混凝土现浇筑矩形水利渠道的施工工艺研究

□洪和发（瑞金市水利局）

混凝土现浇筑矩形水利渠道的施工工艺研究

□洪和发（瑞金市水利局）

混凝土现浇筑矩形水利渠道较为经济的结构设计及施工工艺研究，有助于今后矩形渠道设计和施工参考选用，对同类水利渠道建设和应用具有技术参考意义。文章分析了水利矩形渠道的结构和伸缩缝设计，施工现浇筑混凝土矩形渠道的主要优点，并对现浇筑混凝土矩形渠道的施工工艺进行了详细分析。

矩形渠道；现浇筑；混凝土；水利施工；工艺研究

1 水利矩形渠道的设计结构

1.1 水利矩形渠道结构设计

矩形渠道结构设计过程中，针对不同的混凝土强度和规格，所对应的参数也各不相同，材料的用量是关系着矩形渠道经济效益的重要因素。对于一般规格的矩形渠道施工而言，施工机械的数量、人员数量和人工费用相差不大。但是设计方案不同，会影响材料的用量。为此在结构设计过程中，注意始终坚持满足使用要求的前提下，尽可能减少材料用量。现场浇筑矩形断面水利渠道的结构形态。

通过查阅相关资料可以看出，矩形渠道侧墙受力情况和结构计算结果，基本上与渠道宽度之间没有紧密关联，它与墙内水深度h以及墙高度h却关系密切。所以在本次探索研究过程中，分别选用侧墙高度0.90、1.00、1.10、1.20 m进行研究，其得到的材料用量以及材料节省费用，具体如下表1所示。

表1 矩形渠道侧墙高尺寸与材料用费表

由上表可以求出矩形渠道侧墙各结构尺寸，同时材料的用量可以通过渠道侧墙的体积求出，进而得出单位长度内渠道的施工费用。矩形渠道结构设计是否合理直接关系着渠道的经济效益，同时可以看出渠道的经济效益与材料有关，而材料的用量则取决于渠道侧墙的截面尺寸以及侧墙高度，通过大量实践目前已经有相对完善的渠道结构尺寸与材料种类对应表，其最优结构尺寸与材料用量如表2所示。

表2 矩形渠较经济侧墙尺寸以及材料选用表

1.2 水利矩形渠道的伸缩缝设计

1.2.1 水利矩形渠道伸缩缝缝型

伸缩缝设计应能够满足地基的微量变形和混凝土板伸缩形变的应力要求，构造简单，在形变时还能确保不漏水，当然也要便于维修和施工。衬砌混凝土接缝形态很多，这里选择由刚性材料构成防渗层的伸缩缝形式，经常使用的几种具体如图1所示。

图1 由刚性材料构成防渗层的伸缩缝形式图

1.2.2水利矩形渠道防渗伸缩缝的间距参数

根据GB/T50600-2010《渠道防渗的技术规范》，混凝土衬砌渠道所需要设置的伸缩缝其间距，要依据渠道类别、渠基状况、施工方式和防渗材料的差别，按照表3决定选用。

表3 水利矩形渠道防渗伸缩缝的间距参数表

2 施工现浇筑混凝土矩形渠道的主要优点

施工现浇筑混凝土矩形渠道的主要优点表现在：①具有良好的防渗性能。现浇混凝土矩形渠道能够节约水资源，减少大约90%～95%的渗漏，大大提高了渠道的灌溉效率。②耐久性好，强度高。由于现浇渠道能够阻挡其他外力的破坏，所以有利于日后管理，并且节约了管理费用，如果按标准施工，这种渠道的使用寿命能够达到40-50 a。③便于施工。混凝土渠道整体性好，只要可以立模就可以进行浇筑，因此施工进度快。④适用范围广泛。混凝土的模塑性较好，能够以此调整混凝土原料配合比，从而制成各种类型的混凝土。混凝土衬彻在各种地形都能用，即便恶劣的环境也可以建成规模不同的渠道，尽管现浇渠道的成本高，但是从长远经济角度考虑它是一种理想的渠道施工技术。⑤输水能力强。混凝土护面横率小，n取值在1.40×10-2～1.70×10-2之间，通过的流速较大，允许水流速度为3～5 m，进而大大降低了建筑物的尺寸。渠道断面尺寸小，衬确工程量小，有利于节省投资，同时在地形狭窄的地方也可以使用，不影响农民耕地。

3 现浇筑混凝土矩形渠道的施工工艺

3.1 矩形渠道土方工程要点

3.1.1 渠道基础开挖

为了便于地基中的水分迅速风干，必须提前做好土方开挖工作，此外基础开挖的另外一个重要目的是为了增强地基的强度。对于施工现场存在的杂草、植被、垃圾等都要及时清理干净，确保机械设备能够顺利开挖。基坑开挖可以采取机械与人工相结合的方式，机械开挖前预留10 cm的保护层。渠道改建应该提前放水，清理干净渠床上的淤泥、腐质土以及砖石等。若地基放线超挖，需要及时补平并夯实。

3.1.2 土方回填夯实

填筑部位应该符合边坡测量放样，在选择回填物料的时候，首先应该进行碾压实验，铺土厚度、压实机类型以及碾压次数都应该通过前期实验的方式确定。若土方回填过程中发现了暗洞、墓穴需要及时上报并作出处理。另外需要注意的是回填土应该风层夯实，夯实遍数不能少于4次。

3.2 现浇筑混凝土矩形渠道施工原材料及混凝土配合比

3.2.1 水泥用料要求

为了确保混凝土的质量，施工过程中尽可能使用同一厂家生产的水泥，水泥必须有产品合格证。

3.2.2 用砂质量要求

现浇混凝土渠道应选用质地坚硬、颗粒清洁的天然河砂为宜，同时也可以使用人工砂，砂的细度模数应严格控制在2.20～3.00以内，此外还应人工砂的含水量应低于4%，含泥量应＜3%。

3.2.3 碎石质量要求

对于现浇混凝土来说，使用的碎石应该为直径在2～4cm之间，以质地坚硬、清洁的碎石为宜。碎石中的硫化物要低于0.50%，针片状含量不超过10%，而含泥量应该在0.50%～1%之间。

3.2.4 拌制和养护水

混凝土拌制中不可使用工业废水或者是污水，尽可能使用生活用水，若想使用工业废水，必须待检测合格以后才可以拌制。

3.2.5 混凝土配合比

混凝土配合比应该通过实验的方式确定，首先它要满足抗冻、抗渗以及强度等要求。双面立模一次成型的混凝土施工，对骨料要求非常严格。由于施工场地较小，因此最好使用二级配以内的粗骨料，若粗骨料直径过大很可能在进仓的时候出现较大的磨面。其中小型渠道中混凝土配比中直径在5～20 mm骨料大约占到了45%～60%，而20～40 mm的骨料占40%～55%的为较好的级配。

3.3 现浇筑混凝土矩形渠道的浇筑施工

3.3.1 混凝土拌和操作

混凝土浇筑首先要对混凝土拌和，在这个过程中应该严格按照实验确定的配合比进行配料，首先加入20%的水，然后把水泥、石子以及砂等材料加入拌和。搅拌时间应该＞2 min，根据实际情况可以延长搅拌的时间。

3.3.2 混凝土施工运输

小型渠道施工时容易受到交通的影响，通常都是采取人工的方式把车料送入仓，在这个过程中应该防止混凝土出现分离、漏浆、严重泌水的现象。由于长距离运输很容易出现上述问题，因此在运输中可以放置一块铁板。在规定的时间内人工拌和，从而确保混凝土的均匀。

3.3.3 浇筑模板的安装

模板安装应该采取渠底渠墙一次浇筑成型的方式，同时也应保证渠墙四面立模一次性施工，为了确保模板安装的牢固可靠，还可以用钢架进行固定，避免浇筑过程中出现漏浆现象。

3.3.4 混凝土浇筑

浇筑之前应该对渠槽开挖处进行严格的检查，判断开挖深度是否符合要求，同时对刚架固定、模板等基础设施进行检验，确保均符合要求后才可以开始浇筑。浇筑的时候应该连续，允许间隙时间必须按照SDJ207-82规定来执行。渠底混凝土入仓到预定厚度2～3 cm处，然后浇筑边墙的混凝土。渠坡渠底通常使用跳仓的方式，为了保证混凝土密实度，可以使用小型振捣器振捣，入仓厚度每层在25 cm以下。钢筋预埋件周围应该采取人工的方式进行振捣，鼓捣的时间从开始泛浆的时候开始算起，渠道每隔5 m应该设置一个伸缩缝。

3.3.5 混凝土的养护

混凝土养护是关系渠道混凝土质量的重要步骤，养护作业一般在浇筑完成后的12-18 h，但是如果遇到天气干燥或者是天气炎热的情况，养护时间可以适当提前。为了保证混凝土表面的水分，可以使用稻草、再生布进行覆盖，并定期洒水养护，养护时间持续两周左右。

4 结论

文章提出了常见规格和相对较为经济的水利工程矩形渠道的结构设计，对施工现浇筑混凝土矩形渠道进行了基本结构设计概述和内应力计算概述，也对现场浇筑混凝土矩形水利渠道的施工工艺进行了概要介绍。混凝土矩形渠道具有强度高、便于管理、施工便捷、防渗效果好等优点。对于现浇混凝土渠道施工而言，重点在于土方工程、原材料以及混凝土配合比等工艺过程进行质量控制。

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［2］李茵.浅析农田水利渠道的设计及施工［J］.科技创新与应用.2014（4）.

［3］林奕希，郑立霖.浅谈小型农田水利渠道工程设计［J］.农业与技术.2015（12）.

［4］张鲁婧.矩形渠道半圆柱形量水槽试验研究［D］.西北农林科技大学2009.

U445.4

B

1673-8853（2017）11-0057-03

洪和发（1962-），男，高级工程师，从事水利水电工程施工管理工作。

2017-9-31

编辑：符蕾