預制裝配式U型砼渠道制作及安裝施工技術研究

孫 敏

(安徽省宣城市涇縣水務局，安徽涇縣 242500)

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預制裝配式U型砼渠道制作及安裝施工技術研究

孫 敏

(安徽省宣城市涇縣水務局，安徽涇縣 242500)

針對近年來水資源短缺、土渠輸水浪費現象嚴重的實際情況，提出在涇縣推廣末級渠道預制混凝土 U 型防滲工程建設。闡述了預制裝配式U型砼渠道的優點及施工要求，以涇縣境內的多個采用U型砼渠道的農田水利工程項目示范片為例，分析采用裝配式U型砼渠道后所取得的社會效益和經濟效益，從根本上緩解了涇縣農業用水緊張局面，具有良好的推廣應用前景。

節水灌溉；預制；砼U型渠道；施工工藝

近年來，由于水資源短缺，節水型灌溉工程蓬勃發展，在自流灌區和提水灌區中，對渠道進行防滲襯砌是節水型灌溉的一種重要措施。工廠化生產的裝配式砼U型構件具有質量便于控制、制作安排便于協調、安裝維修便利、施工速度快、工期短等特點，使用和掌握該項技術對于農田渠道的建設、改造是一種較佳方式。目前涇縣境內的多個小型農田水利工程項目建設都采用了這種形式的渠道進行農業灌溉，收效甚佳。筆者就預制裝配式U型砼渠道的制作、安裝結合有關工程的實際使用情況進行分析研究。

1　防滲渠道的形式

防滲渠道通常采用漿砌塊石、干砌塊石、現澆砼護面及砼預制，從斷面形式上分，常見的有梯形、矩形、U形3種，其中U型砼渠道斷面由于它接近最佳斷面，因此具有過水能力大、占地少、受力條件好、工程造價低、可減少90%以上的滲漏損失等優點?，F行U型砼渠道施工有現場澆筑、滑模襯砌機施工和預制U型構件安裝施工3種方法。實踐證明，用預制構件安裝U型渠道的施工方法具有施工便利、速度快、質量易控制、造價低等突出優點，是較為合理的渠道防滲方式。

2　預制U型砼渠道的優點及涇縣預制裝配式U型砼構件型號

2.1預制U型砼渠道的優點①造價低。據計算，U型渠道比同流量梯形渠道造價低1/3，比石砌矩形渠道造價降低2/3。②節約土地。U型渠道比梯形渠道節省土地1/4～1/6。③工期可控?？梢蕴崆邦A制，突擊安裝，避免了灌溉與施工的矛盾。④質量可控。砼構件的內在質量、外觀質量、幾何尺寸都可以經檢驗后再用于工程，可以生產中施行中間檢查驗收手段，有效地控制了砼質量。 ⑤便于安裝。砼構件分塊制作組合安裝，重量減輕，破損量小；便于彎道施工，便于“渠道搬家”，便于維修更換，運行幾年后如遇構件損壞，可進行局部更換，而不影響整體工程的質量和美觀。

2.2涇縣預制裝配式U型砼構件型號涇縣小型農田水利工程所用預制裝配式U型砼構件是利用水利部推薦的山東高密亞盛機械廠成套機械制作而成，UD40、UD60采用整U，UD80、UD100、UD120 、UD140采用1/2U，長度均為0.5 m，這樣減輕了單塊構件的重量，從而方便了運輸與施工，減少破損量，具體尺寸如表1所示。

表1涇縣預制裝配式U型砼構件型號

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

規格Size渠深Depthofchannel∥cm渠口寬Widthofoutfall∥cm板厚Thicknessofplating∥cm上傾角Uppertilting∥°D4040443.56D6054664.07D8064884.58D100751105.09D120901325.510D1401051546.511

3　U型砼渠道分塊構件制作工藝及操作要點

U型砼渠道分塊構件制作工藝流程：采購合格的原材料→確定配合比→原材料加水拌合→振動擠壓成型→養護→運至施工地點。使用預制構件制作U型砼渠道，生產的產品在外觀質量、幾何尺寸、砼密實度、強度上均應達到規范要求。U型砼渠道預制構件的一般生產工藝程序及注意事項如下：①配合比選擇。經過多次實際試驗，選擇最佳配合比(重量比)為水泥∶碎石∶細砂：水= 1∶2.50∶2.17∶0.46，嚴格控制水灰比和骨料合泥量等。②材料拌合。從以上水灰比可見，屬于干硬性砼，故拌合機采用強制式砼攪拌機，材料重量誤差不超過5%。③振動擠壓成型。專用機械生產的原理是振動加立式擠壓，確保混凝土的密實度。④養護。確保草包覆蓋灑水養護3 d以上。⑤構件制作的同時，嚴格按規定取樣做試塊檢驗砼強度以便及時調整生產過程。⑥裝車時應放直相互靠緊，避免碰撞損壞。

4　砼U型渠道安裝施工技術

砼U型渠道安裝施工是預制U型砼構件應用于工程實踐的一個重要環節，其安裝施工質量直接影響到砼U型渠道的應用效果。對此，根據涇縣小型農田水利工程實際應用的一些體會，將砼U型渠道安裝施工工序技術要點歸納為填土碾壓、開挖U形槽、安裝填縫、修整堤頂坡4部分組成。

4.1填土碾壓由構件安裝而成的砼U型渠道其基礎的密實度是渠道壽命的重要影響因素，因此填土碾壓質量不可忽視，尤其對沉降較大不易固結的原基礎土壤(如砂卵石、泥砂等)必須確保填土碾壓質量，所填土壤對黏性土要求干容重1.55，對壤土及沙土干容重1.65，填土碾壓高度一般要求至渠深的3/4處，這樣即節省了碾壓方量，又便于安裝，剩余土方待安裝結束后再填平壓實。填土碾壓時，除應保證密實度外還要注意頂面平整，符合測量數據，以確保渠槽開挖準確。

4.2開挖U形槽①標中心線。②放點測量，點距一般在20～30 m。③初挖，根據放好的中心線和測好的高程，確定初步開挖的寬度和深度，一般掌握兩邊各留10 cm左右。④放樣架精工修理，樣架一般放在測點處，以便準確控制高程，兩樣架之間從上而下掛線精修，直至挖出渠槽，實際土槽的上口寬度比設計渠道略寬，一般留有4～10 cm間隙以利安裝。

4.3安裝填縫①打底漿。安裝前，在砼構件的底部先鋪設4 cm左右M5低標號水泥砂漿，性同墊層，作用是使構件底部與基礎接觸密實。②安裝構件(地下水位較高地區可考慮適當鋪設反濾層)。安裝構件最重要的是掌握上口兩邊線的平直，其次是表面平整，接縫均勻，位置放準后要用墊塊在背面把構件墊穩。③填縫。填縫分結構縫和伸縮縫2種，結構縫的橫縫可按錯縫布置或對縫布置，縫寬2.2～3.0 cm，采用粗砂M10半干硬性漿料人工搗實后勾平縫。勾縫前應將板縫掏凈，勾縫應飽滿壓實壓光，同時做好養護工作。仲縮縫每隔5 m一道，應上下貫通，下部采用瀝青砂漿或PT膠泥填實，上部1 cm采用砂漿勾平縫。④背面灌砂。構件背面一般都有間隙，為確保填縫密實，采用細砂填充，填后用水灌實，這是保證渠道質量的又一重要措施。

4.4修整堤頂堤坡堤頂填筑應在填縫材料基本凝固后進行，堤頂寬度視現場定，最小不得小于60 cm，填筑壓實時不可重夯，如果渠道帶路最好堤頂不要和路面一樣高，或高或低均可，以防機動車壓壞渠道。

5　預制砼構件施工的U型渠道效益分析

在同等流量下將U形斷面和梯形斷面所用工程量進行比較，列表如表2、表3所示。

表2　梯形渠道斷面參數選用

表3　梯形、U型砼渠道工程量對比

注：按1 000 m計算長度，土方挖填斷面土方平衡，自實系數1.3；梯形、U型渠頂均為60 cm，均未計算墊層和防滲膜；渠道采用同一縱坡，同一糙率；“降低”一行的單位為%。

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效益分析通過比較可以看出，同樣流速下預制混凝土 U 型渠道比梯形渠道具有開挖斷面小節約土地、材料少節約成本、安裝便捷等優點。同時U 型渠道流速快，防滲效果好，可節省水量、縮短灌溉周期，保證農田灌溉率，且其挾砂能力強，在夏季時可利用含砂量大的洪水進行灌溉，既可解決全縣水資源不足的問題，又可利用泥砂中所含有機物和各種肥料元素，增加土壤肥力，提高作物產量。根據涇縣近年來多個小型農田水利示范片中預制混凝土 U 型渠道使用情況，經計算每1 000 m防滲渠道可節省占地 0.2 hm2。

5.2經濟效益2015年完工的涇縣涇川鎮小型農田水利重點縣工程項目區面積 220 hm2，區內采用裝配式預制混凝土

U 型渠道 11 km，當年投資 180 萬元。 根據調查，U 型渠道配套后減少滲漏損失因而能合理及時灌溉，1 hm2水稻平均可增產 475 kg，每年可節約用水 20 萬 m3，可用以多種植的土地約 2.2 hm2，按1 hm2平均收益 9 000 元計算，年增加收益 2 萬元。根據調查推算，年效益合計 40.3 萬元，總投資 180 萬元，投資回收年限為 4.5 年，而 U 型渠的使用壽命為 20 年，經濟效益相當可觀。

6　結語

我國水資源嚴重匱乏，農業節水灌溉技術仍未得到很好的普及利用，而渠道防滲工程面廣量大，研究防滲形式、防滲材料以及施工方法、施工機具對提高防滲工程質量、延長使用壽命、降低工程造價以及對發展節水型灌溉工程具有重大的現實意義。預制U型砼構件的研制使用，實現了農田水利工程砼構件工廠化生產，為農田水利工程采用預制砼構件施工開創了先例。該研究就預制砼構件施工的U型渠道的優點及施工方法進行了簡單的討論，預制裝配式U型砼渠道的開發和推廣是砼防滲渠道施工和節水灌溉技術的又一成果，具有顯著的經濟和社會效益。

[1] 水利部農村水利司，水利部農田灌溉研究所.節水灌溉技術規范：SL207—98[S].北京：中國水利水電出版社，1998.

[2] 中華人民共和國水利部.灌溉與排水工程設計規范：GB50288—99[S].北京：中國計劃出版社，1999.

[3] 陜西省水利電力勘測設計研究院.灌溉與排水渠系建筑物設計規范：SL482—2011[S].北京：中國水利水電出版社，2011.

[4] 中華人民共和國水利部.水利工程水利計算規范：SL104—2015[S].北京：中國水利水電出版社，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

孫敏(1970- )，女，安徽涇縣人，工程師，從事小型農田水利研究。

2016-05-03

S 27

A

0517-6611(2016)18-263-02