渠道防渗新型U(矩)型槽施工技术探讨

刘道维，孙景路，张 滨

(黑龙江省季节冻土区工程冻土重点实验室黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨150080)

随着新农村建设的开展及节能、环保、提升生产力成为迫切的需要，在农田渠道体系中推广混凝土U型防渗渠工程，可以有效发挥地农田水利设施的效益［1］。U型槽结构形式在水利工程中广泛的被采用，尤其是中小型闸、坝、涵洞、渡槽和跌水等，进出口连接段多采用这种结构形式［2］。U型渠槽是综合水力、工程经济、固相输送和占地少等因素的最佳形态［3］。随着U型混凝土槽预制机等生产机械的开发，使其又具有了生产效率高、造价低廉、质量可靠和省工省料等优点［4］。针对土渠存在问题，在临泽灌区节水改造工程项目实施中，斗、农、毛渠大量采用了U型混凝土预制槽防渗衬砌技术，取得了显著的经济效益、生态效益和社会效益。因此，应用和推广U型混凝土预制槽防渗衬砌技术十分适宜且很有必要［5］。近年来在湖南省桃花江灌区农业综合水价改革及节水灌溉工程建设中，末级渠系(斗渠、农渠)多采用混凝土预制U型槽渠道衬砌，在施工过程中减少了混凝土用量与损耗，取得了较好的防渗效果，提高了水资源的利用率，达到了节水灌溉的目的［6］。

混凝土U形槽预制件是20世纪90年代开发出来的一种供农业输水沟道建设需要的特殊产品［7］。通过预制U型槽的建设及应用，使得输水渠道自身的社会效益与经济效益能够得到最大限度的发挥，这从某种程度上来说也证实了预制U型槽在输水渠道建设中的重要地位，及其所发挥的关键意义［8］。因为U型槽可采用预制装配式施工，且具有良好的防渗效果、水力性能及抗外力性能等优点。因此目前在小型灌溉渠道的防渗衬砌中应用较多［9］，我国已把渠道防渗衬砌作为农业节水灌溉的一种最主要的工程措施［10］。混凝土U型渠道因比矩形和梯形等具有更多的优点而被广泛应用。其缺点是易受气候、地形和地质条件、地下水位、灌溉放水、能源和交通等限制，给混凝土U型现浇渠道的推广带来影响［11-13］。近年来，在我国的农业开发及末级渠道改造项目中得到了大规模的推广。但混凝土预制U型槽防渗工程的质量及应用效果的优劣，很大程度上取决于混凝土U型槽施工安装［14］。安装U形槽渠道是机制U形砼构件应用于工程实践的一个重要环节，安装质量的好坏直接影响到机制混凝土U形槽构件的应用效果［15］。因此要将U型渠施工好，掌握其施工过程及施工技术，显得十分重要［16］。

传统的U型槽在施工过程中存在工序复杂，安装配套不够合理，施工速度慢，施工质量难以控制等缺点，因此，本文结合以上问题开展了相关方面的改进与完善，使其施工工艺更趋于合理。

1 新型U(矩)型槽技术参数

新型预制混凝土 U(矩)型槽混凝土指标C50F300，产品示意图如图1所示，技术参数见表1。

图1 产品界面示意图Fig．1 Product interface sketch

表1 新型U(矩)型槽技术参数Tab．1 New type U(moment)technical parameters

2 新型U(矩)型槽施工机械技术

新型U(矩)型槽所需的主要施工机械设备包括农用运输车和挖掘机。根据工程实际情况，选用一定型号的挖掘机，将原来挖斗换装上特制的新挖斗，新挖斗外形为三角形，挖斗宽度不小于2 200 mm。

3 新型U(矩)型槽施工流程

新型U(矩)型槽灌溉渠道防渗工程施工流程:施工准备→土方开挖、填筑→验槽→渠底砂垫层铺设→新型U(矩)型槽运至现场→粘接遇水膨胀止水胶条→砂垫层铺筑高程复核→吊装新型U(矩)型槽→回填构件两侧土方、夯实、整形→新型U(矩)型槽外观检测、放水检验→交工验收。

4 施工方法步骤

(1)按设计要求进行施工放线如图2所示。

(2)挖掘机开挖回填整形如图3和图4所示(主要控制渠地高程)，渠线开槽底宽为构件外宽g+20 cm，深度按照渠底线下底板厚度加10 cm，平均开挖深度估算为构件高度(c+f)×1/2+10 cm。

(3)水稳层处理:水稳层宽度为渠底开挖宽度，厚度为5～10 cm。如有防冻胀要求，在水稳层下铺设10～20 cm砂砾石垫层。

(4)将混凝土构件运至安装现场。

(5)混凝土构件单侧安装遇水膨胀止水橡胶。

(6)采用挖掘机作为吊装机械，配合4个人工进行机械操作、定线及定位摆放拼接，如图5～7所示，构件连接处用木方支撑，防止构件连接处错位。

(7)采用挖掘机或铲车回填构件两侧土方、夯实、整形。渠道两侧回填土与渠顶一平，双侧侧向宽度为每侧20～40 cm，外坡按1∶0．5至格田面如图8和图9所示。

(8)拆卸支撑木方。

(9)如有行人交通和生态通道要求，在矩型槽上铺设盖板。

(10)验收竣工。

图2 渠道施工放线Fig．2 Channel lofting

图3 渠道整形Fig．3 Channel plastic

图4 渠道整形Fig．4 Channel plastic

图5 混凝土构件吊装Fig．5 Component assembly

图6 混凝土构件吊装Fig．6 Component assembly

图7 混凝土构件连接处定位Fig．7 Component joint positioning

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

图9 矩型槽安装标准断面图Fig．9 Standard profile of rectangles tank installation

5 新型U(矩)型槽施工技术优势

(1)新型U(矩)型槽长度2 000 mm，是传统渠道防渗结构U形、梯形槽长度500 mm的4倍。型号多，配套构件三通、四通、弯头、陡坡、变径、取水口、盖板和止水条等齐全，组件配套安装方便、简单，施工速度更加快捷。

(2)新型U(矩)型槽施工机械化程度高、速度快，施工程序简便易行，土方开挖、回填量大量减少，质量容易控制。

(3)新型U(矩)型槽施工所需机械简单、人力资源少，该技术省时省工，可减少工程造价。具有较高的性价比。符合现代化大水利建设发展需求。

6 结束语

为解决U型槽传统施工技术对预制新型U(矩)型槽推广应用的瓶颈限制，本文重点介绍了新型U(矩)型槽新的施工技术。该技术所需的主要施工机械设备包括农用运输车和挖掘机。农用运输车选用大马力适合田间运输的胶轮农用车，将U(矩)型槽运至安装地点。根据工程实际情况，选用一定型号的挖掘机，将原来挖斗换装上特制的新挖斗，新挖斗外形为三角形，挖斗宽度不小于2 200 mm。对应的工艺流程主要涉及施工准备、渠底砂垫层铺设、粘接遇水膨胀止水胶条、吊装新型U(矩)型槽、回填、检验及验收等。通过本文对新型U(矩)型槽施工技术探讨，为今后新型U(矩)型槽产品推广应用提供技术参考。

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