預(yù)制裝配式U型砼渠道制作及安裝施工技術(shù)研究

孫 敏

(安徽省宣城市涇縣水務(wù)局，安徽涇縣 242500)

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預(yù)制裝配式U型砼渠道制作及安裝施工技術(shù)研究

孫 敏

(安徽省宣城市涇縣水務(wù)局，安徽涇縣 242500)

針對近年來水資源短缺、土渠輸水浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重的實(shí)際情況，提出在涇縣推廣末級渠道預(yù)制混凝土 U 型防滲工程建設(shè)。闡述了預(yù)制裝配式U型砼渠道的優(yōu)點(diǎn)及施工要求，以涇縣境內(nèi)的多個采用U型砼渠道的農(nóng)田水利工程項(xiàng)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(jīng)濟(jì)效益，從根本上緩解了涇縣農(nóng)業(yè)用水緊張局面，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

節(jié)水灌溉；預(yù)制；砼U型渠道；施工工藝

近年來，由于水資源短缺，節(jié)水型灌溉工程蓬勃發(fā)展，在自流灌區(qū)和提水灌區(qū)中，對渠道進(jìn)行防滲襯砌是節(jié)水型灌溉的一種重要措施。工廠化生產(chǎn)的裝配式砼U型構(gòu)件具有質(zhì)量便于控制、制作安排便于協(xié)調(diào)、安裝維修便利、施工速度快、工期短等特點(diǎn)，使用和掌握該項(xiàng)技術(shù)對于農(nóng)田渠道的建設(shè)、改造是一種較佳方式。目前涇縣境內(nèi)的多個小型農(nóng)田水利工程項(xiàng)目建設(shè)都采用了這種形式的渠道進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，收效甚佳。筆者就預(yù)制裝配式U型砼渠道的制作、安裝結(jié)合有關(guān)工程的實(shí)際使用情況進(jìn)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(xiàn)澆砼護(hù)面及砼預(yù)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(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)行U型砼渠道施工有現(xiàn)場澆筑、滑模襯砌機(jī)施工和預(yù)制U型構(gòu)件安裝施工3種方法。實(shí)踐證明，用預(yù)制構(gòu)件安裝U型渠道的施工方法具有施工便利、速度快、質(zhì)量易控制、造價低等突出優(yōu)點(diǎn)，是較為合理的渠道防滲方式。

2　預(yù)制U型砼渠道的優(yōu)點(diǎn)及涇縣預(yù)制裝配式U型砼構(gòu)件型號

2.1預(yù)制U型砼渠道的優(yōu)點(diǎn)①造價低。據(jù)計(jì)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(jié)約土地。U型渠道比梯形渠道節(jié)省土地1/4～1/6。③工期可控。可以提前預(yù)制，突擊安裝，避免了灌溉與施工的矛盾。④質(zhì)量可控。砼構(gòu)件的內(nèi)在質(zhì)量、外觀質(zhì)量、幾何尺寸都可以經(jīng)檢驗(yàn)后再用于工程，可以生產(chǎn)中施行中間檢查驗(yàn)收手段，有效地控制了砼質(zhì)量。 ⑤便于安裝。砼構(gòu)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(yùn)行幾年后如遇構(gòu)件損壞，可進(jìn)行局部更換，而不影響整體工程的質(zhì)量和美觀。

2.2涇縣預(yù)制裝配式U型砼構(gòu)件型號涇縣小型農(nóng)田水利工程所用預(yù)制裝配式U型砼構(gòu)件是利用水利部推薦的山東高密亞盛機(jī)械廠成套機(jī)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(gòu)件的重量，從而方便了運(yùn)輸與施工，減少破損量，具體尺寸如表1所示。

表1涇縣預(yù)制裝配式U型砼構(gòu)件型號

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

規(guī)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(gòu)件制作工藝及操作要點(diǎn)

U型砼渠道分塊構(gòu)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(yǎng)護(hù)→運(yùn)至施工地點(diǎn)。使用預(yù)制構(gòu)件制作U型砼渠道，生產(chǎn)的產(chǎn)品在外觀質(zhì)量、幾何尺寸、砼密實(shí)度、強(qiáng)度上均應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求。U型砼渠道預(yù)制構(gòu)件的一般生產(chǎn)工藝程序及注意事項(xiàng)如下：①配合比選擇。經(jīng)過多次實(shí)際試驗(yàn)，選擇最佳配合比(重量比)為水泥∶碎石∶細(xì)砂：水= 1∶2.50∶2.17∶0.46，嚴(yán)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(jī)采用強(qiáng)制式砼攪拌機(jī)，材料重量誤差不超過5%。③振動擠壓成型。專用機(jī)械生產(chǎn)的原理是振動加立式擠壓，確保混凝土的密實(shí)度。④養(yǎng)護(hù)。確保草包覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)3 d以上。⑤構(gòu)件制作的同時，嚴(yán)格按規(guī)定取樣做試塊檢驗(yàn)砼強(qiáng)度以便及時調(diào)整生產(chǎn)過程。⑥裝車時應(yīng)放直相互靠緊，避免碰撞損壞。

4　砼U型渠道安裝施工技術(shù)

砼U型渠道安裝施工是預(yù)制U型砼構(gòu)件應(yīng)用于工程實(shí)踐的一個重要環(huán)節(jié)，其安裝施工質(zhì)量直接影響到砼U型渠道的應(yīng)用效果。對此，根據(jù)涇縣小型農(nóng)田水利工程實(shí)際應(yīng)用的一些體會，將砼U型渠道安裝施工工序技術(shù)要點(diǎn)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(gòu)件安裝而成的砼U型渠道其基礎(chǔ)的密實(shí)度是渠道壽命的重要影響因素，因此填土碾壓質(zhì)量不可忽視，尤其對沉降較大不易固結(jié)的原基礎(chǔ)土壤(如砂卵石、泥砂等)必須確保填土碾壓質(zhì)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(jié)省了碾壓方量，又便于安裝，剩余土方待安裝結(jié)束后再填平壓實(shí)。填土碾壓時，除應(yīng)保證密實(shí)度外還要注意頂面平整，符合測量數(shù)據(jù)，以確保渠槽開挖準(zhǔn)確。

4.2開挖U形槽①標(biāo)中心線。②放點(diǎn)測量，點(diǎn)距一般在20～30 m。③初挖，根據(jù)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(diǎn)處，以便準(zhǔn)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(shí)際土槽的上口寬度比設(shè)計(jì)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(gòu)件的底部先鋪設(shè)4 cm左右M5低標(biāo)號水泥砂漿，性同墊層，作用是使構(gòu)件底部與基礎(chǔ)接觸密實(shí)。②安裝構(gòu)件(地下水位較高地區(qū)可考慮適當(dāng)鋪設(shè)反濾層)。安裝構(gòu)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(zhǔn)后要用墊塊在背面把構(gòu)件墊穩(wěn)。③填縫。填縫分結(jié)構(gòu)縫和伸縮縫2種，結(jié)構(gòu)縫的橫縫可按錯縫布置或?qū)p布置，縫寬2.2～3.0 cm，采用粗砂M10半干硬性漿料人工搗實(shí)后勾平縫。勾縫前應(yīng)將板縫掏凈，勾縫應(yīng)飽滿壓實(shí)壓光，同時做好養(yǎng)護(hù)工作。仲縮縫每隔5 m一道，應(yīng)上下貫通，下部采用瀝青砂漿或PT膠泥填實(shí)，上部1 cm采用砂漿勾平縫。④背面灌砂。構(gòu)件背面一般都有間隙，為確保填縫密實(shí)，采用細(xì)砂填充，填后用水灌實(shí)，這是保證渠道質(zhì)量的又一重要措施。

4.4修整堤頂?shù)唐碌添斕钪?yīng)在填縫材料基本凝固后進(jìn)行，堤頂寬度視現(xiàn)場定，最小不得小于60 cm，填筑壓實(shí)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(jī)動車壓壞渠道。

5　預(yù)制砼構(gòu)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(jìn)行比較，列表如表2、表3所示。

表2　梯形渠道斷面參數(shù)選用

表3　梯形、U型砼渠道工程量對比

注：按1 000 m計(jì)算長度，土方挖填斷面土方平衡，自實(shí)系數(shù)1.3；梯形、U型渠頂均為60 cm，均未計(jì)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(yù)制混凝土 U 型渠道比梯形渠道具有開挖斷面小節(jié)約土地、材料少節(jié)約成本、安裝便捷等優(yōu)點(diǎn)。同時U 型渠道流速快，防滲效果好，可節(jié)省水量、縮短灌溉周期，保證農(nóng)田灌溉率，且其挾砂能力強(qiáng)，在夏季時可利用含砂量大的洪水進(jìn)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(jī)物和各種肥料元素，增加土壤肥力，提高作物產(chǎn)量。根據(jù)涇縣近年來多個小型農(nóng)田水利示范片中預(yù)制混凝土 U 型渠道使用情況，經(jīng)計(jì)算每1 000 m防滲渠道可節(jié)省占地 0.2 hm2。

5.2經(jīng)濟(jì)效益2015年完工的涇縣涇川鎮(zhèn)小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣工程項(xiàng)目區(qū)面積 220 hm2，區(qū)內(nèi)采用裝配式預(yù)制混凝土

U 型渠道 11 km，當(dāng)年投資 180 萬元。 根據(jù)調(diào)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(chǎn) 475 kg，每年可節(jié)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(jì)算，年增加收益 2 萬元。根據(jù)調(diào)查推算，年效益合計(jì) 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(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

6　結(jié)語

我國水資源嚴(yán)重匱乏，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)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(jī)具對提高防滲工程質(zhì)量、延長使用壽命、降低工程造價以及對發(fā)展節(jié)水型灌溉工程具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。預(yù)制U型砼構(gòu)件的研制使用，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田水利工程砼構(gòu)件工廠化生產(chǎn)，為農(nóng)田水利工程采用預(yù)制砼構(gòu)件施工開創(chuàng)了先例。該研究就預(yù)制砼構(gòu)件施工的U型渠道的優(yōu)點(diǎn)及施工方法進(jìn)行了簡單的討論，預(yù)制裝配式U型砼渠道的開發(fā)和推廣是砼防滲渠道施工和節(jié)水灌溉技術(shù)的又一成果，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

[1] 水利部農(nóng)村水利司，水利部農(nóng)田灌溉研究所.節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)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(shè)計(jì)規(guī)范：GB50288—99[S].北京：中國計(jì)劃出版社，1999.

[3] 陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院.灌溉與排水渠系建筑物設(shè)計(jì)規(guī)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(jì)算規(guī)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(nóng)田水利研究。

2016-05-03

S 27

A

0517-6611(2016)18-263-02