简述U型渠衬砌的施工方法

王 力

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

1 U型渠性能简述

U形断面渠道采用底部为半圆或弧形、上部为一定倾角直线段的断面形式，与梯形断面渠道相比，具有流速分布均匀，近似最佳水力断面，流速较快，改善了防渗衬砌渠道膨胀变形分布的不均匀性，且渠底有一定的反拱作用，可以减轻冻害，减少裂缝和错台现象。

山西省新绛县作为2013年全国小农水改造重点县，广泛应用了U型渠进行旧渠改造，本文以新绛县古交灌区D600渠为例，论述U型渠衬砌的施工方法，该渠道断面图见图1。

图1 D600混凝土U型渠断面

2 U型渠衬砌的施工方法

U型渠施工主要分为5个工序：①清基、夯实；②土方回填、夯实；③U型槽开挖；④混凝土衬砌；⑤渠道断面整修。

2.1 清基、夯实

本工程以旧渠改造为重点，首先采用60型挖机把原渠道上混凝土板全部清除，农用三轮车运走，将开挖工程区域内的树根、杂草、垃圾、废渣和其他障碍物清除掉。把原渠道里外两侧草根之类的杂物清除出去，清基20 cm，拿铲斗夯实。

2.2 土方回填、夯实

回填的土方必须做回填碾压试验，回填碾压试验的主要内容为：选择最优含水量下的土料最大干容重，并绘制含水量及干容重关系曲线，根据所确定的压实度指标再进行工地施工现场的回填试验，从而选择最终的压实机械及相应的压实参数，以便在实际施工中能更好地掌握回填的施工工艺。试验得出最佳含水率，合格后采用，在回填土料挖运过程中，要密切注意其含水量，含水量不合格的土料绝对不允许装车运输。如果因自然降雨而导致土料的含水量增加而远远超出最优含水量时，应及时对土料进行翻晒，待其含水量达到或接近最优含水量后，方可装车运输。土场放置一台30装载机，5台农用三轮车进行拉土，配合一台60型小型反铲挖掘机进行摊铺，农用三轮车从土场装土直接开到需要回填的U型渠处，采用进占的方法倒土，见挖机在渠道前面，倒完一车挖机进行摊铺后用铲斗进行夯实，依次类推，为加快施工进度，渠道依地势100 m左右修筑1个回车台，D60渠深60 cm，为保证渠线顺直，一般回填要比实际高出5cm，即回填65cm。为保证工程质量，分两层填筑，一次30～35cm，分层碾压，分层填筑。

2.3 U型槽开挖

土方回填完成后，测量人员采用全站仪或者经纬仪放线，为了使渠线美观,在不影响使用的前提下渠线尽量要形成一直线，每隔25m打一木桩，洒白灰作为U型渠的边线，测量好高程后进行开挖，开挖分为两步：第一步采用小挖机换小斗（斗宽60 cm）进行开挖，挖机开挖时顺着白灰线进行开挖，挖机开挖完成后进行下一步（每100 m为一段）；第二步开挖采用人工精修，测量人员采用水准仪在边桩上放高程,并做好记录，告知带班技术人员进行现场指导开挖，首先用Ф8的圆钢做一到三个U型渠的模型，见图2。

图2 D60渠模型图

工人把两个模型间距3m放入已开挖过的渠道内，从高程桩上定好高程，拉好工程线依照模型修整，修整好后测量人员对高程进行复测，防止倒坡发生，全部合格后，进行下一段土模精修，土模精修完成后要及时洒水养护，防止干裂，为下一步混凝土衬砌做准备。混凝土衬砌前要保证精修土模完成200 m以上。

2.4 混凝土衬砌

2.4.1 U型机构造

混凝土衬砌采用渠道U型机衬砌 ，U型机靠一个动力实现自动行走，自动下料，自动振捣，收边压顶一次成型。主要由以下几部分组成前部分为料斗，地锚，钢丝绳，中部为柴油机，偏心激振器，离合器，减速器，卷扬机，后部为拖模，压顶修边器，水平仪。柴油机通过皮带连接到偏心激振器和离合器上，离合器另一端连接减速器带动卷扬机实现行走，偏心激振器实现振捣，拖模和压顶修边器将振捣好的混凝土一次成型。U型机的外观见图3。

U型渠混凝土方量小，改造渠道的位置比较分散，故不能单独建混凝土拌和站，采用小型滚筒式搅拌机，混凝土材料水泥、石子、砂子、水均要符合配合比规定的数值，混凝土拌和后应迅速运至浇筑地点，运输中不应有分离、漏浆和严重泌水现象。本工程所有混凝土的运输全部采用农用三轮车进行运输，农用三轮车应时常保持清洁，以免影响混凝土拌和物质量。混凝土入仓时应防止离析。

图3 U型机外型

2.4.2 U型机入位

U型机用挖机或装载机吊入已修整好的土模内，距前方50～100 m处打入地锚，把U型机的钢丝绳通过挂钩挂到地锚的滑轮挂钩上。

2.4.3 衬砌

调整好U型机水平后踩下离合器，发动枈油机，三轮车把拌和好的混凝土运到U型机边上开始衬砌。U型机上配备三人，三轮车上配备三人，负责往U型机料斗内铲料，其中一人负责开机械和看水平仪，U型机必须保持水平，否则渠身厚度不一，两边压沿不在同一高度。可以通过一侧压土袋的方法解决。其余两人一边一人负责两边渠邦，U型机衬砌速度的快慢则通过油门和离合器进行控制，大约每分钟50～60 cm。U型渠3m要留一道伸缩缝，人工用铁锹垂直于渠中心线铲一条宽为2cm、厚3cm的伸缩缝。

2.4.4 收面、压沿

因U型机衬砌过水断面为毛面，需要水泥浆抹面，当U型机衬砌过20 m后，进行混凝土收面、压沿，伸缩缝填充，用5cm宽、2cm厚、95cm长的木板两根，间距大约为6m，两块木板并排放置，用工程线一头绑住两根木板的一端，另一根工程线根据渠口宽度（71.4cm)处把两块木板绑在一起，两块木板用工程线连接，连接好后，一块木板放入渠道一头，另一块放入渠道另一头，把工程线绷紧把木板定位，重新测量木板的两根线距离是否为渠口宽度，如不在则需要调整，调整好后把木板定位，则可以通过工程线对渠线各渠身进行检验，用两个泥抹子垂直90°沿渠线向下游走，一手压住上压沿，一手轻拍。渠身调整也类似渠口线调整方法，渠口线调整完成后把木板、工程线撤掉，用不小于衬砌混凝土的砂浆进行抹面，人工拌和好砂浆后，用铁锹铲到渠口压沿处，顺渠身向下倒，人工用两个泥抹子垂直90°，一个平放在压沿上，另一个则垂直压沿顺着渠道下游行走，渠身则用人工用泥抹子进行抹面，反复抹两次，伸缩缝处用1：1：4的沥青砂浆灌注，压沿采用长2m、宽5cm的铝合金空心板放在压沿上，量好尺寸，沿着外侧划线，把多余混凝土清除干净。渠底用抹子收面后用扫帚稍微扫一下即可，完成后大概15min后用塑料薄膜覆盖，防止水分蒸发过快引起混凝土干裂。

2.5 渠道断面修整

根据设计图纸整修渠道断面，渠道两侧压沿各向外回填50 cm土，根据地形条件按1:1坡采用人工修整,电夯夯实，分层回填。

3 要点控制

1）回填的土方必须为含水量合适的土，干则压不实，回填的土方必须压实，否则过水后将出现不均匀沉降，影响使用。

2）渠口线尽量要保持直线，但因地形所限，不能形成直线的弧度一定要平滑过度。

3）U型机衬砌时必须保持水平，否则渠身厚度不一，两边压沿不在同一高度。

4）混凝土衬砌一定要振捣密实，速度不能过快，否则容易塌坍。

4 结语

U型渠占地面积少，一般较梯形断面渠道节省渠道占地1/2左右.由于渠口窄，可节省土地，减少挖填土方量。U型渠施工简易，进度快，采用机械施工工效高，速度快，质量好，整体性强，且便于管理，投资少。