農業(yè)水利明渠工程施工關鍵技術分析

摘要：農業(yè)水利明渠工程作為農田水利基礎設施的核心組成部分，其施工技術的科學性與規(guī)范性直接影響工程的安全性、耐久性及水資源利用效率。本文針對明渠工程施工中的關鍵技術展開系統(tǒng)研究，重點解析施工準備、挖掘、襯砌及防滲四大環(huán)節(jié)的核心要點：施工準備階段通過無人機測繪、地質勘察與材料管理構建基礎技術支撐；挖掘環(huán)節(jié)結合機械與人工方式，借助激光引導、GIS 模擬等技術實現深度與坡度的精準控制；襯砌施工聚焦材料選型、工藝優(yōu)化及質量檢測，提升結構耐久性；防滲處理從材料應用、施工方法及效果評估三方面構建技術體系，應對復雜地質與氣候挑戰(zhàn)。研究表明，智能化手段與標準化管理是提升工程質量的關鍵，未來需進一步推動綠色化、智能化技術創(chuàng)新，為高標準農田建設與鄉(xiāng)村振興提供堅實水利保障。

關鍵詞：農業(yè)；水利工程；明渠工程

農業(yè)水利明渠工程作為農田灌溉、排水及防洪體系的核心載體，其施工質量直接關系到水資源利用效率、農業(yè)生產安全及生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定[1]。在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略與高標準農田建設背景下，明渠工程面臨著復雜地質條件（如膨脹土、軟土地基）、極端氣候影響（如凍脹、干旱開裂）及多元化功能需求（如節(jié)水灌溉、生態(tài)修復）的多重挑戰(zhàn)[2]。施工準備、挖掘、襯砌及防滲作為明渠工程的核心環(huán)節(jié)，其技術的科學性與規(guī)范性是保障工程長期安全運行的關鍵。當前，隨著無人機測繪、GIS三維模擬、智能監(jiān)測等新技術的普及，明渠工程施工正從經驗驅動向數據驅動轉型，但在材料選擇、工藝優(yōu)化及效果評估等方面仍需系統(tǒng)性整合。本文聚焦施工準備、挖掘、襯砌、防滲4大關鍵技術，結合工程實踐與行業(yè)標準，解析地形勘察、設備調配、深度控制、材料選型等核心要點，旨在為明渠工程的高質量建設提供理論支撐與實踐路徑，推動農業(yè)水利基礎設施的可持續(xù)發(fā)展。

1 農業(yè)水利明渠工程施工準備關鍵技術

1.1 施工場地勘察技術

在農業(yè)水利明渠工程建設啟動之初，施工場地的勘察技術作為基礎步驟之一，對工程整體的質量與安全性起著不可替代的作用[3]。首先應通過全面調查明確地形地貌特征，包括坡度變化及地質構造分布。利用現代地形測量技術（如無人機測繪和高精度激光雷達掃描）獲取高精度的區(qū)域平面圖形和縱截面形態(tài)數據，為后期渠線布設提供依據。在此基礎上，結合地質勘查，以勘探點和試采坑為中心采集巖土標本，用以開展土壤密度、持水量與透水系數的常規(guī)測定，評估土體穩(wěn)定性和潛在風險。土壤物理機械試驗和技術分析為明確土壤條件、確定渠道邊坡安全值提供了技術支持。通過對土樣進行剪切試驗與密度測驗的結果處理及數據分析，判斷土層在施工載荷作用下是否能夠有效穩(wěn)定，同時識別地表和淺層地下水對土壤物理力學性能產生的交互干擾作用。另外，結合氣候條件與水文記錄進行綜合風險評估，以應對區(qū)域特性的不確定性因素，如雨季洪水引發(fā)的邊坡垮塌或干枯條件下的干縮裂縫問題。因此，系統(tǒng)化的施工前勘察為設計科學渠線布置方案提供了基礎技術保障，并為工程安全奠定基石。

1.2 施工材料準備技術

在農業(yè)水利明渠工程施工準備的關鍵技術中，施工材料準備技術居于核心地位[4]。針對這一環(huán)節(jié)的特殊性，需系統(tǒng)地進行施工所需材料的選擇及性能評估，同時結合現場實際條件做出合理的準備布局安排。建筑材料主要包含了土方和石材2大類別，同時輔助以相應的工程防護物資。針對開挖工程使用的土方原料應優(yōu)先選取黏土或壤土，這類材料在施工中的穩(wěn)定性更強，能夠顯著提高施工過程及完工后的邊坡穩(wěn)定性及抗沖性，以抵御長期雨水滲浸所可能造成的結構損毀。

石材材料的選用則需重點關注材質的物理屬性及強度標準，以滿足施工現場設計需求與規(guī)范準則的多重條件。在具體實施時應當對進場石料開展全面的強度檢驗，確保其在承載力層面可以支撐起長期的荷載壓力。特別在護砌工程應用的條石和塊石，必須保證質地堅實，棱角整齊及整體規(guī)格一致，這樣才能確保后續(xù)砌護結構表面順直整齊，在滿足結構使用性能的同時又能實現工程的工藝美學要求。在材料堆疊區(qū)域需充分考量安全因素及儲存條件，合理規(guī)劃場地設置。此外，應建立完善的質量監(jiān)控體制，在采購及運輸的關鍵過程中全程把關以防止出現因材料質量問題引發(fā)的整體工程事故或不必要的資金浪費，進而保障整個工程進程得以高效、順利展開。綜上，施工材料的合理規(guī)劃將為后期開挖構筑以及后續(xù)護砌工作的有序施行奠定扎實而穩(wěn)固的基礎。

1.3 施工設備調配技術

在農業(yè)水利明渠工程施工準備的關鍵技術中，施工設備調配技術作為直接影響施工進度和質量的重要環(huán)節(jié)，值得深入研究。為了確保工程按照預定方案高效運作，合理選擇與調度施工設備是必不可少的技術手段。通過設備資源全面勘查與細致規(guī)劃，能夠最大化發(fā)揮機械效能并減少資源浪費，這是保證明渠施工順利進行的重中之重。通常情況下，施工方案制定后，需要針對實際需求配置適宜類型的設備組合方案，包括挖掘機，推土和夯實裝置以及運輸車輛，必須基于施工現場的具體地質與地貌條件、工程量大小以及進度節(jié)點要求進行全面分析與統(tǒng)籌。設備調度時還應優(yōu)先考慮施工效率與協(xié)調性，確保設備間的無縫聯動運作。在實際操作層面，動態(tài)監(jiān)測施工進程，及時調整作業(yè)范圍分配，以優(yōu)化資源利用率，從而有效支撐工程整體效益與安全性。此外，對重要機械設備需配備備用機具，在突發(fā)狀況下實現快速替換，避免拖延工作進程，這也是調配策略中的關鍵組成部分。這種系統(tǒng)的設備調配管理模式不僅能縮短作業(yè)周期，同時也有助于降低成本開支，并滿足工程安全性能的整體要求。因此，在施工準備階段精心設計并嚴格落實有效的施工設備調配計劃具有至關重要的實踐意義。

2 明渠工程挖掘關鍵技術

2.1 挖掘方式選擇技術

明渠工程挖掘方式的選擇需綜合地質條件、工程規(guī)模及經濟性，合理平衡機械挖掘與人工挖掘的優(yōu)勢。機械挖掘適用于平原或丘陵區(qū)的大面積施工，具有效率高、速度快的特點，可應對復雜地貌的開挖需求，但需較高的設備投入與維護成本；人工挖掘則在地質敏感區(qū)或精細作業(yè)場景中更具適應性，如邊坡修整、特殊地質處理等，雖耗時但能精準控制挖掘精度。實際施工中，常采用“機械為主、人工為輔”的混合模式：機械開挖至設計標高以上一定距離后，由人工進行清槽找平，減少對地質結構的擾動。施工前通過數值模擬技術預判不同挖掘方式對工程穩(wěn)定性及周邊環(huán)境的影響，結合經濟成本與環(huán)境兼容性分析，確定最優(yōu)方案，并在實施過程中通過現場監(jiān)測實時調整，確保開挖面的長期穩(wěn)定性與耐久性。

2.2 挖掘深度控制技術

挖掘深度是影響明渠工程過水能力與結構安全的關鍵指標，需借助先進技術手段實現精準控制。傳統(tǒng)經驗式深度控制方法已難以滿足現代化施工要求，當前普遍采用激光引導系統(tǒng)與超聲波技術，實時獲取作業(yè)區(qū)域的水平與垂直位置數據，動態(tài)優(yōu)化挖掘參數。施工前，結合地質勘察數據與衛(wèi)星高程圖，在現場布設多重深度基準點，建立三維深度控制模型；施工中通過自動化反饋模塊實時校驗挖掘深度，對超挖或欠挖區(qū)域及時進行回填或補挖，確保渠底平整度與設計標高一致。引入機器學習與數據分析工具，對大量挖掘反饋信息進行處理，建立經驗數據庫，進一步提升復雜工況下深度控制的科學性與適應性，為長距離大型明渠工程的精準施工提供技術保障。

2.3 挖掘坡度確定技術

挖掘坡度的精準設計直接關系到渠道邊坡的穩(wěn)定性、施工安全性及工程經濟性，需綜合地形特征、地質條件及水力學參數進行科學論證。根據土壤類別與自然休止角確定安全坡率，結合邊坡高度與滲流壓力分布，通過地質力學模型驗算潛在滑裂面，合理預留保護層厚度。軟土地質或復雜水文區(qū)域需放緩坡度并增設反壓平臺，以增強邊坡穩(wěn)定性。借助地理信息系統(tǒng)（GIS）與三維地質模擬技術，對不同坡度方案下的滲流場與應力分布進行可視化分析，優(yōu)化坡比參數，確保坡度數值的精確化與標準化。施工過程中，采用坡度尺等工具實時檢測邊坡坡度，對修整后的邊坡進行夯實處理，動態(tài)監(jiān)測地質條件變化，及時調整坡度方案，保障工程施工的安全性與可靠性。

3 明渠襯砌施工關鍵技術

3.1 襯砌材料選擇技術

襯砌材料的選擇是明渠工程耐久性與功能性的關鍵，需結合地質條件、氣候環(huán)境及工程需求綜合考量。剛性材料（如混凝土、漿砌石）具有良好的結構強度，適用于沖刷嚴重區(qū)域，但需關注極端氣候下的收縮開裂問題；柔性材料（如土工膜、瀝青混凝土）延展性強，抗變形能力突出，在復雜地質或寒冷地區(qū)表現優(yōu)異；生態(tài)材料（如植被混凝土、干砌石與生態(tài)袋組合）則兼具工程防護與生態(tài)修復功能，可改善渠道周邊環(huán)境。材料篩選階段，通過無側限飽水抗壓強度試驗、滲透系數測試等手段，嚴格評估材料的力學性能與抗?jié)B性能，同時兼顧經濟性與環(huán)保要求，確保所選材料在滿足設計標準的前提下實現成本優(yōu)化與生態(tài)友好，為渠道長期服役提供性能保障。

3.2 襯砌施工工藝技術

襯砌施工工藝的規(guī)范性直接影響工程質量，需從模板工程、混凝土施工到養(yǎng)護環(huán)節(jié)進行全流程控制。模板支立前，根據渠床形態(tài)與設計參數優(yōu)化模板系統(tǒng)，采用滑模或固定模架等技術，確保模板支撐牢固、尺寸精準，避免沉陷或偏移。混凝土拌制時，嚴格控制原材料配比，通過提高砂膠比、添加外加劑等手段，提升混凝土的抗?jié)B性與抗凍裂能力；澆筑過程中采用分層振搗工藝，確保混凝土密實度，避免施工裂縫與界面缺陷。針對溫度變化影響，合理設置伸縮縫并填充彈性材料，防止熱脹冷縮引發(fā)結構開裂。養(yǎng)護階段根據氣候條件選擇自然養(yǎng)護或水膜養(yǎng)護，確保襯砌表面無裂隙并達到設計強度，同時做好防震防風等細節(jié)處理，為明渠的耐久性構筑堅實基礎。

3.3 襯砌質量檢測技術

襯砌質量檢測是保障工程安全的關鍵環(huán)節(jié)，涵蓋材料檢測與結構性能檢測兩大方面。材料檢測環(huán)節(jié)，依據國家標準對水泥、砂石、鋼筋等原材料的物理化學性能進行嚴格檢驗，采用超聲波探傷儀、回彈儀等無損檢測設備，排查材料內部缺陷，杜絕不合格材料使用。結構性能檢測針對已完工襯砌，通過探地雷達掃描、回彈實驗等技術，評估混凝土強度、厚度及內部密實度，結合有限元分析預測施工偏差引發(fā)的應力與變形問題。引入高精度全站儀與動態(tài)變形監(jiān)測系統(tǒng)，對襯砌進行長期性能評估，及時發(fā)現潛在隱患并提出整改措施，確保襯砌結構在服役期內的安全性與穩(wěn)定性。

4 明渠防滲處理關鍵技術

4.1 防滲材料應用技術

防滲材料的合理選擇與應用是提升明渠輸水效率的核心，需根據不同地質與氣候條件針對性施策。聚合物防滲膜（如HDPE膜）抗穿刺性強，適用于砂土地基的大型引水渠；膨潤土防水毯遇水膨脹密封縫隙，在黏土區(qū)域表現優(yōu)異；改性水泥基防水材料則能有效應對寒冷地區(qū)的凍脹問題。實際應用中，需充分考量材料的長期性能，通過與周邊環(huán)境的適應性試驗，確保防滲效果的穩(wěn)定性。施工時采用高精度鋪展工藝，控制材料搭接寬度與粘結強度，避免因鋪設不當導致的滲漏風險，結合實時監(jiān)測機制動態(tài)評估材料適用性，為防滲工程的技術優(yōu)化提供實踐依據。

4.2 防滲施工方法技術

防滲施工方法的科學性直接影響防滲效果，需結合材料特性與地質條件制定專項方案。傳統(tǒng)防滲技術與新型工藝相結合，如高強度土工合成材料的分層鋪設、HDPE 膜的熱熔焊接等，通過優(yōu)化施工流程提升防滲結構的可靠性。施工前詳細勘察地質條件，針對地基不均勻沉降等隱患制定預處理措施，確保基層平整密實；施工中嚴格控制材料厚度與黏結度，采用分段施工、分層壓實等工藝，避免漏鋪或破損現象。對復雜地質區(qū)域，通過增設反濾層、排水盲溝等輔助設施，降低襯砌背后的水壓力，增強防滲結構的耐久性，為渠床長期穩(wěn)定運行提供技術支撐。

4.3 防滲效果評估技術

防滲效果評估是驗證防滲措施有效性的關鍵環(huán)節(jié)，通過現場測試、數值模擬及長期監(jiān)測等手段實現量化分析。現場測試采用注水試驗、挖坑法等技術，實時測定滲漏量，結合滲壓計、傳感器等設備監(jiān)測襯砌背后的孔隙水壓力變化；數值模擬利用 SEEP/W 等軟件構建滲流模型，預測不同工況下的滲流趨勢；長期監(jiān)測通過物聯網技術實時上傳數據，結合人工智能工具分析材料老化、環(huán)境變化對防滲性能的影響。評估過程中注重區(qū)域差異性，針對土質松散或巖質基底等不同工況設定差異化指標，兼顧經濟性與環(huán)境兼容性，為后續(xù)工程設計與維護提供科學依據，確保明渠在極端條件下仍能滿足防滲標準。

5 結語

本文圍繞農業(yè)水利明渠工程施工的關鍵技術，從施工準備階段的勘察、材料、設備管理，到挖掘環(huán)節(jié)的方式選擇、深度與坡度控制，再到襯砌與防滲的材料選型、工藝優(yōu)化及效果評估，構建了全流程技術體系。研究表明，各環(huán)節(jié)技術的協(xié)同應用是應對復雜地質與氣候條件的關鍵，而智能化手段（如無人機測繪、BIM 模擬）與標準化管理則是提升工程質量與效率的重要途徑。

參考文獻

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