U型预制混凝土渠槽在灌渠工程中的施工关键技术

农业是国民经济发展的基础产业，对水资源有极高的依赖，然灌渠工程恰好可以将水源同农田连接在一起，其性能如何与灌溉能力、农业生产效益存在直接关系。首先U 型预制混凝土渠槽的U型断面设计可以减少水流阻力，通过这样输水效率得到有效提升。其次，预制这种生产模式则可保证构件质量安全，同时现场施工周期也会缩短。并且因为混凝土材质拥有较强的抗渗性、耐久性，所以，可以良好的降低渗漏问题和维护成本。基于此对 U 型预制混凝土渠槽在灌渠工程中的施工关键技术进行研究，对于促进灌渠工程技术升级、保障农业灌溉长远发展具有非常重要的现实意义。

1.U 型预制混凝土渠槽在灌渠工程中预制阶段关键技术

1.1 模具设计与质量控制

U 型槽的几何形状和尺寸精度除会影响后续安装施工，还与灌渠的输水效率存在密切的关系，因此对于模具的设计必须要达到高精度和稳定性这两项要求。在实际施工过程中，常用定制钢模，主要是因钢模的刚度大和变形小的优势可以保证渠槽成型后断面规整，满足设计要求。在完成钢模加工后，为了确保加工精度，需利用三维坐标检测仪来完成首次校验检查。校核期间，着重检查U型曲线的弧度偏差值有无超过 ±2mm ，槽口宽度偏差是否控制在 3mm 以内，以及壁厚均匀性的允许误差是否在允许值范围[1]。只有严格控制这些精度指标，才可以有效保证渠槽可以顺利完成安装和实现高效输水。另外因考虑到模具在长期使用过程中难免会出现变形的情况，对渠槽质量形成不利影响，同时还要规定每生产500 件渠槽构件以后便需对模具进行重新校核。如果发现偏差问题，应及时做出调整，以此确保模具一直在要求规定状态下使用。除此之外，严格管控模具表面的光洁度，要求达到 Ral.6μm 以上。表面高质量的光洁度除可以确保渠槽外表面的平整性和光滑度，以减少水流输送过程中的阻力，提高输水效率，还可防止在混凝土浇筑时出现因模具表面粗糙而造成的粘模现象，保证构件能够完好的成型。

1.2 混凝土配合比与材料控制

混凝土的性能与渠槽耐久性之间的关系是互补的，所以，需严格根据设计强度和环境实际需求来设计混凝土配合比（如表 1）。通常对于 U 型槽混凝土的强度等级要求都是不低于 C20 的，并且还需要达到抗冻等级F150、抗渗等级P6 的相应要求，以此保障渠槽在不同环境情况下都能够长期稳定运行。①水灰比能够对混凝土强度和耐久性产生极大的影响，在实践中通常将水灰比这个关键参数管控在 0.55 范围内。若水灰比过大，混凝土在硬化时便会产生干缩裂缝现象，这样便会降低混凝土抗渗性；然如果水灰比过小，则会增大混凝土粘度，对混凝土浇筑期间的流动性产生影响，不利于后续施工操作。 ② 骨料级配需进行不断优化，常会采用连续级配的碎石和中砂。其中石子含泥量不可超过 1% ，砂的含泥量需 ⩽3% 。严格把控骨料含泥量，可减少混凝土内部孔隙，提高混凝土密实度，以加强其强度和耐久性。 ③ 也可在混凝土中掺入适量的粉煤灰。粉煤灰的掺入除会提升混凝土的和易性，让混凝土在浇筑中更易振捣密实，并且还可降低混凝土水化热反应，最大程度避免因水化热过高而形成裂缝问题，充分提高混凝土质量。

1.3 生产工艺

混凝土生产过程的规范化可保证构件质量，所以在生产混凝土时，必须严格按设计工艺完成操作（如图 1）。首先，采用强制式搅拌机进行机械化搅拌，合理控制搅拌时间，对于时间应控制在90-120 秒左右。搅拌时间的科学设定，能够保证水泥、骨料与水充分融合，通过这样防止形成离析现象，确保混凝土均匀性。待搅拌完后，需利用溜槽将混凝土输送至钢模。之后利用高频振捣器振捣混凝土，振捣时间应把控在2-3 分钟为宜。在振捣过程中，需将振捣棒插入混凝土中，振捣棒间的间距应控制在 30 厘米以内，保证整个断面都能够被振捣覆盖。振捣作业要持续进行直到混凝土表面出现泛浆并且无气泡溢出为止，如此可避免因振捣作业不充分而导致出现蜂窝、麻面等问题，保证混凝土密实度满足要求。其次，为了提高生产效率和质量安全，U 型槽合在工厂进行集中生产。通过标准化控制流程各环节参数，可保证各渠槽构件质量都能够满足要求。浇筑作业完成后，渠槽需在模具内静止养护 24 小时，等到混凝土强度与设计值相比达到 50% 以后才可进行脱模操作[2]。脱模后要立即进行洒水养护，并用塑料薄膜覆盖，保持混凝土湿润度，养护时间不应少于 14 天。通过养护能够良好的促进混凝土强度增长，防止因为早期脱水而出现开裂的问题，由此保证渠槽质量。

2.U 型预制混凝土渠槽在灌渠工程中基础处理与土方工程施工

2.1 基础土方开挖与填筑

基础开挖前的放样操作是确保施工位置准确的关键步骤。按照设计好的断面确定开挖线，并利用全站仪进行定位，基于此控制开挖边界的偏差。精准的放样操作能够保证基础开挖尺寸与设计要求相符。首先，开挖过程中要严格把控开挖深度，不可出现超挖的情况。如果不慎超挖，必须用级配砂石进行回填压实，严格用虚土进行填补。因虚土的密实度有限，无法为渠槽提供稳固的基础支撑，之后易产生基础沉降问题[3]。其次，对于软土地基来说，需要先做好换填处理。换填材料首选碎石或灰土，分层填筑的厚度控制在 30cm 左右。每层的填筑施工完成以后，都需对其密实度进行检测，确保压实大等于 93%_∘ 。经过换填处理和压实度控制，可以避免之后使用中出现基础沉降问题而造成渠槽产生断裂情况。最后，填筑过程中需严格按照分层夯实、由低到高原则来进行。每层虚铺厚度掌控在25 到30 厘米之间，碾压设备采用蛙式打夯机或振动碾，顺着渠道轴线的方面进行碾压，碾压次数最少3 遍，直到密实度达到设计要求为止。采用该填筑方式可以良好的保证基础土层更加密实、均匀。

2.2 土工膜铺设

为了提高基础防渗性，需在压实后的地基上铺设复合土工膜。在土工膜铺设前，要将地基表面清理干净，保证表面不存在杂物，防止损坏土工膜而影响防渗效果。土工膜常用搭接方式进行连接，搭接宽度要大于 0.5 米。搭接处使用热风焊接机焊接或是缝合，焊接操作中的温度需要把控在 180到 200% ，焊接移动速度为 2-3m/min 焊接温度和行走速度的严格管控对于焊缝牢固性，以及保证土工膜的防渗性能是非常有利的。在土工膜的铺设过程中，要始终保持土工膜的平整度，不可有褶皱出象存在。铺设完后，要进行质量检查。一方面，可应用气压检测法来检查焊缝质量，另一方面，检查膜体有无破损。若发现存在破损现象，需及时用同质材料修补，要注意补丁的尺寸要超过破损处 10cm ，这样能够确保修补后的土工膜可以更好的发挥防渗作用。

3.U 型预制混凝土渠槽在灌渠工程中U 型槽安装施工技术

3.1 垫层施工

为了使 U 型槽在使用过程中能够保持受力均匀，在安装前应先浇筑细石混凝土垫层。垫层采用 C15 细石混凝土，厚度大约在 5cm 左右。在开始浇筑垫层前，要先在地基表面洒水使地基保持湿润度，之后根据设计高程铺设混凝土，同时用平板振捣器振捣密实，最后采用刮尺进行找平，表面平整度偏差不可超过 3mm 。垫层浇筑施工完成后，需要养护 2 到 3 天以后才可以开始 U 型槽的安装施工。这样能够避免垫层因为过早受力而出现开裂的现象，保证垫层可以为 U 型槽提供牢固的支撑。

3.2 安装流程

U 型槽安装应按照从下到上的顺序进行，保证后续安装的渠槽能够与已安装的槽体实现无缝衔接，防止因水流方向而导致出现接缝错位现象，维护灌渠的整体性和输水顺畅性。首先，安装前，需在垫层上放出渠槽的中心线与边线，并每隔 5 到 10m 处设置一个高程控制点，有水准仪校准，保持渠槽安装的坡度与设计相同。其次，在安装时，先将 U 型槽构件吊放于设计位置，并调整中心线使其与边线对齐，再借助水平仪确定槽体高程，用楔块做微调，将相邻槽体的高程差控制在2mm 以内。调整完后，在槽体两侧临时回填适量土方以起到固定的作用，避免槽体在接下来的施工中产生位移，因而影响安装质量。

3.3 接缝处理

在灌渠中接缝是渗漏问题发生机率最大的部位，所以，对此部位必须要进行精细化处理。相邻两U 型槽间要预留约 20mm 的间隙，这样在温度变化时可以预留相应的缓冲空间，以应对因温度变化而产生的渠槽伸缩问题，防止接缝部位出现开裂。间隙处理可由两步完成，首先用 1:2.5 的水泥砂浆打底，保证砂浆灌满间隙底部，为之后的表面处理创设条件。等到打底砂浆初凝以后，再应用1:2 的水泥砂浆将表面抹平，压实压光，使接缝与槽体表面保持齐平，减少水流阻力的同时还可防止出现渗漏问题。另外，为了解决因温度变化而造成的渠槽伸缩问题，还要每 5 米便需设置一道20 毫米宽的伸缩缝，并用沥青麻丝来填塞。实际操作中先将麻丝浸泡在热沥青中，取出后挤干多余沥青，再分层塞入缝隙内，每层塞处后用木锤将其捣实，最后在表面涂刷一层沥青进行密封。经过这样处理以后，保证伸缩缝密封性防止渗漏问题的出现。

4.U 型预制混凝土渠槽在灌渠工程中回填与压顶施工

4.1 回填土质量控制

首先，回填应分层完成，每层厚度不可超过 20 厘米，通过人工夯实。在夯实时，要对槽体两侧与底部相接壤的位置进行重点夯实，防止出现空洞现象。如果存在空洞将会形成槽体受力不均的情况，最终影响槽体稳定性。其次，在侧墙顶部回填施工中，回填结构需超过槽体顶部 5 到 10 厘米，宽度大于 30 厘米，由此构建保护带。有效防止雨水冲刷槽体根部，保护槽体的结构完整性。需注意回填过程中，要保护好U 型槽，防止机械直接碾压槽体。

4.2 现浇混凝土压顶

一方面，为了强化渠槽的整体性，可在槽体顶部浇筑现浇混凝土压顶。压顶选用 C20 等级的混凝土材料，宽大等于15 厘米，厚度不可小于 10cm, 。在开始压顶之浇筑施工前，先安装侧模板，模板采用钢模并用拉螺栓进行固定，防止浇筑时产生变形。另一方面，在进行混凝土浇筑时，一边用振捣棒振捣使混凝土达到理想的密实度，直到表面出现泛浆为止。待浇筑作业完成后，需及时覆盖保湿，养护7 天以上。在养护期间，要设警示标识，禁止行人或车辆踩踏和碾压，等到混凝土强度达到设计值后才可将模板拆除。

4.结语

总体来说，U 型预制混凝土渠槽是一种高效、节水的灌渠方式，其在农业灌溉工程中所发挥的优势越来越凸出。通过规范预制生产、强化基础处理、精细化安装施工及全过程质量控制，可有效保证灌渠工程的稳定性和耐久性，有效提高水资源利用率。掌握 U 型预制混凝土渠槽的施工关键技术，除能缩短工期，还可降低后期维护成本，这对于促进农业节水增效、实现乡村振兴目标具有重要价值。

参考文献

[1]丛全日.预制混凝土U 型槽在渠道中的应用[J].科技创新与应用，2014，4（31）：214.

[2]赵光革.预制 U 型混凝土渠槽在新开门支渠中的应用[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2013,13(3):19-2031

[3]周任荣.混凝土预制U型槽在大型灌区末级渠系防渗衬砌中的施工与质量控制[J].湖南水利水 电,2011(4):10-11