U型渠道现浇混凝土衬砌施工技术

2024年3月7日发(作者：励志书籍读后感)

第１０卷第３期　２　０　１　２年６月　水利与建筑工程学报　Ｊｏｕｒｎｌａ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｖ０１．１０　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．，２０１　２　Ｕ型渠道现浇混凝土衬砌施工技术　宋晓霞　，雷　刚２　（１．陕西省石头河水库灌溉管理局，陕西眉县７２２３００；２．陕西省石头河水电工程局，陕西眉县７２２３００）　摘一要：混凝土Ｕ形渠道是目前公认的具有防渗效果好，输水能力强，抗冻胀，节省渠道占地等优点的　种节水灌溉设施，结合石头河水库灌区渠道改造工程，重点论述ｕ型渠道混凝土衬砌施工工艺及施工　质量控制措施，对同类渠道工程施工具有一定的指导作用。　关键词：现浇混凝土；衬砌；Ｕ型渠道；施工　中图分类号：ＴＶ９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—１１４４（２０１２）０３一Ｏ１９１—０４　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　Ｕ－ｃｈａｎｎｅｌ　Ｌｉｎｉｎｇ、　ｔｈ　Ｃａｓｔ－ｉｎ－ｓｉｔｕ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ＳＯＮＧ　Ｘｉａｏ—ｘｉａ　，ＬＥＩ　Ｇａｎ　（１．Ｓｈａａｎｘｉ　Ｓｈｉｔｏｕｈｅ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　Ｍａｒ￣ｇｅｍｅｎｔ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｍｅｉｘｉａｎ，Ｓｈａａｒ￣ｘｉ　７２２３００，Ｃｈｉｎａ　２．Ｓｈａａｎｘｉ　Ｓｈｉｔｏｕｈｅ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｍｅｉｘｉａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ　７２２３００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｕ－－ｃｈａｎｎｅｌ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｓ　ａ　ｗａｔｅｒ－－ｓａｖｉｎｇ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗｉｔｈ　ｓｕｃｈ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｓ　ｇｏｏｄ　ｓｅｅｐａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｆｆｅｃｔ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ　ｐｏｗｅｒ，ｇｏｏｄ　ｆｒｏｓｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｓａｖｉｎｇ　ｌａｎｄ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃａｎａｌ　ｒｅ—ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｉｎ　Ｓｈｉｔｏｕｈｅ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　Ａｒｅａ．Ｈｅｒｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　Ｕ—ｃｈａｎｎｅｌ　ｌｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｍａｉｎｌｙ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｕｌｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｆｕｎｃ－　ｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｃａｎａｌ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｓｔ－ｉｎ－ｓｉｔｕ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｌｉｎｉｎｇ；Ｕ－ｃｈａｎｎｅｌ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　混凝土Ｕ形渠道是反拱结构，具有防渗效果　好，输水能力强，抗冻胀，不易破损，节省渠道占地等　改造工程及末级渠系配套工程主要以斗、分、农渠ｕ　型渠道的更新改造为主。目前灌区西干渠、北干渠　的斗渠均为Ｕ型断面，东干一支、二支、八支及九　优点的一种节水灌溉设施。在保证渠道过流能力、　满足不冲不淤流速的情况下，采用Ｕ型断面现浇混　凝土衬砌不仅使水力最优断面得到充分发挥，而且　施工简便，防渗效果显著。为了保证ｕ型混凝土渠　道现浇衬砌防渗的效果和耐久性，除了正确合理的　支、西分支等支渠部分渠段及斗农渠，也采用ｕ型　断面。ｕ形渠道是对传统的浆砌石渠道形式上的改　变，在同一设计流量下，比浆砌石渠道可节省材料　５０％，节约土地１／２，节约费用１／２。Ｕ型渠道以占　设计以外，必须大力提高施工技术水平，加强对混凝　土的品质、配合比以及混凝土拌和、运输、浇筑、养护　等施工工艺的监督和管理，以保证施工质量，做到优　质、经济、安全。　地面积少，投资少，断面结构合理，整体性强，水力条　件好，输水能力强，便于施工和管理，具有显著的灌　溉效益。因此，Ｕ型混凝土渠道衬砌防渗技术在石　头河水库灌区得到了广泛应用。　１灌区概况　石头河水库灌区位于关中西部，灌溉面积２４７　２灌区混凝土衬砌渠道的结构型式选　择　石头河水库灌区所采用渠道的结构型式为ｕ　型断面。Ｕ型断面渠道底部为半圆或弧形，上部为　一ｋｍ２，有效灌溉面积１４７　ｋｍ２。灌区共有干渠５条，支　渠１５条，斗渠３２４条，承担着岐山、眉县２县１４个乡　镇、１５２个自然村的农田灌溉任务。灌区斗渠田间　定倾角直线段的断面形式。渠道渠底圆弧夹角为　收稿日期：２０１２．０２—２８　修稿１３期：２０１２－０４－０２　作者简介：宋晓霞（１９７７一），女（汉族），陕西眉县人，工程师，主要从事灌区农业灌溉管理工作。　

１９２　水利与建筑工程学报　第１Ｏ卷　１５２。～１５６。，两侧外倾角１２。～１４。。渠深与圆弧直径　１－１，混凝土厚度４　ｃｍ～１０　ｅｍ。根据渠道设计流量　及抗冻抗渗要求，结合灌区实际，选定混凝土防渗层　厚度为８　ｃｍ，强度标号为Ｃ１５，抗冻标号为Ｆ５０，抗渗　标号为Ｐ４。为避免混凝土的热胀冷缩造成破坏，沿　渠道横向每４　ｍ设一道伸缩缝，内用聚氯乙烯胶泥　填充，ＭＩＯ水泥砂浆封口。Ｕ型渠道断面尺寸选用　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，抗冻性能好。Ｕ型混凝土衬砌渠　道断面几何尺寸和引水流量参数见表１。　表１　Ｕ型混凝土衬砌渠道断面几何尺寸和引水流量参数表　３　ｕ型现浇混凝土衬砌渠道施工工艺　３．１施工准备　是严格控制土壤含水率；三是用蛙夯和立夯夯实，条　件允许地段用小型压路机压实；四是回填夯实时采　用分层夯实的方法，每层铺土厚度控制在２０　ｃｍ～２５　ｃｍ以内，分层夯实不少于３遍，杜绝漏夯、虚土层、　渠道混凝土衬砌工程施工前，应进行详细的施　工组织设计。充分作好料场、搅拌场等施工场地的　布置以及施工用电、用水、道路和机具设备的准备工　橡皮土等现象发生，夯实后的干密度不小于１．６　ｔ／ｍ３。　作。应对试验和施工的设备进行检测和试运行，如　不符合要求，应予更换或调整。还应作好永久性和　３．２．３渠槽土方开挖　Ｕ型渠道土方开挖采用小型挖掘机或开沟机开　临时性排水设施，确保衬砌渠床符合施工要求。ｕ　型混凝土衬砌渠道施工工艺流程见图１。　ｌ施Ｔ准备Ｈ２控制测量放样Ｈ　３土方回填Ｈ４渠槽土方开挖　５人Ｉ　修上模卜＿一ｌ　６渠道混凝土浇筑卜＿—＿叫７人工收面压光　８＃ｒｂ缩缝处理卜＋ｌ　９养护　Ｈ　１０建筑物施工Ｈ　１１渠堤整修　挖，局部采用人工开挖。开挖时先开挖主渠道，预留　１０　ｃｍ保护土层，后开挖ｕ型渠道。开挖主渠道土　方要根据现场实际情况堆放，不能影响后续施工。　机械开挖土方完成后，进行人工开挖和修土模。　３．２．４人工修土模　为避免表面干燥和施工中人为因素的践踏及雨　水冲涮而造成的起尘和破坏，渠道削坡宜在混凝土　图１　Ｕ型现浇混凝土衬砌渠道施工工艺流程图　现浇前一天进行。削坡时应严格控制高程及表面平　整度，采用人工挂线精削，渠底及内边坡平整度允许　偏差±０．５　ｃｍ。开挖ｕ型断面时，每５　ｉｎ～１０　ｍ放　一３．２土方工程施工　３．２．１　渠道控制测量、放样　土方工程施工前，应进行渠道施工放样。首先，　用经纬仪定出渠道的中心控制线。中心桩在直线段　每５０　ｍ一个。弯道处５　Ｉｌｌ一个。用钢尺量距，误差　标准断面土模模具，挂线绳作为土模控制线，对两　个断面之间的渠道土模进行多次整修，特别是弧形　段，确保混凝土厚度都达到设计要求。如果削坡过　量，不得用浮土回填，应采用与现浇同标号的混凝土　不超过１／１０００。测角时两次误差不超过３　。其次，　按四等水准要求控制高程，闭合精度要求控制在２０　ｔ砌以内［　。每２００　ｍ留一个临时高程控制点。最　后，根据中心线和高程控制点，放样出渠道底脚线和　渠口线共四条控制线。　３．２．２土方回填　填充或者用新土回填夯实后再重新修模。　３．３渠道现浇混凝土施工　３．３．１豫馘精　渠道混凝土所用材料应符合《水工混凝土施工　衬砌渠道多为新筑填方渠道，渠道土质比较疏　规范｝ＳＤＪ２０７—８２的有关规定［　，由于具有抗冻抗渗　要求，该灌区渠道衬砌混凝土所用水泥为社会水泥　厂生产的社会牌４２５普通硅酸盐水泥。砂料为中　松，衬砌前根据衬砌所需的密实度要求，必须进行夯　实。渠道土方回填时应按以下技术要求进行：一是　清除渠床内杂草、表面虚土、腐殖质等其他杂物；二　砂，以级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然河砂为　好，由硬质岩石轧碎的人工砂也可以，要求质地坚　

第３期　宋晓霞，等：ｕ型渠道现浇混凝土衬砌施工技术　１９３　硬、颗粒洁净，耐久性好，且不得包含团块、盐碱、壤　土、有机物和其它有害杂质，细度模数控制在２．２～　３．０内，含泥量小于３％，含水率小于４％，根据该地　区条件采用渭河中砂。石料粒径为１　ｅｍ～３　ｅｍ，须　选用质地坚硬、清洁、级配良好的石子，超径含量控　制在１５％以内，逊径应小于１０％，针片状含量不大于　１０％，该地区渭河卵石产量丰富，工程采用渭河卵石。　拌制和养护混凝土，采用当地群众生活饮用水。　３．３．２混凝土配合比控制　现浇混凝土的配合比应满足强度、抗冻、抗渗及　和易性要求　３。水灰比的最大允许值为０．６，混凝　土的坍落度控制在１　ＣＩ￣＇Ｉ～３　ｅｍ，混凝土拌和须采用　机械拌和。低温季节或渠床面较湿润时，坍落度宜　适当减小；高温季节或渠床面较干燥时，宜适当增　大。混凝土设计指标为：强度标号Ｃ１５、抗冻Ｆ５０、抗　渗Ｐ４。本工程所使用的实验室混凝土配合比以每　立方米混凝土所用水泥重量Ｃ、水重量　、砂子重　量ｓ、石子重量Ｇ表示：Ｃ为２９８　ｋｇ、Ｗ为１７９　ｋｇ、Ｓ　为６９０　ｋｇ、Ｇ为１　２３０　ｋｇ；以水泥重量为１时表示，则　Ｃ：　：Ｓ：Ｇ＝１：０．６：２．３１：４．１３。每次拌和施工配合比　为：Ｃ为１００　ｋｇ、Ｗ为６０　ｋｇ、Ｌｓ为２３１　ｋｇ、Ｇ为４１３　ｋｇ。　３．３．３现浇混凝土衬砌　渠道土模必须进行验收合格后，方可进行混凝　土浇筑施工。人工浇筑施工，比较困难，速度太慢，　质量不稳定。经过多方考察论证，石头河水库灌区　渠道混凝土浇筑采用配套的ＱＤ一３０．４０型气动切缝　ｕ型衬砌机进行衬砌，该机由导向模：料斗、成型振　动模、滑模，两台柴油机、多级振动器，变速卷杨机，　牵引机构组成。ｕ型衬砌机以传动皮带带动多级振　动器和牵引机构工作，通过衬砌机前进，震动模震动　吃料，达到混凝土密实，再经拖模收浆，稳定拉光定　型，形成ｕ型混凝土渠道。它能将混凝土一次浇筑　成形，振动密实，连续工作，工效高、质量好，衬砌效　率为人工衬砌的１２倍，表面光滑平整，粗糙率小于　０．０１５，有效提高了渠道衬砌的速度和质量。衬砌机　宜均匀连续工作，前进速度一般控制在０．５０　ｍ／ｒａｉｎ　～０．８０　ｍ／ｍｉｎ，每天衬砌成型渠道１５０　ＩＴＩ～１８０　ｍ。　连续浇筑混凝土施工工艺，既操作方便，又施工速度　快，且混凝土质量高，适合我国国情，便于推广使用。　３．４混凝土渠道后续施工处理工艺　３．４．１　渠道混凝土袁层压光收面　Ｕ型衬砌机过后，对已衬砌的渠道表面要进行　人工压光收面，收面至少３遍，要求达到混凝土表面　平整、光滑，无石子外漏，无蜂窝麻面等。如果局部　出现少浆、蜂窝、麻面，可以拌和高标号砂浆局部裹　浆，用木模捣匀后再用钢模压光处理。　３．４．２渠道伸缩缝处理　渠道伸缩缝缝面填料施工，首先将伸缩缝内及　两侧混凝土表面清理干净，然后用Ｍ７．５水泥砂浆　铺底，再用聚氯乙烯胶泥条塞填至缝内，并用酒精喷　灯烘烤后压实，使聚氯乙烯胶泥条填塞密实，表面用　Ｍ１０水泥砂浆填塞抹面封口。伸缩缝缝面应平整、　洁净、粘贴牢固。　３．４．３养护　混凝土的养护是保证和提高混凝土质量的重要　环节，特别是Ｕ型渠道混凝土衬砌结构具有壁薄，　外露面积大的特点，养护不及时，表面就会出现干裂　缝隙，影响工程质量，因而养护工作尤为重要，必须　专人负责，并作好养护记录。一般正常气温下，混　凝土浇筑后６　ｈ～１８　ｈ即可养护，养护方法是在混凝　土的表面覆盖湿草帘、湿芦席等，勤洒水，始终保持　混凝土表面湿润，养护时问一般不少于２８天。　３．４．４建筑物施工　渠道建筑物施工应与渠道衬砌施工结合，同步　交叉进行。主要有取水斗口、跌水、渡槽及斗门安装　等。　３．４．５渠堤整修　渠堤整修为渠道施工的最后一道工序，要求人　工整修平整，美观大方。渠堤内口线、外边线共四条　直线应平直顺畅，外坡坡比一致。石头河水库灌区　渠道渠堤宽度为０．５　ｍ一４．０　ｍ，渠堤外坡比为１：１。　４施工质量控制和检查　为保证混凝土施工质量，除必须选择适宜的原　材料及确定恰当的配合比外，在施工过程中还必须　对混凝土原材料、混凝土配合比、施工各主要环节及　硬化后的混凝土进行质量控制和检查。建立健全质　量管理和保证体系，制订必要的技术管理与质量控　制制度。首先，对原材料质量进行控制。原材料质　量的优劣对混凝土质量有很大影响，施工时必须经　常按批按量对混凝土原材料的各项技术性质进行取　样检验，主要有水泥强度、凝结时间、主要掺和料品　质检验，石子、砂子骨料的细度模数、含泥量、含水率　检验。其次，对混凝土拌和及混凝土拌和物的质量　控制。混凝土施工配合比必须通过试验，满足设计　技术指标和施工要求，并经审批后方可使用。混凝　土施工配料单必须经校核后签发，并严格按签发的　混凝土施工配料单进行称量配料。混凝土拌和生产　

水利与建筑工程学报　第１０卷　中，定期对混凝土拌和物的均匀性、坍落度、称量衡　器精度进行检验。混凝土拌和物温度、气温和原材　料温度，每４　ｈ检测１次。在混凝土施工现场取样，　对混凝土抗压、抗渗、抗冻指标进行检测分析。最　后，对混凝土浇筑质量进行检查与控制。混凝土浇　筑前应清理基础面，对衬砌机模具进行检查，取得开　仓证后方可进行混凝土浇筑。混凝土浇筑应严格控　制衬砌机行进速度，确保混凝土浇筑振捣密实，并对　水平，保证工程质量的关键所在。ｕ型混凝土渠道　在石头河水库灌区的广泛应用，为建设节水型社会，　起到了积极的作用。对同类渠道衬砌工程具有重要　的参考意义。　０　参考文献：　一４　一３　１—７　０　Ｏ　０　０　０　一９　Ｏ　０　［１］　中华人民共和国行业标准．ＳＩ５２—９３．水利水电工程施　工测量规范［Ｓ］．北京：水利水电出版社，１９９３．　一２　一３　２—７　０　２—５　０　［２］中华人民共和国电力行业标准．ＤＩＲＴＳ１４—２００１．水工　一４　３　２—７　３　２—５　混凝土施工规范［Ｓ］．北京：中国电力出版社，２００２．　［３］中华人民共和国国家标准．ＧＢ５００１０—２００２．混凝土结　构设计规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２．　Ｏ　０　０　１　９　０　０　混凝土外观质量进行严格控制。　Ｏ　０　一７　４—９　一５　０　５结语　在节水灌溉工程建设中，Ｕ型混凝土渠道具有　良好的防渗效果，施工工艺比较成熟，在灌区得到了　广泛的应用。严格程序，规范管理是提高施工技术　爷　孙　尔　乖　坏　环　［４］中华人民共和国行业标准．￥Ｌ１７６—２００７．水利水电工程　施工质量检验与评定规范［Ｓ］．北京：水利水电出版社，　２ｍ７　秘　绵　（上接第６６页）　从表１可以看出，该模型具有较好的预测效果，　具有较高的预测精度，可以用于大坝的变形预测。　４结语　受多种因素的影响，大坝变形监测数据不可避　免地存在随机性和波动性变化，如果采用不恰当的　方法建立模型进行变形预测，就不会得到较好的预　测效果［　。本文基于灰色模型适于揭示数据发展趋　势的特点和马尔科夫模型适于描述随机波动数据的　建立改进的新陈代谢式的灰色马尔科夫变形预　测模型　＝　Ｐ＝（口？“ｌｘｍ，将新模型预测值　与传统ＧＭ模型预测值进行对比，并分别求出其残　差值，计算结果列于表１。　表１预测精度分析　优点，研究了改进的灰色马尔科夫预测模型，结合某　大坝的沉降监测数据进行建模预测，获得了较好的　预测效果，表明本文研究的方法有较好的应用价值。　参考文献：　［１］冯江浪．改进灰色马尔科夫模型及其在水资源预测中　的利用［Ｊ］．物探化探计算技术，２０１０，（１）：ｌＯ９—１１２．　［２］李海涛．运用马尔科夫预测法预测股票价格［Ｊ］．统计　与决策，２００２，４（５）：２５．２６．　［３］刘思峰，郭天榜，党耀国．灰色系统理论及应用［Ｍ］．北　京：科学出版社，１９９９．　［４］穆勇．一种新的灰色无偏ＧＭ（１，１）模型建模方法　戈，林学钰．加权马尔可夫模型在降水丰　［Ｊ］．济南大学学报（自然科学版），２００２，１６（４）：３６７—３６９．　［５］孙才志，张２３（４）：１００．　枯状况预测中的应用［Ｊ］．系统工程理论与实践，２００３，　［６］李东，苏小红，马双玉．基于新维灰色马尔科夫模型　的股价预测算法［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报，２００３，３５　（２）：２４４—２４８．