摘要：U型灌渠占地少，用材省，水力特性好，抗渗效果佳，目前已广泛应用于农田灌溉系统。由于施工是取得预期效果的关键，因此本文对U型灌渠混凝土衬砌施工方法与效果进行了分析。
关键词：U型灌渠；混凝土衬砌；施工方法；施工效果
U型灌渠底部半圆或圆弧，上部直立或有一些倾斜，为薄层反拱结构，具有过流能力强、受力状况优、防渗效果好、节省用地、经济性佳等特点，所以从20世纪70年代以来迅速推广[1]。U型灌渠分为现浇和装配两种型式，现浇形式又分为掘进开挖一体机、半人工半机械化等形式。装配式U型灌渠采用工厂化生产，标准化程度高，质量容易控制，现场安装较为简便；但现浇式U型灌渠也有现场适应性强、整体性好等优点。由于良好的施工技术是保障U型灌渠质量的重要基础，因此本文对U型灌渠混凝土衬砌施工方法与效果进行了分析。
1 现浇U型灌渠混凝土衬砌施工方法与效果
1.1 施工工艺流程
测量放样→土方回填、夯实→U型槽开挖→混凝土衬砌施工→伸缩缝处理→衬砌养护→渠堤断面修整。
1.2 测量放样
采用经纬仪、激光测距仪、水准仪或全站仪放出灌渠控制线和高程控制点，立中心桩。弯道位置间隔5m立1桩，直线段可放宽至50m立1桩，200m设1个高程控制点。精度控制，测距误差≤1/1000，测角误差≤30″，高程误差≤20mm。通过中心控制线及高程控制点放出渠口线和渠脚线。
1.3土方回填、夯实
松软地段渠基土壤密实度不满足要求，必须回填土且夯实后才能开挖。因为松软土层在灌渠运行后会发生沉降变形，引起混凝土衬砌开裂，并造成灌渠渗漏。回填土方须作碾压试验，通过绘制含水率与干容重的关系曲线确定最优含水量，然后以压实度指标进行回填试验，得到压实参数和回填工艺[2]。正常情况下，应分层回填和分层碾压，每层铺土厚度25～30cm，夯实后干密度≥1.6g/cm3，碾压密实度≥0.94。
1.4 U型槽开挖
U型槽一般采用小型挖掘机开挖，根据U型槽规格换用大小适合的挖斗，如果采用掘进衬砌一体机，因为自带挖沟机则无需专门考虑挖掘机问题。挖掘机开挖时，应在渠口线内开挖，留一定余量供人工精修。修整后的边坡、渠底平整度应控制在±5mm范围内。削坡过量不允许用浮土回填，而应采用不低于衬砌混凝土强度的混凝土填平。为避免精修后的土模开裂，表面可喷水或覆盖薄膜保持一定的湿度。
1.5混凝土衬砌施工
衬砌混凝土的原材料、配制应符合《水工混凝土施工规范》（SL 677-2014）的要求，配合比应经过试验并满足强度、抗渗、和易性等要求，混凝土拌和应采用混凝土搅拌机。有抗冻要求的灌渠，配制混凝土时应添加适量的引气剂，以改善抗裂、抗渗性。配料时，严格按配料单进行计量，骨料称量偏差不超过±2%，水泥、掺合料、水、外加剂称量偏差不超过±1%。根据天气情况可适当调整坍落度，高温大风天气可适当提高坍落度，低温潮湿天气应适当减小坍落度。
衬砌混凝土应采用U型衬砌机进行浇筑，采用人工浇筑问题不仅是太慢，而且质量不易保证。衬砌机一般采用柴油机做动力，浇筑、振捣、收浆、拉光可一次成型，并且在浇筑混凝土的同时能以一定速度自行前进，工效超过人工浇筑10倍以上。衬砌机进入现场后，使用吊车或挖掘机吊入始端工位，然后距前方50～100m打入地锚。在地锚上安装滑轮，再把衬砌机的钢丝绳连接到滑轮上。衬砌机启动后进料，然后操作它浇筑混凝土。在衬砌机运行过程中控制水平和适宜的前进速度。通常，衬砌机前进速度控制在50～60cm/min。在混凝土终凝前，沿渠道长度方向间隔3～5m留一条伸缩缝。施工伸缩缝用特制铁铲铲出深3cm、宽2cm的缝槽。衬砌机过后，应及时对混凝土表面收光和压沿。收光由人工使用铁抹子、靠木或铝合金条完成，一般收光要3次以上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1.6伸缩缝处理
伸缩缝填充材料可采用沥青砂浆或聚氯乙烯胶条。填充前，清除缝槽内灰浆、杂物，然后灌注1：1.4的沥青砂浆。若使用聚氯乙烯胶条，应先使用强度等级75号的水泥砂浆铺底，再压入胶条，然后用酒精喷灯或液化气喷枪烤软压实，表面再用100号水泥砂浆抹平。
1.7衬砌养护
混凝土衬砌浇筑后必须加强养护，因为衬砌结构外露面积大，而且又属于薄层结构，抗张能力有限，养护不到位很容易开裂和渗漏。通常，浇筑完成15min后渠底就应覆膜遮盖，浇筑6～18h表面喷水，覆盖湿草帘或湿麻袋，保持表面湿润状态至少28d。
1.8渠堤断面修整
渠堤修整采用人工方式，依据断面设计要求，渠道外沿回填土，使渠线顺直流畅，坡比控制在1：1。
1.9施工效果分析
严格按照工艺要求，U型灌渠混凝土衬砌质量是有保证的。与常规浆砌石渠道相比，U型灌渠省地、节材、造价更低，具有较好的经济、社会效益。
2 装配式U型灌渠混凝土衬砌施工方法与效果
2.1预制衬砌构件制作
装配式U型灌渠是由预制的U型衬砌渠段在现场安装、接缝而成，所以预制渠段制作是第一步。预制U型衬砌渠段可以在混凝土制品厂或加工场进行，其工艺流程为：混凝土制备→振动挤压成型→养护→U型衬砌半成品。原材料、混凝土制备要求与现浇U型混凝土衬砌一致。成型采用振动加立式挤压方式，混凝土密实度较现浇衬砌更易保障。养护可采用与现浇衬砌一样的自然养护，也可根据需要采用蒸汽养护，可以缩短养护时间。
2.2 预制衬砌构件安装
预制衬砌构件运输和现场码放应小心翼翼，避免磕碰损坏。装车时，构件应放直靠紧，码放时堆叠高度不应超过3层，最下面一层底部应加垫木。安装前，对渠基进行填土压实，然后再开挖U型槽。填土压实的做法与现浇U型衬砌的施工方法相同（参见本文1.3节）。开挖U型槽的做法与现浇U型衬砌开槽方法相近，但不同的是现浇做法的U型槽是直接作为浇筑混凝土的外模，要求尺寸与设计尺寸一致，而装配式U型衬砌的沟槽要方便安装，所以槽口尺寸比设计尺寸略大，一般要求大4～10cm。安装时，先在U型槽底部铺设4cm厚的标号50的水泥砂浆作为垫层，再将预制衬砌构件吊入U型槽内，通过拉线调整预制构件渠口线通直，打水平尺使渠口两侧水平。构件之间的结构缝宽度适中均匀，一般结构缝宽预留2～3cm，错缝布置；伸缩缝5m长度留一道，缝宽2～3cm。结构缝采用标号100的半干硬水泥砂浆填塞，人工捣实后平缝压光。伸缩缝应上下贯通，采用沥青砂浆或聚氯乙烯胶条填塞，缝顶留1cm用水泥砂浆填平。在预制衬砌构件的背面采用细砂填实，再灌水充实[3]。最后，对堤坡进行修整。
2.3 预制衬砌构件施工效果
装配式U型灌渠比土渠节水20%，灌水均匀度超过80%，造价比梯形渠道低1/3，用地比梯形渠道省1/4～1/6，经济效益和社会效益显著。
3 结语
相比传统梯形灌渠和土渠，U型混凝土渠道在节地、节水方面的优势十分明显，施工工效、质量也更易于控制，所以具有较好的应用前景。但在施工过程中必须对填土碾压、沟槽开挖、混凝土浇筑等环节进行严格控制，同时由于U型渠为薄壁结构，不可用于公路边，以免被机动车压坏。
参考文献：
[1] 石自堂，孙春光，朱雨平.U型混凝土渠道掘进衬砌一体机的工程施工关键技术[J].水利水电技术，2017，48（2）：56-62.
[2] 王力.简述U型渠衬砌的施工方法[J].山西水利科技，2014（2）：81-82，85.
[3] 孙敏.预制装配式U型砼渠道制作及安装施工技术研究[J].安徽农业科学，2016，44（18）：263-264，275.
论文作者:宫剑
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：灌渠论文; 混凝土论文; 伸缩缝论文; 砂浆论文; 构件论文; 效果论文; 现浇论文; 《基层建设》2019年第2期论文;