混凝土現(xiàn)澆筑矩形水利渠道的施工工藝研究

□洪和發(fā)（瑞金市水利局）

混凝土現(xiàn)澆筑矩形水利渠道的施工工藝研究

□洪和發(fā)（瑞金市水利局）

混凝土現(xiàn)澆筑矩形水利渠道較為經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工工藝研究，有助于今后矩形渠道設(shè)計和施工參考選用，對同類水利渠道建設(shè)和應(yīng)用具有技術(shù)參考意義。文章分析了水利矩形渠道的結(jié)構(gòu)和伸縮縫設(shè)計，施工現(xiàn)澆筑混凝土矩形渠道的主要優(yōu)點(diǎn)，并對現(xiàn)澆筑混凝土矩形渠道的施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)分析。

矩形渠道；現(xiàn)澆筑；混凝土；水利施工；工藝研究

1 水利矩形渠道的設(shè)計結(jié)構(gòu)

1.1 水利矩形渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計

矩形渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，針對不同的混凝土強(qiáng)度和規(guī)格，所對應(yīng)的參數(shù)也各不相同，材料的用量是關(guān)系著矩形渠道經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。對于一般規(guī)格的矩形渠道施工而言，施工機(jī)械的數(shù)量、人員數(shù)量和人工費(fèi)用相差不大。但是設(shè)計方案不同，會影響材料的用量。為此在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，注意始終堅持滿足使用要求的前提下，盡可能減少材料用量。現(xiàn)場澆筑矩形斷面水利渠道的結(jié)構(gòu)形態(tài)。

通過查閱相關(guān)資料可以看出，矩形渠道側(cè)墻受力情況和結(jié)構(gòu)計算結(jié)果，基本上與渠道寬度之間沒有緊密關(guān)聯(lián)，它與墻內(nèi)水深度h以及墻高度h卻關(guān)系密切。所以在本次探索研究過程中，分別選用側(cè)墻高度0.90、1.00、1.10、1.20 m進(jìn)行研究，其得到的材料用量以及材料節(jié)省費(fèi)用，具體如下表1所示。

表1 矩形渠道側(cè)墻高尺寸與材料用費(fèi)表

由上表可以求出矩形渠道側(cè)墻各結(jié)構(gòu)尺寸，同時材料的用量可以通過渠道側(cè)墻的體積求出，進(jìn)而得出單位長度內(nèi)渠道的施工費(fèi)用。矩形渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理直接關(guān)系著渠道的經(jīng)濟(jì)效益，同時可以看出渠道的經(jīng)濟(jì)效益與材料有關(guān)，而材料的用量則取決于渠道側(cè)墻的截面尺寸以及側(cè)墻高度，通過大量實(shí)踐目前已經(jīng)有相對完善的渠道結(jié)構(gòu)尺寸與材料種類對應(yīng)表，其最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸與材料用量如表2所示。

表2 矩形渠較經(jīng)濟(jì)側(cè)墻尺寸以及材料選用表

1.2 水利矩形渠道的伸縮縫設(shè)計

1.2.1 水利矩形渠道伸縮縫縫型

伸縮縫設(shè)計應(yīng)能夠滿足地基的微量變形和混凝土板伸縮形變的應(yīng)力要求，構(gòu)造簡單，在形變時還能確保不漏水，當(dāng)然也要便于維修和施工。襯砌混凝土接縫形態(tài)很多，這里選擇由剛性材料構(gòu)成防滲層的伸縮縫形式，經(jīng)常使用的幾種具體如圖1所示。

圖1 由剛性材料構(gòu)成防滲層的伸縮縫形式圖

1.2.2水利矩形渠道防滲伸縮縫的間距參數(shù)

根據(jù)GB/T50600-2010《渠道防滲的技術(shù)規(guī)范》，混凝土襯砌渠道所需要設(shè)置的伸縮縫其間距，要依據(jù)渠道類別、渠基狀況、施工方式和防滲材料的差別，按照表3決定選用。

表3 水利矩形渠道防滲伸縮縫的間距參數(shù)表

2 施工現(xiàn)澆筑混凝土矩形渠道的主要優(yōu)點(diǎn)

施工現(xiàn)澆筑混凝土矩形渠道的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：①具有良好的防滲性能。現(xiàn)澆混凝土矩形渠道能夠節(jié)約水資源，減少大約90%～95%的滲漏，大大提高了渠道的灌溉效率。②耐久性好，強(qiáng)度高。由于現(xiàn)澆渠道能夠阻擋其他外力的破壞，所以有利于日后管理，并且節(jié)約了管理費(fèi)用，如果按標(biāo)準(zhǔn)施工，這種渠道的使用壽命能夠達(dá)到40-50 a。③便于施工。混凝土渠道整體性好，只要可以立模就可以進(jìn)行澆筑，因此施工進(jìn)度快。④適用范圍廣泛。混凝土的模塑性較好，能夠以此調(diào)整混凝土原料配合比，從而制成各種類型的混凝土。混凝土襯徹在各種地形都能用，即便惡劣的環(huán)境也可以建成規(guī)模不同的渠道，盡管現(xiàn)澆渠道的成本高，但是從長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)角度考慮它是一種理想的渠道施工技術(shù)。⑤輸水能力強(qiáng)。混凝土護(hù)面橫率小，n取值在1.40×10-2～1.70×10-2之間，通過的流速較大，允許水流速度為3～5 m，進(jìn)而大大降低了建筑物的尺寸。渠道斷面尺寸小，襯確工程量小，有利于節(jié)省投資，同時在地形狹窄的地方也可以使用，不影響農(nóng)民耕地。

3 現(xiàn)澆筑混凝土矩形渠道的施工工藝

3.1 矩形渠道土方工程要點(diǎn)

3.1.1 渠道基礎(chǔ)開挖

為了便于地基中的水分迅速風(fēng)干，必須提前做好土方開挖工作，此外基礎(chǔ)開挖的另外一個重要目的是為了增強(qiáng)地基的強(qiáng)度。對于施工現(xiàn)場存在的雜草、植被、垃圾等都要及時清理干凈，確保機(jī)械設(shè)備能夠順利開挖。基坑開挖可以采取機(jī)械與人工相結(jié)合的方式，機(jī)械開挖前預(yù)留10 cm的保護(hù)層。渠道改建應(yīng)該提前放水，清理干凈渠床上的淤泥、腐質(zhì)土以及磚石等。若地基放線超挖，需要及時補(bǔ)平并夯實(shí)。

3.1.2 土方回填夯實(shí)

填筑部位應(yīng)該符合邊坡測量放樣，在選擇回填物料的時候，首先應(yīng)該進(jìn)行碾壓實(shí)驗，鋪土厚度、壓實(shí)機(jī)類型以及碾壓次數(shù)都應(yīng)該通過前期實(shí)驗的方式確定。若土方回填過程中發(fā)現(xiàn)了暗洞、墓穴需要及時上報并作出處理。另外需要注意的是回填土應(yīng)該風(fēng)層夯實(shí)，夯實(shí)遍數(shù)不能少于4次。

3.2 現(xiàn)澆筑混凝土矩形渠道施工原材料及混凝土配合比

3.2.1 水泥用料要求

為了確保混凝土的質(zhì)量，施工過程中盡可能使用同一廠家生產(chǎn)的水泥，水泥必須有產(chǎn)品合格證。

3.2.2 用砂質(zhì)量要求

現(xiàn)澆混凝土渠道應(yīng)選用質(zhì)地堅硬、顆粒清潔的天然河砂為宜，同時也可以使用人工砂，砂的細(xì)度模數(shù)應(yīng)嚴(yán)格控制在2.20～3.00以內(nèi)，此外還應(yīng)人工砂的含水量應(yīng)低于4%，含泥量應(yīng)＜3%。

3.2.3 碎石質(zhì)量要求

對于現(xiàn)澆混凝土來說，使用的碎石應(yīng)該為直徑在2～4cm之間，以質(zhì)地堅硬、清潔的碎石為宜。碎石中的硫化物要低于0.50%，針片狀含量不超過10%，而含泥量應(yīng)該在0.50%～1%之間。

3.2.4 拌制和養(yǎng)護(hù)水

混凝土拌制中不可使用工業(yè)廢水或者是污水，盡可能使用生活用水，若想使用工業(yè)廢水，必須待檢測合格以后才可以拌制。

3.2.5 混凝土配合比

混凝土配合比應(yīng)該通過實(shí)驗的方式確定，首先它要滿足抗凍、抗?jié)B以及強(qiáng)度等要求。雙面立模一次成型的混凝土施工，對骨料要求非常嚴(yán)格。由于施工場地較小，因此最好使用二級配以內(nèi)的粗骨料，若粗骨料直徑過大很可能在進(jìn)倉的時候出現(xiàn)較大的磨面。其中小型渠道中混凝土配比中直徑在5～20 mm骨料大約占到了45%～60%，而20～40 mm的骨料占40%～55%的為較好的級配。

3.3 現(xiàn)澆筑混凝土矩形渠道的澆筑施工

3.3.1 混凝土拌和操作

混凝土澆筑首先要對混凝土拌和，在這個過程中應(yīng)該嚴(yán)格按照實(shí)驗確定的配合比進(jìn)行配料，首先加入20%的水，然后把水泥、石子以及砂等材料加入拌和。攪拌時間應(yīng)該＞2 min，根據(jù)實(shí)際情況可以延長攪拌的時間。

3.3.2 混凝土施工運(yùn)輸

小型渠道施工時容易受到交通的影響，通常都是采取人工的方式把車料送入倉，在這個過程中應(yīng)該防止混凝土出現(xiàn)分離、漏漿、嚴(yán)重泌水的現(xiàn)象。由于長距離運(yùn)輸很容易出現(xiàn)上述問題，因此在運(yùn)輸中可以放置一塊鐵板。在規(guī)定的時間內(nèi)人工拌和，從而確保混凝土的均勻。

3.3.3 澆筑模板的安裝

模板安裝應(yīng)該采取渠底渠墻一次澆筑成型的方式，同時也應(yīng)保證渠墻四面立模一次性施工，為了確保模板安裝的牢固可靠，還可以用鋼架進(jìn)行固定，避免澆筑過程中出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

3.3.4 混凝土澆筑

澆筑之前應(yīng)該對渠槽開挖處進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，判斷開挖深度是否符合要求，同時對剛架固定、模板等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行檢驗，確保均符合要求后才可以開始澆筑。澆筑的時候應(yīng)該連續(xù)，允許間隙時間必須按照SDJ207-82規(guī)定來執(zhí)行。渠底混凝土入倉到預(yù)定厚度2～3 cm處，然后澆筑邊墻的混凝土。渠坡渠底通常使用跳倉的方式，為了保證混凝土密實(shí)度，可以使用小型振搗器振搗，入倉厚度每層在25 cm以下。鋼筋預(yù)埋件周圍應(yīng)該采取人工的方式進(jìn)行振搗，鼓搗的時間從開始泛漿的時候開始算起，渠道每隔5 m應(yīng)該設(shè)置一個伸縮縫。

3.3.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)是關(guān)系渠道混凝土質(zhì)量的重要步驟，養(yǎng)護(hù)作業(yè)一般在澆筑完成后的12-18 h，但是如果遇到天氣干燥或者是天氣炎熱的情況，養(yǎng)護(hù)時間可以適當(dāng)提前。為了保證混凝土表面的水分，可以使用稻草、再生布進(jìn)行覆蓋，并定期灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間持續(xù)兩周左右。

4 結(jié)論

文章提出了常見規(guī)格和相對較為經(jīng)濟(jì)的水利工程矩形渠道的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對施工現(xiàn)澆筑混凝土矩形渠道進(jìn)行了基本結(jié)構(gòu)設(shè)計概述和內(nèi)應(yīng)力計算概述，也對現(xiàn)場澆筑混凝土矩形水利渠道的施工工藝進(jìn)行了概要介紹。混凝土矩形渠道具有強(qiáng)度高、便于管理、施工便捷、防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)。對于現(xiàn)澆混凝土渠道施工而言，重點(diǎn)在于土方工程、原材料以及混凝土配合比等工藝過程進(jìn)行質(zhì)量控制。

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U445.4

B

1673-8853（2017）11-0057-03

洪和發(fā)（1962-），男，高級工程師，從事水利水電工程施工管理工作。

2017-9-31

編輯：符蕾