浅议混凝土U型渠道施工技术

摘要：本文通过总结常用的防渗材料，对混凝体U型渠道施工设计提出要求，并关注了混凝土U型渠道新技术的发展情况。

关键词：渠道防渗渠道设计施工技术U型

渠道防渗是我国目前应用最广泛的节水工程技术,常用土料、水泥土、砌石、混凝土、沥青混凝土和土工膜料等材料作为渠道防渗层,达到防止渠道渗漏的目的。U形渠目前系采用底部为半圆或弧形,上部为一定倾角的直线段的断面形式,近年来又改进为抛物线断面,比U形断面更接近于最优水力断面。

1、常用的防渗材料

1.1土料防渗

土料防渗一般是指以粘性土、粘砂混合土、灰土、三合土和四合土等为材料的防渗措施,它是我国沿用已久的、实践经验丰富的防渗措施。土料防渗有如下优点:能就地取材,料源丰富;可以充分利用现有的碾压机械设备;技术比较简单;造价低廉,投资少。由于它的突出优点,我国在早期采用较多,特别是在一些中小型渠道工程中应用更多。但是土料防渗也有一些缺点:允许流速较低(壤土的允许流速仅为0.7m/s左右);土料防渗层的抗冻性能较差。因此,不宜用于流速较高或气候寒冷的地区。

1.2水泥土防渗

水泥土为土料、水泥和水拌合而成的材料。因其主要靠水泥与土料的胶结与硬化,故水泥土硬化后的强度类似混凝土。水泥土防渗的主要优点如下：料源丰富,可以就地取材,水泥土中的土料占80%～90%,而土料的来源异常丰富,可以就地取材进行水泥土防渗工程建设；防渗效果较好。水泥土防渗较土料防渗效果好,一般可减少漏量80%～90%；技术比较简单；投资少,造价较低；可以利用现有的拌和机、碾压机等施工设备施工,能充分发挥现有设备的作用。

1.3砌石防渗

砌石防渗按结构形式分有：护面式、挡土墙式两种。按材料及砌筑方法分有：干砌卵石、干砌块石、浆砌块石、浆砌料石、浆砌石板等多种。砌石防渗有如下优点：在沿山渠道和石料丰富地区就地取材；抗冲击流速大,耐磨能力强；抗冻能力强；具有一定的防渗效果；具有较强的稳定渠道的作用。由于砌石渠道具有明显的优点,加之我国经济水平较低,资金有限,同时我国劳动人民具有丰富的砌石技术和经验,故砌石防渗是我国采用最早、应用较广泛的一种渠道防渗措施。

1.4沥青混凝土防渗

沥青混凝土防渗是以沥青为胶结剂,与矿粉、矿物骨料(碎石或砾石和砂)经过加热、拌和、压实而成的防渗材料。它有如下优点：防渗效果好(一般可以减少渗漏90%～95%)；具有适当的柔性和粘附性,有一定的自我愈合能力；能适应较大的变形,抗冻能力强；易修补。由于沥青混凝土具有上述优点,国外在本世纪30年代即用它作大坝防渗斜墙,50～70年代各国已广泛将其应用于渠道、水库大坝和蓄水池等防渗工程上。

2、混凝土衬砌U形槽渠道设计

2.1设计要求

U型混凝土渠道是簿壳反拱结构,背面上以土基为模,要求浇筑、震捣、稳定、收浆一次成形,达到混凝土震捣密实,表现出浆不离析,离模后不塌落,机械机构简单,装拆方便,有利于小型渠道施工。

2.2横断面尺寸

U型渠道横断面如附图所示,横断面尺寸选择满足H:2R≈1这样既能接近水流最佳断面,又便于施工,且节约材料,成型后的渠道有较好的抗冻能力。

2.3工作原理

应用U一160型渠道衬砌机，进行混凝土U形槽衬砌渠道施工，分两个阶段进行，即土模的形成与制作，衬砌机进行衬砌。砂坝外壳成形之后，用马车、四轮车往砂坝内壳填粘土，与砂坝齐平。往砂坝内壳填粘土，最好是秋天填满土，到明年春季施工，有利于土模的形成。在半开挖的粘土槽内，用58.8kw链轨拖拉机进行碾压5遍以上，使之达到夯实之目的.碾压标准用土攘午容重控制，土壤干容重必须达到巧kN/m3以上。混凝土U形槽衬砌渠道高为135cm，半开挖上部分已经挖深75cm，还剩60cm粘土，需用人工整理成圆弧形沟槽。土模制作分为两部分，下部分是由人工挖成的弧形槽，上部分则用钢板做成外形与U形槽外形尺寸一致的钢模，长5.4m，高1.25m，共3节，每节长1.8m。用镶丝连结在一起,移入挖成的弧形槽内。在弧形槽放入钢模之后，上部分有75cm需分层填土夯实，每层填土30～40cm，用石夯进行夯实。夯的体积是20cmx20cmx80cm。打夯的办法是四、三、二、一，即打四排夯，靠近钢模第一排打四遍夯，第二排打三遍夯，第三排打两遍夯，第四排打一遍夯。

3、混凝土U形槽渠道技术新发展

许多灌区项目的渠道工程,由于施工导流存在难度,因此往往是利用非灌溉期抢修。而现浇U型渠槽机械施工，存在工期长、质量不易保证、抗冻性能差的点，所以预制U型渠槽成为首选。它便于施工、密实度高、抗压抗渗、抗冻胀性能较好。U型预制件的设计主要参考厂家提供的定形模具,槽板厚度3.0～5.0cm不等,下部为半圆曲面,上部为与地面垂线成一定倾角的平面,与半圆连接成斜壁,构件分为整体式和组装式。规格根据构件下部半圆弧形断面的直径区分。新疆地区常用的整体式规格有D60、D80、D100、D120、D140等5种;组装式规格1/2D60、1/2D80、1/2D100、1/2D120、1/2D140,由2块1/2U型槽和底部的预制混凝土平板组成,预制混凝土平板的宽度在30～60cm不等。

在渠道工程设计中,许多规模较小的灌区内部渠道,在受占地、资金、工期等条件的制约下,可以选择预制U型渠槽,同时结合当地预制厂家的产品,选择合适的渠道断面,充分利用2种U型预制构件的特点,来调整渠道断面的统一性,使U型渠槽规格的选择尽可能的常见、单一,这样给以后的施工过程减少很多不必要的麻烦。

4、结语

混凝土U形槽渠道技术的不断发展，促进了水利工程建设的作用，提高了农业抵御自然灾害能力。许多地区利用了这一契机,加大了对0.1m3/s以上的渠道的防渗配套工作，小型农田水利工程的建设获得了较快的发展。