小型渠道改建施工方案比较

魏相翠

（兰州市大砂沟电力提灌工程管理处，甘肃兰州 730046）

1 工程概况

兰州市大砂沟总干七级1#洞前明渠工程位于兰州市皋兰县忠和镇丰登村。控制灌溉面积0.17万hm2，设计流量1.03 m3/s，加大流量1.4 m3/s，渠道长1 430.5 m。工程建于20世纪80年代，断面为矩形，渠道浇筑时采用底板和侧墙分序浇注，未设置拉杆。伸缩缝为沥青砂浆填塞。工程运行过程中，侧墙底板工作缝由于在侧压力和冻胀压力作用下发生位移和变形，形成渗漏通道，逐渐造成渠基沉陷，侧墙倾斜开裂，导致渠道结构破坏，过水断面不足，严重影响0.17万hm2的农田灌溉。在现场勘测过程中，渠道无改线新建条件，因此本工程将对原渠道进行拆除后重建。

2 渠道工程设计

2.1 渠基处理设计

明渠为挖方渠道，渠基地层较为简单。所在微地貌单元属低山丘陵，渠基地层岩性为第四系上更新统风积黄土，呈淡黄色，干燥，坚硬状，具大孔隙和垂直节理，常见虫孔，偶见鼠洞，浅表层有较多植物根系。具高压缩性和强湿陷性。经多年运行，大部分渠段渠基已基本稳定。

渠基地层进行原土翻夯处理，翻夯厚度应大于0.5 m，夯实后的地基层干密度不小于1.6 g/cm3；铺设砂砾石垫层0.5 m，混凝土垫层0.1 m，并加强地表水疏排措施，防止地表水（长历时降雨或暴雨）汇集后冲刷渠基及渠堤。设计临时开挖边坡比为1∶0.3。

2.2 渠道设计

2.2.1 渠道断面设计 渠道断面采用抗冻胀性能较好的矩型断面，C20素混凝土现浇结构。结构尺寸宽1.6 m，侧墙高1.4 m；底板厚0.2 m，侧墙厚0.2 m；渠底和侧墙设置0.2 m×0.2 m的贴角。渠口每隔1.5米设置拉杆1道，为0.15 m×0.15 m矩型断面。

2.2.2 伸缩缝设计 渠道每隔6米渠段设1道伸缩缝，即在渠道混凝土侧墙和底板留置的横向伸缩缝（贯通侧墙和底板的通缝），或者在渠道进出水建筑物连接位置留置的横向伸缩缝。要求伸缩缝垂直渠道轴线并相互平行，受环境温度影响能自由伸缩，渠道运行中牢固可靠；伸缩缝宽一般为3～5 cm，填充聚氯乙烯胶泥止水；渠道在适应渠基和温度变形时，避免和降低因变形应力集中造成渠道结构的破坏，并能够有效防止渠道内水流渗漏。

3 施工设计

该施工设计主要讨论渠道混凝土结构的施工设计，根据渠道结构设计，分为渠道侧墙、底板、贴角、拉杆和伸缩缝5个部分。因此，施工设计一方面根据渠道部位成型的先后顺序确定的模板制形式，安排好模板安装、混凝土浇筑先后次序，并以此确定人员、材料、机械组织，开展工程质量、进度、资金控制和安全管理；另一方面是通过施工设计体现设计意图，实现使用功能，保证工程的耐久性等。按照工程设计渠道成型的施工设计可分为分块成型和一次成型2种方式，2种成型方式对施工设计的2个方面影响也不同。

3.1 分块成型施工设计

3.1.1 施工设计 一般分块成型浇筑混凝土工序一般为底板侧模制安→底板混凝土浇筑→渠道侧墙模板制安→浇筑侧墙混凝土→安装预制拉杆→修补贴角。这种施工工序和浇筑混凝土方式，使侧墙和底板之间、贴角和底板、侧墙之间、拉杆和侧墙之间均存在工作缝。

3.1.2 混凝土浇筑及拆模养护

3.1.2.1 混凝土浇筑。按照混凝土施工强度和现场条件，及时完成现场搅拌站设置，按要求完成砂石料和水泥储备；现场测定砂石料含水量与实验配合比资料进行比较，调整现场搅拌用水量，确定现场配合比，保证混凝土水灰比与设计水灰比0.52一致，确保混凝土质量；调试配料斗计量、出料口系统，搅拌机供水计量抽水系统和定时系统。做到混凝土材料准确计量和按要求时间完成混凝土拌合，保证混凝土拌合质量；控制运输机械速度，保证混凝土运输过程不发生离析现象；混凝土入仓时要垂直下落，尽量减少混凝土入仓过程因反复接触模板，导致骨料分离现象发生，影响混凝土质量。浇筑过程中按要求留置同条件和标准件试块。根据该方案设计确定浇筑入仓顺序为先浇底板，同时对应浇筑侧墙，最后浇筑拉杆，在混凝土凝固前对底板、渠口、拉杆表面进行找平压光。

3.1.2.2 拆模养护。待混凝土达到拆模强度后拆模，松开加固杆件，拆除弹性夹片，依次拆除渠口模板、拉杆模板、内侧墙模板和贴角模板、外侧墙模板可整体拆除移至下一浇筑段。清理垃圾修补缺陷后覆盖洒水进行养护。

3.2 一次成型施工设计

一次成型施工是指每6 m渠段的底板、侧墙、拉杆、贴角一次现浇成型的施工方案。渠段间伸缩缝、伸缩缝填充聚氯乙烯胶泥、混凝土浇筑施工的工序是相同的，拆模后的养护方法也是相同的。

一次成型施工的难度和要点是模板的设计及安装，即贴角制作安装，贴角模与侧墙内模的连接，渠口限位网架。控制模板安装速度的主要是渠口限位网架和贴角支架的安装。每6 m渠段一次成型的模板施工设计及安装如下。

3.2.1 贴角设计 按照结构尺寸制作贴角模板，模板长1.5 m、宽0.283 m，边肋一边与板面成90°角，一边与板面成45°角，内肋、回形销孔与普通钢模板一致（见图1）。

图1 贴角模板

3.2.2 贴角支撑 用型钢制作成梯形样式，上底长1.59 m，下底长1.19 m，高0.15 m。贴角支撑与贴角模板组合成定型结构。预制0.2 m×0.2 m的C20预制块，用于支撑贴角定型结构（见图2）。

图2 贴角支撑

3.2.3 渠口限位网架 按照渠道结构尺寸，利用架杆和钢卡组成4纵5横网架，并在网架横杆上确定中心位置，以便确定渠道位置尺寸（见图3）。

图3 渠口限位网架

3.2.4 模板安装顺序 模板安装顺序。先架立限位网架，外模竖向杆、横向杆→安装渠道测前外模→安装组合贴角模板→安装侧墙内模→安装渠口和拉杆模板→校正模板→加固模板和支撑。注意在架立限位网架时确保网架到位，支撑稳固安全，网架安装时距侧墙顶面0.1～0.2 m；安装组合贴角模板时将梯形架与贴角模板安装到位；安装侧墙内模时用回形销将贴角模与侧模牢靠连接，并按要求在侧墙内外模之间安装限位杆；安装渠口和拉杆模板时考虑采用弹性易拆除材料夹片预留拆模间隙。

4 分块成型和一次成型方案比较

一是分块成型和一次成型施工渠段长度相同，渠基处理措施相同，混凝土浇筑及拆模后养护方法相同，投入的人员、材料、机械等成本是基本相同的。

二是分块成型使侧墙和底板之间、贴角和底板、侧墙之间、拉杆和侧墙之间均存在工作缝。工作缝的存在，降低了渠道整体结构的稳定性和刚度；使用过程中，在渠基变形、冻胀力、侧压力作用下，发生相对位移，导致工作缝逐渐增大并沿该缝发生渗漏，破坏渠基，导致渠道冻胀破坏加剧，最终致使渠道整体结构破坏，直接影响渠道使用功能和耐久性，使渠道设计寿命缩短。

三是一次成型施工实现了渠道使用功能，避免了侧墙、底板、贴角间的工作缝，避免了侧墙和拉杆的工作缝，保证了工程质量，施工操作简单易行且达到了不增加成本投入能够保证渠道工程设计寿命的目的。

5 结语

兰州市大砂沟总干七级1#洞前明渠改建工程施工，采用优化后的一次成型施工方案，实现了渠道使用功能，避免了侧墙、底板、贴角间的工作缝，避免了侧墙和拉杆的工作缝，保证了工程质量，施工操作简单易行且达到了不增加成本投入能够保证渠道工程设计寿命的目的。该经验在小型渠道改建施工中具有推广的价值。