摘要：U形断面渠道防渗衬砌结构简单，易于操作，便于管理，施工进度快，输水能力强，抗冻性好。并且能够减少支渠的渗漏损失，提高渠系水利用系数，缓解水资源供需矛盾，确保农田适时灌溉，在宁夏灌区已被广泛应用。
关键词：U形断面衬砌；结构简单；造价低；水利用系数高
前言
宁夏地处西北内陆，水资源严重短缺是制约我区经济社会发展的主要因素。随着灌区经济社会的发展，用水量逐年增加，水的供需矛盾日益突出，为节约用水，提高渠道输水能力，近几年，我区通过引黄灌区节水改造、末级渠系节水改造、引黄灌区续建配套、土地治理等项目工程的实施，对渠道进行砌护，减少渠道的渗漏损失，提高渠系水利用系数，解决经济社会发展用水危机，缓解水资源供需矛盾，宁夏灌区开始全面推广应用U形渠道防渗衬砌技术。
1 U形渠道防渗衬砌的作用
宁夏灌区干、支、斗渠数量较多，流量大小各异，且渠道衬砌都是在已建工程的基础上进行的，因此，选择合理的断面形式，既可以减少工程回填量，缩短工期，降低成本，又可以改善水流条件，减少淤积，同时减轻冻胀破坏，延长工程寿命，渠道防渗断面结构形式主要依据渠道流量大小并结合工程实际情况来确定，弧底梯形断面在干、支渠道中应用较多，U形断面较梯形断面输水损失可减少3.7%，防渗效果最好，它近似于最佳水力断面，水流条件好，流速大，输水输沙能力强，另外抗冻性能较高，冻胀程度仅为梯形的1/3-1/4，，又便于管理，投资少，占地少，在灌区较小的支渠工程及斗、农渠工程应用比较广泛。其主要作用如下：（1）采用U形防渗渠道能够减少农田灌溉的用水量，有效降低在灌溉中的漏水损失，更加合理有效的利用了宝贵的水资源。（2）采用U形防渗渠道能够增加渠床抗冲击的能力．有效地防止渠床在外界因素的影响下发生坍塌的情况，延长渠道的使用寿命，减少不必要的重复投入。（3）渠道防渗技术能够提高水流流速，加大水的流量，减少淤泥的沉积。（4）各灌区渠道多为旧渠道改造工程，普遍存在施工与用水的矛盾，U形渠道衬砌，多采用提前预制的砼板，在非灌溉期施工，及避免了施工与行水的矛盾，又可缩短工期，降低投资。
2 U形水渠衬砌的结构型式的选择
由于U形渠道底部呈反拱形，充分利用了反拱作用，其整体性好，冻胀变形量小，能适应寒冷地区基土的不均匀冻胀变位，一般流量小于3m3/s半径不大于1.2m的斗、农渠道宜采用U形断面。在U形衬砌中，根据渠道流量大小，又分为整体U形预制槽、两块或多块弧板拼接衬砌、弧板与平板拼接衬砌等。（1）整体U形预制槽衬砌：由单块U形渠槽衬砌而成，适用于流量很小的农渠。
（2）弧板对称U形衬砌：由两块半U形弧板对接而成的U形衬砌，用于流量较小的渠道。（3）弧形板拼装U形衬砌：由三块或多块弧板拼接或弧板与平板拼接衬砌，用于流量较小的支渠或流量较大的斗渠，有对称式和错位式。
3 U形渠道衬砌的施工技术
U形渠道衬砌的施工技术主要包括渠道基础的填筑、渠槽开挖、预制砼板、砼板砌护等。
3.1 渠道基础的填筑
①新建渠道填方基础的填筑。填筑前应清除填筑范围内的草皮、树根、等杂物，并将表土疏松，适当洒水湿润，然后摊铺选定的土料，分层压实。每层铺土厚度，机械施工时不大于30cm，人工施工不大于20cm，土料含水率控制在15%±2%以内，压实度在0.94以上，过湿宜晾晒，过干则需洒水。干湿适宜简单的鉴别方法是以手捏土成团，挤不出水来，松手后土球任然保持原形状，自由落地即散开。填筑施工时要注意新老土和上下层间的结合，使之紧密结合。土堤填筑宽度应根据U形渠道设计断面上口宽两边各加1.0米的渠堤保护。近几年建设标准提高后，一边要填筑3.0米宽的机耕路。土堤外边边坡比一般在1/2-1/3之间。填土渠道需全断面填筑到设计渠堤高程后，再开挖渠槽。②新建半挖半填式渠道基础的填筑。填筑时应尽量利用挖方土料进行填筑，填筑方法与上述的方法相同，在开挖和填筑过程中应尽量避免扰动挖方基槽土的结构。③旧土渠改建防渗渠道时基础的填筑。旧土渠经过长期输水，水面以下的断面均已变成弧形等不规则的断面。在填筑基础时，要注意渠基含水量大小，采取提前停水风干、抽排、翻晒等方法降低其含水量，如果无效，还可采用干土、湿土掺混的方法填筑。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆旧渠中往往长草、泥土淤积或砖块等杂物堆积较多，填筑时应要求彻底清除。
3.2 渠道基槽的开挖
渠槽开挖有人工开挖和机械开挖两种方式，一般圆弧断面半径小于40cm的渠槽采用人工开挖的方法，质量控制要求严格按照设计断面进行，防止欠挖、超挖而增加工程量，圆弧断面半径大于40cm的渠槽基本采用机械开挖，机械开挖后人工修整。将渠槽内的大土基本开挖后，每10m长按设计挖出标准开挖断面，在两个标准断面间拉紧横线，按横线从坡上至坡下边挖边刷坡，同时用断面样板逐段检查，反复修整，直至符合设计要求时为止。
3.3 砼板的预制
预制砼板采用整体U形和弧形板拼接，砼板尺寸主要考虑人工搬运、砌筑方便，不能太小，以免填缝工作量大，也不能太大，以免人工劳动强度大，铺砌困难，坡面平整度无法满足。（1）混凝土板的尺寸及性能要求。单块板宽40cm，板长根据圆弧半径确定，重量尽可能控制在75Kg以内，综合考虑砼预制件的抗冻胀、预制、运输、搬运等因素，砼板的厚度根据圆弧直径大小确定，板厚为5cm、6cm、7cm。圆弧直径D=20cm-50cm，砼板厚度为5cm；圆弧直径D=60cm-160cm，砼板厚度为6cm；圆弧直径D≥160cm，砼板厚度为7cm。一般砼板的性能指标为C15、F150、W6。（2）为了减少损耗和确保质量，砼板的预制工作应提前进行。目前U形渠道砼板预制均采用混凝土构件成型机预制，预制中应注意：①预制厂要选择在通水、通电、交通方便、场地开阔平整的地方，便于取水取电和运输。②混凝土配合比，水灰比严格按照设计要求，机制U形砼板水灰比一般不大于0.55，塌落度在2-4cm，板厚6cm以上的板，配比中石子必须采用两级配或0.5mm-40mmd 混合料。③所有的预制厂必须配置自动计量式拌合站，模具的刚度和内壁光洁度满足预制要求，浇筑前和使用后必须清洁。④混凝土拌合时间和振动时间由现场确定，但拌合时间不少于2min，振动时间不少于30s，混凝土表面要均匀出现浆液，确保混凝土振捣密实。⑤混凝土板制成后，及时采用洒水、添置湿草帘等方法进行养护，保持混凝土表面及覆盖物湿润。七、八月份养护时间不少于28天，其余不少于14天。
3.4 混凝土预制板的砌筑
混凝土预制板的砌筑工作包括整修基槽、铺砌、灌缝和养护等。
（1）整修基槽。在混凝土预制板衬砌前，对断面进行复测，沿渠每隔10米测一横断面，打桩挂线，沿渠底、渠坡水平移动检查，，如有凸凹不平，应进行修整，以控制衬砌基槽的准确性，保证衬砌面的高程。（2）预制板铺筑。按照设计图纸进行伸缩缝间距的整数倍分段，并依次衬砌。将混凝土板接缝处用钢丝刷刷干净后，铺于夯实的基槽上。板缝调整宽度一致，铺筑过程中，务必将板下空隙用中砂垫实，并控制规定的高程和接缝宽度，板缝要求均匀顺直，板面平整。（3）浇筑板缝。板缝处理是渠道衬砌的关键工序，是影响防渗、防冻效果的关键环节。板缝纵横缝宽符合设计要求，缝宽允许误差±2mm。对用于填缝的C20细石混凝土的原材料取样检测，石子粒径5mm-20mm，配合比由试验确定。在填筑砼板缝时，再次将缝内砂灰等杂物清理干净，并洒水湿润，板缝清理和填缝必须按两道工序安排。用C20细石混凝土填充压实，表面与预制板齐平收光。（4）混凝土板缝的养护。混凝土板板缝的浇筑时间与砌筑紧密配合，砌筑完一段验收一段，板缝浇筑一段，并及时做好洒水养护，养护时间14天，确保工程质量要求。填缝混凝土必须采用机械拌合。
结论
目前，U形断面渠道防渗衬砌在宁夏灌区已被广泛应用，其结构简单，易于操作，便于管理，施工进度快，输水能力强，抗冻性好。并且能够减少支渠的渗漏损失，提高渠系水利用系数，缓解水资源供需矛盾，确保农田适时灌溉和推动农业、农村发展发挥了不可替代的作用。
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论文作者:张晓刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：渠道论文; 断面论文; 混凝土论文; 灌区论文; 防渗论文; 支渠论文; 圆弧论文; 《基层建设》2019年第19期论文;