“U”型渠道的设计方法及施工策略探讨

2022-09-11

结合我国当前情况来看, U型渠道是一项有利于实现节水增效的重要举措, 它不仅防渗漏性能好, 还能够抵抗冻胀破坏, 在农田灌溉运输水源中有着不可替代的作用, 其结构性能甚至关系着未来农业发展方向。因此, 有关U型渠道的设计方法与施工策略越来越受到社会重视[1]。

1 U型渠道的设计方法

1.1 渠道断面的设计

一般来说, U型渠道的深宽比应当控制在0.75~0.80。但是, 综合分析比较占地面积、工程造价以及水力条件, 对于流量较小的小型渠道可以适当增大深宽比到1.0。此外, 据有关实践数据可知:在田间配套方面, U型渠道的半径应当保持在10~60 cm, 衬砌厚度最好在5~6 cm。

1.2 地基冻胀的设计

地基冻胀设计主要是为了避免因冬季水分迁移而造成地基冻胀破坏。首先, 要增加圆弧部分的刚度, 使用宽浅断面以缩小断面深宽比。其次, 要适量铺设一层塑料薄膜, 减少冻胀力与小槽体的抬阻力, 防止渗漏[2]。再者, 要给渠道路基换填:通常将挖埋深度控制在易冻土壤深度的1/2~2/3, 然后适当选取砂砾石等材料进行换填, 以改善并提高渠道基础的土壤条件。最后, 要放缓U型渠道的直线段边坡, 一般情况下, 可以将外倾角增加到10°左右。

1.3 伸缩缝的设计

一般而言, U型混凝土渠道只设置横向伸缩缝, 而没有纵向伸缩缝。工程实践证明:首先, 小型渠道伸缩缝平均间距为5~6 m, 缝宽保留2 cm左右最佳, 这样方便注塞填料。其次, 伸缩缝缝形分为梯形缝与矩形缝两种。梯形缝适合现场灌充填料, 矩形缝则更适合在施工过程中直接放入预制好的填料, 缝宽上口保留2.5 cm, 下口保留1.5 cm最佳。再者, 伸缩缝的填料应当具备较好的低温拉伸性、混凝土粘结性与热稳定性。现阶段, 大部分小型U型混凝土渠道都是使用三毡四油或沥青水泥砂浆预制板条, 并要在正式施工之前给伸缩缝中的混凝土上层涂刷一层底子油。

2 U型渠道的施工策略

2.1 材料选择注意事项

首先, 水泥应当舍弃小窑水泥, 尤其是标号较低、因保存时间过长而结块的水泥, 而最好选择425#酸盐水泥。其次, 砂石料不能包含树根、杂草或泥团等任何杂物, 最好选择没有风化侵蚀和软弱夹层的级陪优质、质地坚硬的砂石:砂子含泥量应小于5%, 石子含泥量应小于2%。

2.2 渠道施工注意事项

目前, 我国U型混凝土渠道有预制安装与现场浇筑两种施工方法。在预制安装时, 预制件质量极好把握与控制, 但其存在较为普遍的问题。例如, 造价较高、运输破损情况常见、安砌工序繁多、线型较差、难以和土基有效结合、接缝较多且处理流程复杂、土基不稳且水渗漏损失较大等。而现场浇筑可以杜绝或减少以上情况的发生, 因为它稳定性强, 整体程度高, 防渗漏能力较好, 能在很大程度上抵抗冻胀破坏。由此可见, 现场浇筑更加适合大面积推广与使用。

2.3 立模与浇筑注意事项

较为常见的施工模具有钢材和木材两种, 但目前国内更青睐采用钢模进行施工。这主要是因为U型渠道表面光滑, 模具周转次数较多, 而钢模更为坚固耐用, 有助于U型渠道施工过程得到质量保证, 同时, 能够节约一部分木材。但在使用钢模时, 要注意以下事项:首先, 要先挂好渠中线才能开始立模, 并在模形两端的横梁上标记中点。其次, 应先根据设计厚度和内模断面形状, 在模具底部铺设一层混凝土并压光, 再进行预浇工作, 以确保底部混凝土浇捣严实。在正式安装模具时, 先要保证模具横梁上的中线与渠道的中线两者是完全重合的, 然后再用水平尺校正模具垂直度, 确保模具上、下、左、右四个位置完全重合, 以便固定模具和安装挡板工作顺利进行, 为浇捣混凝土做好万全的准备。

通常情况下, 浇筑混凝土都是使用隔块跳仓浇筑法, 要注意的是:在浇筑混凝土时, 应当用夹板条紧贴已经浇好的一侧混凝土, 直到混凝土全部浇筑完毕才能取出。其次, 气温和拆模时间有重大关系, 且待到混凝土初凝后才可拆模。再者, 混凝土表面的平整度与光滑度直接决定着U型渠道的防渗性、抗冻性以及粗糙率, 因此, 拆模之后需要认真做好渠道表面的收光抹平工作, 必要时还可以采用水泥浆或砂浆压实抹光。

2.4 混凝土养护注意事项

根据《混凝土结构工程施工及验收规范》中的要求有序开展混凝土养护工作:首先, 确保养护期间准备好膜料与草帘等覆盖物, 以减缓水分蒸发, 有利于混凝土表面保持湿润;其次, 养护期间使用的硅酸盐水泥应大于或等于14 d, 其它掺和料的水泥也应当大于或等于21 d。

2.5 伸缩缝施工注意事项

目前, 我国使用较多的伸缩缝填充材料是三毡四油与沥青水泥砂浆材料。如果采用三毡四油填充伸缩缝, 通常要先加入填料才能分块为混凝土浇筑, 并始终维持倒“T”结构。如果采用沥青水泥砂浆材料填充伸缩缝:首先要用扒钉或小钩剔出伸缩缝中的土、石等杂物, 然后用钢丝刷将伸缩缝的缝壁和缝底刷干净, 并用空压机将伸缩缝中的灰尘吹干净, 再用湿抹布将伸缩缝的缝壁和缝底擦干净, 最后用冷底子油涂抹伸缩缝, 并在其中倒入按固定比例制成的沥青水泥砂浆, 同时, 用小木板做好按压填实、抹光表面等相关工作, 确保其是和渠道表面齐平的。