论文部分内容阅读
摘要U型渠道具有省水、省地、省料、省工等特点，在中小型灌区节水改造中的应用广泛，就U型渠工程施工步骤和施工过程质量控制要求进行简单阐述和探讨。
关键词U型渠；中小型灌区；应用；施工质量控制
中图分类号 TU745.6 文献标识码B文章编号 1007-5739（2011）09-0261-02
近年来在淮南市中小型灌区节水改造工程中，渠道多采用砼U型渠槽衬砌。U型防渗渠不仅接近最优输水断面，而且具有省水、省地、省料、省工等特点。省水：据在祁集灌区的实际测试，农渠和毛渠每公里的输水损失分别为2.2%和3.6%，渠道输水利用系数分别从0.78和0.83提高到0.979和0.994，据此推算，每年可省水7 335 m3/hm2。省地：原农渠占地宽4.5 m，毛渠占地宽3.5 m；采用U型渠后，农渠宽为2.8 m，毛渠宽为1.7 m，折合666.67 hm2节省耕地11.67 hm2。省料：预制U型槽厚度比现浇的减少1/2，可节省材料50%。省工：据祁集灌区从灌溉、管理等方面分析，原6.67 hm2农田灌水需30个工日，现在只需15个，省工在50%左右。除此之外，U型砼渠，还具有工艺先进、造型简便、质量好、强度高、衬砌容易、管理方便等优点。
1施工步骤
施工分为砼U型槽预制、基面开挖、U型槽铺设安装、封顶与勾缝等4道工序。一是砼U型槽预制。砼U型槽的预制具体为：圬工料拌合、平面振捣、弯曲成型与定型、养护4个步骤。关键要注意所用材料质量、混凝土配合比、水灰比及其弯曲成型速度。二是基面开挖。基面开挖时要严格控制断面尺寸和高程，基槽表面务求平整，草根、石块应清除干净，保证基底土壤的密实度，利于U型槽铺设对接和耐久性。三是U型槽铺设。砼U型槽安装时“三线”控制，即一中线，二边线，尽量保持三线顺直，砼槽板后用砂料衬垫密实，板与板接口平整。此外，必须做好U型渠道和进出水口、节制闸的衔接。四是封顶及勾缝。封顶采用5 cm×10 cm断面C20砼现浇或砌砖砂浆抹面，并做到与预制件吻合。勾缝是防渗效果成败的关键之一，采用1∶2水泥砂浆勾缝，每5~10 m留1道沉降缝，沥青油膏勾缝。
2土方工程施工过程中的控制
2.1施工前的准备工作
在进行U型渠道施工前，对具体施工组织做好设计，做好施工用水、用电、机械和道路设备的准备，布置好料场和砼预制场地等施工工地准备工作[1]，检测试验和施工的设备，并作测试运行。
2.2土方工程放线
先根据设计交底的相关资料，复测渠道长度、中线、水准高程等要素，对渠道的中心控制线用经纬仪复核。在渠道中线位置，每50 m增加1个中心桩，同时用钢尺复核渠道的长度。用钢尺量距，在弯道处每隔3～5 m设1个中心桩，应保证误差在1/1 000以内。控制高程应当符合四等水准的要求，其闭合精度须控制在20 mm。设置开挖渠道高程控制点，即每隔200 m设1个临时高程点，最后根据设置好的中心线和高程控制点开挖渠道土方，临时堆土、取土沟放样及回填边线等。
2.3填方渠道的工艺要求
一是清除干净清基和渠床内虚土、杂草、腐殖质及砖石等杂物。二是为减少运输费用，应就近取用回填土，并尽量保证回填土的含水量为最佳含水量。三是确定夯填方式，选用适宜的施工机械，应根据现场情况进行确定。四是采用分层夯实进行回填夯实。分层夯实不得少于4遍，每层铺土的厚度应当为20～30 cm，应杜绝虚土层、漏夯、橡皮土等现象，夯实后土的干容重大于等于155 KN/m3。
2.4开挖U型渠道
对于地势平坦且渠道较长的情况，一般选用开沟机作为施工机械，开沟机作业时，要有专人随机察看，而且必须沿U型渠道所放的开挖线匀速行驶，要当即处置作业过程中发现的石块或粗树根等杂物。U型渠道土方开挖质量将直接影响到渠道衬砌顺利进行。
3混凝土工程施工控制要求
3.1施工用水要求
关于施工用水的质量要求，为满足《混凝土拌合用水标准》，必需进行水质化验方可使用。若是在极其缺水的条件下，可以使用地表水、地下水或其他类型的水，除此以外，适合饮用的水均可用于拌制和养护混凝土[2-3]。
3.2水泥质量要求
水泥按用途和性能分为专用水泥、通用水泥及特种水泥等多个品种。通用水泥主要用于一般土建工程，有复合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥以及矿渣硅酸盐水泥等。为达到提高工程质量并节约水泥的目的，按照工程的具体情况合理选择与使用水泥，并根据水泥的品种及强度等级，在使用水泥时必须区分把握其性能和使用比例。水泥在运输和储存过程中应防水防潮，已受潮结块的水泥应当经化验合格后才能使用。工地的水泥存放时应分堆存放，不得混装，并标明强度品级、品种、出厂批号和出产厂家等信息。水泥储存时间按出厂日期计算，一般不得超过3个月。堆放位置距地面、边墙至少30 cm，留出运输通道，并设防潮层，堆放高度不得超过15袋。
3.3骨料的质量要求
一是砂子。一般采用中砂作为浇筑砼用砂，应当采用质地坚硬、颗粒清洁、级配好的自然河砂，此外用硬质岩石轧碎的人工砂也可以，但要求质地坚硬、经久性好、颗粒清洁，且不得包含团块、壤土、盐碱、有机物和其他有害杂质等。二是碎石。碎石应清洁，若有裹泥、裹粉或被污染等，应清洗干净。根据国家现行有关规定，石子最大粒径应在素砼板厚的1/2以内。应当选用合适的碎石粒径进行素混凝土结构的施工。因为U型渠道断面衬砌厚度一般为40～80 mm，所以在施工中石子应按粒径分成D20、D40等2个等级。此外，宜掺一些添加剂来提高抗冻和抗渗机能，以满足混凝土U型渠道的抗渗、抗冻要求，可用的有M型减水剂，具有增气、减水、提高防渗防冻机能和提高强度等作用。PC-2型引气剂，配制时按重量比，具有引气、减水、提高砼抗渗和抗冻等功能。综上所述，骨料质量的优劣直接影响混凝土强度，应当仔细研究砂石骨料储量、物理力学指标、杂质含量等。
3.4混凝土标号的质量要求
在U型渠道预制中，砼的强度标号应为C20抗冻F50，抗渗W4，配料中的水灰比最大许可值应为0.6，砼的坍落度应在1~3 cm。砼的配合比应满足强度、抗冻、抗渗及和易性要求。
3.5砼U型槽的预制
以淮南市为例，该市于20世纪90年代从山东省密云县引进技术和设备，在平圩镇农业综合开发项目区开始示范与大面积推广应用。20年来，工艺不断改进，取得的效果良好。U型槽在预制过程中应符合有关规定：一是U型槽强度和尺寸应满足设计要求。砼标号必须达到C20以上，B30U型槽厚应不小于3 cm，B40U型及以上槽厚应大于等于5 cm。二是U型槽端面应平整并与其轴线垂直。三是U型槽内外侧表面应平直圆滑，不得出现蜂窝、麻面现象。
3.6养护
U型渠槽砼具有壁薄、外露面积大的特点，其养护是保证和提高砼质量的主要环节[4]。如果砼养护不实，其表面就会呈现干裂裂痕，影响工程质量，因此必需专人负责，确保养护工作的落实。一般正常气温下，砼浇筑后6~18 h即可养护，根据采用的水泥特性和实地气温，来确定适宜的养护时刻，养护要勤洒水，始终保持砼表面潮湿，而使砼充分获得养护。最常用的养护办法是在砼的外表覆盖湿草帘、湿芦席等物。此外，还可在混凝土表面覆盖塑料薄膜。
3.7施工质量抽检和控制
在施工过程中必须选择适宜的原材料及确定适当的配合比，还必须对硬化混凝土、混凝土拌合物及混凝土原材料进行质量抽检和控制，以此保证混凝土的质量。此外，因为施工过程中原材料质量的优劣对混凝土的质量有很大的影响，所以经常对混凝土原材料的各项性能、混凝土拌合物及硬化混凝土的各项性能进行检测，也应按规定抽检混凝土拌合组成材料质量。每班至少抽检坍落度3次，若是坍落度超出许可的范围内，应即时处理并做好记录。在混凝土浇筑时，按照配合比的改变、浇筑量的大小、浇筑部位差异、施工班组情况差异，每组留置混凝土强度试块3块，每组需要浇制抗渗试块6块，浇置抗冻试块数目按照试验要求而定。
4结语
为确保U型渠的施工质量，农田水利项目中的U型渠施工需要结合实际情况安排好施工的步骤，对施工测量、土方开挖和回填、垫层铺设、U型渠预制和铺设等每个施工环节的质量进行严格控制，按部就班地实施。
5参考文献
[1] 中华人民共和国水利部.SL18-2004渠道防渗工程技术规范[S].北京：中国水利水电出版社，2005.
[2] 汪志农.灌溉排水工程学[M].北京：中国农业出版社，2000.
[3] 燕峒胜，于光林.浅谈U型渠道施工过程质量控制[J].今日科苑，2010（6）：141.
[4] 万兴华.U型渠在小型渠道改造中的应用[J].宁夏农林科技2008（5）：30-31.
关键词U型渠；中小型灌区；应用；施工质量控制
中图分类号 TU745.6 文献标识码B文章编号 1007-5739（2011）09-0261-02
近年来在淮南市中小型灌区节水改造工程中，渠道多采用砼U型渠槽衬砌。U型防渗渠不仅接近最优输水断面，而且具有省水、省地、省料、省工等特点。省水：据在祁集灌区的实际测试，农渠和毛渠每公里的输水损失分别为2.2%和3.6%，渠道输水利用系数分别从0.78和0.83提高到0.979和0.994，据此推算，每年可省水7 335 m3/hm2。省地：原农渠占地宽4.5 m，毛渠占地宽3.5 m；采用U型渠后，农渠宽为2.8 m，毛渠宽为1.7 m，折合666.67 hm2节省耕地11.67 hm2。省料：预制U型槽厚度比现浇的减少1/2，可节省材料50%。省工：据祁集灌区从灌溉、管理等方面分析，原6.67 hm2农田灌水需30个工日，现在只需15个，省工在50%左右。除此之外，U型砼渠，还具有工艺先进、造型简便、质量好、强度高、衬砌容易、管理方便等优点。
1施工步骤
施工分为砼U型槽预制、基面开挖、U型槽铺设安装、封顶与勾缝等4道工序。一是砼U型槽预制。砼U型槽的预制具体为：圬工料拌合、平面振捣、弯曲成型与定型、养护4个步骤。关键要注意所用材料质量、混凝土配合比、水灰比及其弯曲成型速度。二是基面开挖。基面开挖时要严格控制断面尺寸和高程，基槽表面务求平整，草根、石块应清除干净，保证基底土壤的密实度，利于U型槽铺设对接和耐久性。三是U型槽铺设。砼U型槽安装时“三线”控制，即一中线，二边线，尽量保持三线顺直，砼槽板后用砂料衬垫密实，板与板接口平整。此外，必须做好U型渠道和进出水口、节制闸的衔接。四是封顶及勾缝。封顶采用5 cm×10 cm断面C20砼现浇或砌砖砂浆抹面，并做到与预制件吻合。勾缝是防渗效果成败的关键之一，采用1∶2水泥砂浆勾缝，每5~10 m留1道沉降缝，沥青油膏勾缝。
2土方工程施工过程中的控制
2.1施工前的准备工作
在进行U型渠道施工前，对具体施工组织做好设计，做好施工用水、用电、机械和道路设备的准备，布置好料场和砼预制场地等施工工地准备工作[1]，检测试验和施工的设备，并作测试运行。
2.2土方工程放线
先根据设计交底的相关资料，复测渠道长度、中线、水准高程等要素，对渠道的中心控制线用经纬仪复核。在渠道中线位置，每50 m增加1个中心桩，同时用钢尺复核渠道的长度。用钢尺量距，在弯道处每隔3～5 m设1个中心桩，应保证误差在1/1 000以内。控制高程应当符合四等水准的要求，其闭合精度须控制在20 mm。设置开挖渠道高程控制点，即每隔200 m设1个临时高程点，最后根据设置好的中心线和高程控制点开挖渠道土方，临时堆土、取土沟放样及回填边线等。
2.3填方渠道的工艺要求
一是清除干净清基和渠床内虚土、杂草、腐殖质及砖石等杂物。二是为减少运输费用，应就近取用回填土，并尽量保证回填土的含水量为最佳含水量。三是确定夯填方式，选用适宜的施工机械，应根据现场情况进行确定。四是采用分层夯实进行回填夯实。分层夯实不得少于4遍，每层铺土的厚度应当为20～30 cm，应杜绝虚土层、漏夯、橡皮土等现象，夯实后土的干容重大于等于155 KN/m3。
2.4开挖U型渠道
对于地势平坦且渠道较长的情况，一般选用开沟机作为施工机械，开沟机作业时，要有专人随机察看，而且必须沿U型渠道所放的开挖线匀速行驶，要当即处置作业过程中发现的石块或粗树根等杂物。U型渠道土方开挖质量将直接影响到渠道衬砌顺利进行。
3混凝土工程施工控制要求
3.1施工用水要求
关于施工用水的质量要求，为满足《混凝土拌合用水标准》，必需进行水质化验方可使用。若是在极其缺水的条件下，可以使用地表水、地下水或其他类型的水，除此以外，适合饮用的水均可用于拌制和养护混凝土[2-3]。
3.2水泥质量要求
水泥按用途和性能分为专用水泥、通用水泥及特种水泥等多个品种。通用水泥主要用于一般土建工程，有复合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥以及矿渣硅酸盐水泥等。为达到提高工程质量并节约水泥的目的，按照工程的具体情况合理选择与使用水泥，并根据水泥的品种及强度等级，在使用水泥时必须区分把握其性能和使用比例。水泥在运输和储存过程中应防水防潮，已受潮结块的水泥应当经化验合格后才能使用。工地的水泥存放时应分堆存放，不得混装，并标明强度品级、品种、出厂批号和出产厂家等信息。水泥储存时间按出厂日期计算，一般不得超过3个月。堆放位置距地面、边墙至少30 cm，留出运输通道，并设防潮层，堆放高度不得超过15袋。
3.3骨料的质量要求
一是砂子。一般采用中砂作为浇筑砼用砂，应当采用质地坚硬、颗粒清洁、级配好的自然河砂，此外用硬质岩石轧碎的人工砂也可以，但要求质地坚硬、经久性好、颗粒清洁，且不得包含团块、壤土、盐碱、有机物和其他有害杂质等。二是碎石。碎石应清洁，若有裹泥、裹粉或被污染等，应清洗干净。根据国家现行有关规定，石子最大粒径应在素砼板厚的1/2以内。应当选用合适的碎石粒径进行素混凝土结构的施工。因为U型渠道断面衬砌厚度一般为40～80 mm，所以在施工中石子应按粒径分成D20、D40等2个等级。此外，宜掺一些添加剂来提高抗冻和抗渗机能，以满足混凝土U型渠道的抗渗、抗冻要求，可用的有M型减水剂，具有增气、减水、提高防渗防冻机能和提高强度等作用。PC-2型引气剂，配制时按重量比，具有引气、减水、提高砼抗渗和抗冻等功能。综上所述，骨料质量的优劣直接影响混凝土强度，应当仔细研究砂石骨料储量、物理力学指标、杂质含量等。
3.4混凝土标号的质量要求
在U型渠道预制中，砼的强度标号应为C20抗冻F50，抗渗W4，配料中的水灰比最大许可值应为0.6，砼的坍落度应在1~3 cm。砼的配合比应满足强度、抗冻、抗渗及和易性要求。
3.5砼U型槽的预制
以淮南市为例，该市于20世纪90年代从山东省密云县引进技术和设备，在平圩镇农业综合开发项目区开始示范与大面积推广应用。20年来，工艺不断改进，取得的效果良好。U型槽在预制过程中应符合有关规定：一是U型槽强度和尺寸应满足设计要求。砼标号必须达到C20以上，B30U型槽厚应不小于3 cm，B40U型及以上槽厚应大于等于5 cm。二是U型槽端面应平整并与其轴线垂直。三是U型槽内外侧表面应平直圆滑，不得出现蜂窝、麻面现象。
3.6养护
U型渠槽砼具有壁薄、外露面积大的特点，其养护是保证和提高砼质量的主要环节[4]。如果砼养护不实，其表面就会呈现干裂裂痕，影响工程质量，因此必需专人负责，确保养护工作的落实。一般正常气温下，砼浇筑后6~18 h即可养护，根据采用的水泥特性和实地气温，来确定适宜的养护时刻，养护要勤洒水，始终保持砼表面潮湿，而使砼充分获得养护。最常用的养护办法是在砼的外表覆盖湿草帘、湿芦席等物。此外，还可在混凝土表面覆盖塑料薄膜。
3.7施工质量抽检和控制
在施工过程中必须选择适宜的原材料及确定适当的配合比，还必须对硬化混凝土、混凝土拌合物及混凝土原材料进行质量抽检和控制，以此保证混凝土的质量。此外，因为施工过程中原材料质量的优劣对混凝土的质量有很大的影响，所以经常对混凝土原材料的各项性能、混凝土拌合物及硬化混凝土的各项性能进行检测，也应按规定抽检混凝土拌合组成材料质量。每班至少抽检坍落度3次，若是坍落度超出许可的范围内，应即时处理并做好记录。在混凝土浇筑时，按照配合比的改变、浇筑量的大小、浇筑部位差异、施工班组情况差异，每组留置混凝土强度试块3块，每组需要浇制抗渗试块6块，浇置抗冻试块数目按照试验要求而定。
4结语
为确保U型渠的施工质量，农田水利项目中的U型渠施工需要结合实际情况安排好施工的步骤，对施工测量、土方开挖和回填、垫层铺设、U型渠预制和铺设等每个施工环节的质量进行严格控制，按部就班地实施。
5参考文献
[1] 中华人民共和国水利部.SL18-2004渠道防渗工程技术规范[S].北京：中国水利水电出版社，2005.
[2] 汪志农.灌溉排水工程学[M].北京：中国农业出版社，2000.
[3] 燕峒胜，于光林.浅谈U型渠道施工过程质量控制[J].今日科苑，2010（6）：141.
[4] 万兴华.U型渠在小型渠道改造中的应用[J].宁夏农林科技2008（5）：30-31.