土墊層或是碎石，在基槽內(nèi)放置混凝土U 型槽，并確保混凝土U 型渠側(cè)面和控制線保持在同一水平面上。

4.4 注膠嵌縫

使用刷子、鋼絲刷等工具清理干凈縫內(nèi)雜物，并通過適當(dāng)?shù)拇蚰ヅc修補(bǔ)，確保縫面的平整性，然后將不粘紙條粘貼到縫口兩側(cè)的混凝土表面，避免后續(xù)防嵌填的密封膠涂到混凝土表面而影響到外觀。使用600 mL 的大容量施膠槍進(jìn)行注膠，并用刮刀刮抹，在這一過程中，需要確?？p隙要填滿、壓平、磨光，待密封材料表面干固化7 d 后，做好靜水試驗(yàn)［5］。

4.5 土方回填

待結(jié)束渠道注水試驗(yàn)后，需要進(jìn)行土方回填，這一過程中需要對分層厚度進(jìn)行科學(xué)把控，由施工人員采用自制木進(jìn)行夯實(shí)，注意回填土不可含有雜物、易碎易腐蝕物質(zhì)等，且回填土的含水量必須符合最佳含水量要求，若含水量過多，需進(jìn)行翻拌晾曬；若含水量較少，需灑水補(bǔ)充。

4.6 壓頂鋪設(shè)

即采用現(xiàn)澆砼、磚砌、預(yù)制混凝土條等壓頂方式，嚴(yán)格按照圖紙尺寸要求進(jìn)行壓頂施工作業(yè)，壓頂鋪設(shè)必須確保勾縫飽滿、無滲漏問題、接口對齊且表面平整。

5 新型裝配式渠槽的質(zhì)量控制策略

在農(nóng)業(yè)農(nóng)田水利工程建設(shè)過程中，為確保新型裝配式渠道施工質(zhì)量符合水利工程的質(zhì)量要求，必須做好質(zhì)量檢測工作，即需在采用內(nèi)外壓破壞試驗(yàn)的同時(shí)，采用模型試驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)規(guī)范與渠槽構(gòu)建施工現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)來對預(yù)制渠槽與相關(guān)構(gòu)件尺寸、外觀進(jìn)行嚴(yán)格檢測，確保新型裝配式渠槽中的預(yù)制薄壁混凝土構(gòu)建不僅符合強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，還能夠具備良好的抗外荷載能力及防滲能力。同時(shí)，由于當(dāng)前我國小型渠系水利工程裝配式建筑應(yīng)用時(shí)間較短，缺乏成熟的技術(shù)體系和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這就導(dǎo)致裝配式建筑工程質(zhì)量相對較低，為改變這一問題，相關(guān)專業(yè)人士需要切實(shí)做好農(nóng)田水利工程項(xiàng)目建設(shè)工作，從農(nóng)業(yè)農(nóng)田水利工程的具體特征與發(fā)展需求，提出一套適合農(nóng)田水利領(lǐng)域的裝配式評價(jià)體系，進(jìn)一步規(guī)范農(nóng)田水利工程中新型裝配式渠槽的應(yīng)用，促進(jìn)農(nóng)田水利工程的現(xiàn)代化發(fā)展。

6 結(jié)語

面對日益嚴(yán)峻的水資源緊缺、環(huán)境污染問題，我國提出了“節(jié)能減排、綠色環(huán)保”的發(fā)展理念，并頒布了一系列的政策，要求各領(lǐng)域積極響應(yīng)這一號召，而農(nóng)業(yè)農(nóng)田生產(chǎn)也不例外。農(nóng)業(yè)農(nóng)田生產(chǎn)過程中需要消耗大量的水資源，加上各種因素的影響，我國農(nóng)業(yè)農(nóng)田生產(chǎn)中存在較為嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)問題。為能更好地解決這一問題，我國農(nóng)村各地區(qū)開始大力建設(shè)農(nóng)田水利工程，新型裝配式渠槽逐步應(yīng)用到農(nóng)田水利領(lǐng)域之中，以期實(shí)現(xiàn)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。