预制装配式U型砼渠道制作及安装施工技术研究

孙 敏

(安徽省宣城市泾县水务局，安徽泾县 242500)



预制装配式U型砼渠道制作及安装施工技术研究

孙 敏

(安徽省宣城市泾县水务局，安徽泾县 242500)

针对近年来水资源短缺、土渠输水浪费现象严重的实际情况，提出在泾县推广末级渠道预制混凝土 U 型防渗工程建设。阐述了预制装配式U型砼渠道的优点及施工要求，以泾县境内的多个采用U型砼渠道的农田水利工程项目示范片为例，分析采用装配式U型砼渠道后所取得的社会效益和经济效益，从根本上缓解了泾县农业用水紧张局面，具有良好的推广应用前景。

节水灌溉；预制；砼U型渠道；施工工艺

近年来，由于水资源短缺，节水型灌溉工程蓬勃发展，在自流灌区和提水灌区中，对渠道进行防渗衬砌是节水型灌溉的一种重要措施。工厂化生产的装配式砼U型构件具有质量便于控制、制作安排便于协调、安装维修便利、施工速度快、工期短等特点，使用和掌握该项技术对于农田渠道的建设、改造是一种较佳方式。目前泾县境内的多个小型农田水利工程项目建设都采用了这种形式的渠道进行农业灌溉，收效甚佳。笔者就预制装配式U型砼渠道的制作、安装结合有关工程的实际使用情况进行分析研究。

1　防渗渠道的形式

防渗渠道通常采用浆砌块石、干砌块石、现浇砼护面及砼预制，从断面形式上分，常见的有梯形、矩形、U形3种，其中U型砼渠道断面由于它接近最佳断面，因此具有过水能力大、占地少、受力条件好、工程造价低、可减少90%以上的渗漏损失等优点。现行U型砼渠道施工有现场浇筑、滑模衬砌机施工和预制U型构件安装施工3种方法。实践证明，用预制构件安装U型渠道的施工方法具有施工便利、速度快、质量易控制、造价低等突出优点，是较为合理的渠道防渗方式。

2　预制U型砼渠道的优点及泾县预制装配式U型砼构件型号

2.1预制U型砼渠道的优点①造价低。据计算，U型渠道比同流量梯形渠道造价低1/3，比石砌矩形渠道造价降低2/3。②节约土地。U型渠道比梯形渠道节省土地1/4～1/6。③工期可控。可以提前预制，突击安装，避免了灌溉与施工的矛盾。④质量可控。砼构件的内在质量、外观质量、几何尺寸都可以经检验后再用于工程，可以生产中施行中间检查验收手段，有效地控制了砼质量。 ⑤便于安装。砼构件分块制作组合安装，重量减轻，破损量小；便于弯道施工，便于“渠道搬家”，便于维修更换，运行几年后如遇构件损坏，可进行局部更换，而不影响整体工程的质量和美观。

2.2泾县预制装配式U型砼构件型号泾县小型农田水利工程所用预制装配式U型砼构件是利用水利部推荐的山东高密亚盛机械厂成套机械制作而成，UD40、UD60采用整U，UD80、UD100、UD120 、UD140采用1/2U，长度均为0.5 m，这样减轻了单块构件的重量，从而方便了运输与施工，减少破损量，具体尺寸如表1所示。

表1泾县预制装配式U型砼构件型号

Table 1Model number of prefabricated U type concrete in Jing County

规格Size渠深Depthofchannel∥cm渠口宽Widthofoutfall∥cm板厚Thicknessofplating∥cm上倾角Uppertilting∥°D4040443.56D6054664.07D8064884.58D100751105.09D120901325.510D1401051546.511

3　U型砼渠道分块构件制作工艺及操作要点

U型砼渠道分块构件制作工艺流程：采购合格的原材料→确定配合比→原材料加水拌合→振动挤压成型→养护→运至施工地点。使用预制构件制作U型砼渠道，生产的产品在外观质量、几何尺寸、砼密实度、强度上均应达到规范要求。U型砼渠道预制构件的一般生产工艺程序及注意事项如下：①配合比选择。经过多次实际试验，选择最佳配合比(重量比)为水泥∶碎石∶细砂：水= 1∶2.50∶2.17∶0.46，严格控制水灰比和骨料合泥量等。②材料拌合。从以上水灰比可见，属于干硬性砼，故拌合机采用强制式砼搅拌机，材料重量误差不超过5%。③振动挤压成型。专用机械生产的原理是振动加立式挤压，确保混凝土的密实度。④养护。确保草包覆盖洒水养护3 d以上。⑤构件制作的同时，严格按规定取样做试块检验砼强度以便及时调整生产过程。⑥装车时应放直相互靠紧，避免碰撞损坏。

4　砼U型渠道安装施工技术

砼U型渠道安装施工是预制U型砼构件应用于工程实践的一个重要环节，其安装施工质量直接影响到砼U型渠道的应用效果。对此，根据泾县小型农田水利工程实际应用的一些体会，将砼U型渠道安装施工工序技术要点归纳为填土碾压、开挖U形槽、安装填缝、修整堤顶坡4部分组成。

4.1填土碾压由构件安装而成的砼U型渠道其基础的密实度是渠道寿命的重要影响因素，因此填土碾压质量不可忽视，尤其对沉降较大不易固结的原基础土壤(如砂卵石、泥砂等)必须确保填土碾压质量，所填土壤对黏性土要求干容重1.55，对壤土及沙土干容重1.65，填土碾压高度一般要求至渠深的3/4处，这样即节省了碾压方量，又便于安装，剩余土方待安装结束后再填平压实。填土碾压时，除应保证密实度外还要注意顶面平整，符合测量数据，以确保渠槽开挖准确。

4.2开挖U形槽①标中心线。②放点测量，点距一般在20～30 m。③初挖，根据放好的中心线和测好的高程，确定初步开挖的宽度和深度，一般掌握两边各留10 cm左右。④放样架精工修理，样架一般放在测点处，以便准确控制高程，两样架之间从上而下挂线精修，直至挖出渠槽，实际土槽的上口宽度比设计渠道略宽，一般留有4～10 cm间隙以利安装。

4.3安装填缝①打底浆。安装前，在砼构件的底部先铺设4 cm左右M5低标号水泥砂浆，性同垫层，作用是使构件底部与基础接触密实。②安装构件(地下水位较高地区可考虑适当铺设反滤层)。安装构件最重要的是掌握上口两边线的平直，其次是表面平整，接缝均匀，位置放准后要用垫块在背面把构件垫稳。③填缝。填缝分结构缝和伸缩缝2种，结构缝的横缝可按错缝布置或对缝布置，缝宽2.2～3.0 cm，采用粗砂M10半干硬性浆料人工捣实后勾平缝。勾缝前应将板缝掏净，勾缝应饱满压实压光，同时做好养护工作。仲缩缝每隔5 m一道，应上下贯通，下部采用沥青砂浆或PT胶泥填实，上部1 cm采用砂浆勾平缝。④背面灌砂。构件背面一般都有间隙，为确保填缝密实，采用细砂填充，填后用水灌实，这是保证渠道质量的又一重要措施。

4.4修整堤顶堤坡堤顶填筑应在填缝材料基本凝固后进行，堤顶宽度视现场定，最小不得小于60 cm，填筑压实时不可重夯，如果渠道带路最好堤顶不要和路面一样高，或高或低均可，以防机动车压坏渠道。

5　预制砼构件施工的U型渠道效益分析

在同等流量下将U形断面和梯形断面所用工程量进行比较，列表如表2、表3所示。

表2　梯形渠道断面参数选用

表3　梯形、U型砼渠道工程量对比

注：按1 000 m计算长度，土方挖填断面土方平衡，自实系数1.3；梯形、U型渠顶均为60 cm，均未计算垫层和防渗膜；渠道采用同一纵坡，同一糙率；“降低”一行的单位为%。

Note：Length was calculated according to 1000 m.As for earthwork balance of earth excavation section，self-compacting coefficient was 1.3.Trapezoid and U type channel tops were both 60 cm，without calculating the subcrust and impermeable membrane.The same longitudinal slope and roughness factor were adopted for the channel.Reduction unit of a row was %.

5.1效益分析通过比较可以看出，同样流速下预制混凝土 U 型渠道比梯形渠道具有开挖断面小节约土地、材料少节约成本、安装便捷等优点。同时U 型渠道流速快，防渗效果好，可节省水量、缩短灌溉周期，保证农田灌溉率，且其挟砂能力强，在夏季时可利用含砂量大的洪水进行灌溉，既可解决全县水资源不足的问题，又可利用泥砂中所含有机物和各种肥料元素，增加土壤肥力，提高作物产量。根据泾县近年来多个小型农田水利示范片中预制混凝土 U 型渠道使用情况，经计算每1 000 m防渗渠道可节省占地 0.2 hm2。

5.2经济效益2015年完工的泾县泾川镇小型农田水利重点县工程项目区面积 220 hm2，区内采用装配式预制混凝土

U 型渠道 11 km，当年投资 180 万元。 根据调查，U 型渠道配套后减少渗漏损失因而能合理及时灌溉，1 hm2水稻平均可增产 475 kg，每年可节约用水 20 万 m3，可用以多种植的土地约 2.2 hm2，按1 hm2平均收益 9 000 元计算，年增加收益 2 万元。根据调查推算，年效益合计 40.3 万元，总投资 180 万元，投资回收年限为 4.5 年，而 U 型渠的使用寿命为 20 年，经济效益相当可观。

6　结语

我国水资源严重匮乏，农业节水灌溉技术仍未得到很好的普及利用，而渠道防渗工程面广量大，研究防渗形式、防渗材料以及施工方法、施工机具对提高防渗工程质量、延长使用寿命、降低工程造价以及对发展节水型灌溉工程具有重大的现实意义。预制U型砼构件的研制使用，实现了农田水利工程砼构件工厂化生产，为农田水利工程采用预制砼构件施工开创了先例。该研究就预制砼构件施工的U型渠道的优点及施工方法进行了简单的讨论，预制装配式U型砼渠道的开发和推广是砼防渗渠道施工和节水灌溉技术的又一成果，具有显著的经济和社会效益。

[1] 水利部农村水利司，水利部农田灌溉研究所.节水灌溉技术规范：SL207—98[S].北京：中国水利水电出版社，1998.

[2] 中华人民共和国水利部.灌溉与排水工程设计规范：GB50288—99[S].北京：中国计划出版社，1999.

[3] 陕西省水利电力勘测设计研究院.灌溉与排水渠系建筑物设计规范：SL482—2011[S].北京：中国水利水电出版社，2011.

[4] 中华人民共和国水利部.水利工程水利计算规范：SL104—2015[S].北京：中国水利水电出版社，2015.

Fabrication and Installation Technique of Prefabricated U Type Concrete Channel

SUN Min

(Jing County Water Supplies Bureau, Jing County, Anhui 242500)

According to the actual situation of water resources shortage and water waste of earth canal in recent years, prefabricated U type concrete channel should be popularized in Jing County. The advantages and construction requirements of prefabricated U type concrete channel were elaborated. With the demonstration zone of irrigation and water conservancy project using U type concrete channel in Jing County as the case, the social and economical benefits after using U type concrete channel were analyzed, which could relieve the tense situation of agricultural water use in Jing County, and had good popularization and application prospects.

Water-saving irrigation; Prefabrication; U type concrete channel; Construction technology

孙敏(1970- )，女，安徽泾县人，工程师，从事小型农田水利研究。

2016-05-03

S 27

A

0517-6611(2016)18-263-02