预制混凝土U型槽技术在渠道防渗改造工程中的应用

田贵海

（山西省晋中市水利建筑工程总公司 山西晋中030600）

渠道防渗改造是灌区提高水利用系数、实现高效节水的主要方法之一。预制混凝土U 型槽渠道工程因其具有施工简易，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，能节约土地资源等优点而被广泛推广使用。

潇河灌区是大型自流灌区，目前虽然已经基本完成干、支渠道防渗改造工程，但到农田的“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、部分斗渠开豁严重、水利用系数较低等突出问题，严重影响到受益区农民的灌溉需求。为灌区继续大力发展节水灌溉创造更好的条件，首先对其灌区内使用频率高、施工条件好的近城、张庆、褚村斗渠进行了防渗改造。经过2011年度的投资建设，目前已完成8.049 km 的斗渠防渗改造，取得了良好的经济和社会效益。在日常施工中的总结了一些经验，希望对以后预制混凝土U 型槽渠道防渗施工提供借鉴。

1 本次渠道防渗改造主要设计参数

渠道采用铺筑预制混凝土U 型槽防渗。预制U型槽规格分为D100、D80、D70、D50 四种型号，混凝土强度等级C20，抗冻标号F150，抗渗标号W4。

2 U 型槽的制作

预制程序为:安装机械并调试——备原材料——混凝土拌和——成型机压制U 型槽——脱模放置——取垫板洒水养护——码垛。

2.1 预制机械

设备采用LZYC-2 型多功能混凝土构件成型机。采用高幅振动、液压成型原理，构件振动后当即脱模、立式养护。实践证明采用此预制机械生产的U 型槽表面光滑、尺寸准确，密实度高。

2.2 混凝土配合比试验

根据设计要求的混凝土各项指标、生产机具的工艺条件、原材料含水情况，由具有水利资质的试验室进行混凝土配合比试验。

水泥采用42.5 普通硅酸盐水泥，石子采用5 mm碎石，砂子采用中粗砂，外加剂采用FJ 型引气减水剂，水采用饮用水。

2.3 U 型槽制作

混凝土采用强制式搅拌机拌制。工人首先把垫铁放入成型机模头内，其次往模头填拌合料，再次开动机器挤压振动，脱模后用专用小车运送至场地内立式养护。3 人台时可产30～60 件。所产构件要保证外光内实，尺寸准确，无变形现象。

2.4 养生及码垛

构件脱模后8 h 进行喷水覆盖养生，24 h 取垫铁进行码垛（码垛不易超过2 层），码垛后采用塑料布进行覆盖，连续养护14 d。

3 U 型槽的运输

运输目前主要采用叉车装，人工卸，用机动三轮车直接运至已挖好的施工渠段。由于U 型槽为曲面组成，构件相对较薄，应力容易集中，装卸、运输过程中易受力不均匀，容易造成构件的断裂破损，因此在搬运过程中要特别注意轻搬轻放，运输过程中挤紧，防止互相磕碰，尽可能减少构件受伤。

4 U 型槽的安装

U 型槽渠道施工工序为:确定渠道中线——清基——测量放样——土方挖填——基槽开挖——安装U 型槽预制件——砂浆勾缝——回填中粗砂——养护——交付使用。

4.1 确定渠道中线、清基

原有渠道由于运行冲刷导致不顺直，施工之前要根据设计渠道走向确定渠道中心线，然后放出清基范围线。

清基采用反铲挖掘机进行，对渠道施工区域内的草皮、树根等杂物进行清理，并对坑洞进行人工分层夯填。

4.2 测量放样、土方挖填

施工前根据各个毛渠的需水水位，确定出各段斗渠的渠顶高程，然后分层放样出各层填筑边线，然后进行土方填筑。

采用1 m3反铲挖掘机与14 t 振动碾配合水平分层碾压填筑。松铺厚度、碾压速度、遍数根据碾压试验方案确定的参数进行施工。每层填土夯实后，按规范要求进行环刀取样试验，测出填土的干密度；达到设计压实度后，方能进行上一层的施工。

填筑到设计渠道顶高程后，放样渠道开挖中心线，采用80 型反铲挖掘机配专用挖斗进行粗挖施工。

渠道粗挖完成后，在开挖完成的渠道中按照设计尺寸每隔8 m 砌筑两块U 型槽，并以此为标准，挂米丝从上到下精修基槽。基槽开挖允许偏差控制在规范允许范围之内。

4.3 砌筑U 型槽、砂浆勾缝

在验收合格的基槽上，浇筑25 cm 宽、5 cm 厚的C10 细石混凝土作为垫层，安装时按照设计高程线间隔8 m 精确安放U 型槽，并在两侧通过挂米丝控制渠顶线顺直，然后从下游依次进行砌筑，U 型槽之间要预留2 cm 宽的缝隙。

铺砌后的渠道断面经验收合格后，清理干净U 型槽间的接缝，先涂水泥浆一道，再用1∶2 的水泥砂浆勾平缝。勾缝应把砂浆填满、压平、抹光。

根据设计要求，渠道每隔4 m 设置一道伸缩缝，采用沥青麻绳填缝。

4.4 养护

施工完毕后进行洒水并覆盖塑料薄膜进行养护，养护时间不少于7 d。

5 施工中应注意的问题

1）要严把原材料关，要对所有进场材料进行检测试验，合格后方可投入使用。

2）为确保构件变形控制在允许范围内，预制场地务必要平整；模具要采用制造尺寸满足设计要求的钢模，钢模厚度要保证模具不变形，并且要定期校对尺寸；垫铁要平整无变形。

3）土基稳定渠道才能稳定，不变形。要做到土基稳定，必须严格控制土方填筑质量。首先要认真做好清基工作，清基范围内的杂物要清理彻底，树坑、坟墓等坑洞要用合格土料分层夯填，其次要严格按照碾压参数进行施工，做好过程检测工作。

4）U 型槽渠道勾缝不仅影响渠道外观质量，更重要的是严重影响到防渗效果。因此要特别注意勾缝质量的控制，首先清缝必须彻底、干净，其次勾缝砂浆必须挤压密实。

完工后的渠道要及时移交运行单位，加强运行管理。

6 工程效果分析

经受益区几年的运行比较分析，混凝土U 型槽渠道具有以下明显的优点:

1）防渗效果显著。U 型渠道具有整体性强的特征，因而防渗效果明显。通过对张庆片区已完工渠道运行观测分析，U 型槽防渗渠道的水利用系数可达到0.98，而未衬砌的还不足0.8。

2）施工方便，节约土地，降低投入。U 型槽渠道的水力条件好，过水断面小，开口相对梯形渠道小。因此，节约了土地的使用面积，减少了挖填工程量。

3）渠道糙率系数小，水力条件好，过水能力大。混凝土U 槽渠道在过水时，渠道的流速较快，携带沙石的能力较强，渠道淤积少。

4）渠道整体性能强，能较好的克服渠道的冻胀破坏。冻胀破坏程度仅为梯形渠道的1/4～1/3，当冻胀力较强时，混凝土U 型槽将会整体上抬，解冻后多数会自动复位。在灌区几年冬浇运行中，未发现因冻胀等原因而产生裂缝或破坏。

5）便于后期维修管理。混凝土U 型槽衬砌渠道整修堤岸、清淤、除草等运行维护的工作量大大降低，较梯形渠道节省维修劳动力60%～70%。

通过灌区几年来的运行，防渗渠道有效地降低了渠道输水损失，渠内淤积减少，渠道冻胀程度较低，维保成本减少，得到受益村的高度认可，为灌区下一步末级渠道改造积累了宝贵经验。