探析水利工程項目梯形明渠施工技術(shù)

一、工程概述

紅崖山灌區(qū)為民勤縣所轄大型灌區(qū)，屬地表水灌溉為主，地下水灌溉為補充的井河混灌區(qū)，地理位置在東徑 102°02′ ～ 103°02′ 、北緯 38°05′～39°06′之間，海拔 1180 ～ 1500m，南自紅崖山水庫，東、北接內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善左旗和右旗，西靠金昌市。設(shè)計灌溉面積 87.91 萬畝，有效灌溉面積 64.7 萬畝。灌區(qū)現(xiàn)有骨干渠道 777.38 公里，其中，總干渠1條 86.72 公里、 干渠 14 條 164.8 公里、支渠 98 條 525.86 公里。石羊河流域重點治理項目實施以來，通過灌區(qū)節(jié)水改造與管理改革，灌區(qū)工程與管理得到明顯改善與加強，但一些制約灌區(qū)發(fā)展的關(guān)鍵問題還沒解決，距離現(xiàn)代化灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)還有很大差距。經(jīng)多年運行，當(dāng)前尚有244.99 公里骨干渠道帶病運行，不能滿足灌區(qū)安全輸水需求。為了實現(xiàn)灌區(qū)水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，切實提高水資源高效利用，確保灌區(qū)效益發(fā)揮，保障糧食安全，開展甘肅省民勤縣紅崖山灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造十分必要與緊迫，甘肅省民勤縣紅崖山灌區(qū)被納入“十四五”全國大型灌區(qū)續(xù)建配套與改造現(xiàn)代化改造灌區(qū)，項目計劃通過灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造，夯實水利基礎(chǔ)設(shè)施，補齊水利工程短板。本標(biāo)為甘肅省紅崖山大型灌區(qū)“十四五”續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造工程2022年度第10標(biāo)段，主要為八干渠拆除重建（樁號 0+000—2+626 段），改建長度 2.626 公里。樁號0+000-0+476段設(shè)計為梯形斷面明渠，拆除現(xiàn)狀襯砌預(yù)制板渠道，換填60cm厚風(fēng)積沙墊層,其上澆筑2cm厚M10水泥砂漿找平、8cm厚C30混凝土,長度為0.476公里；樁號0+476—1+287段設(shè)計為箱型暗涵型式，暗涵凈寬2.8m、凈深1.4m，現(xiàn)澆C30混凝土，長度為0.811公里；樁號1+287-2+626段設(shè)計為梯形斷面明渠，拆除現(xiàn)狀襯砌預(yù)制板渠道，換填60cm厚風(fēng)積沙墊層，其上澆筑2cm厚MI0水泥砂漿找平、8cm厚C30混凝土，長度為1.339公里；改建渠系建筑物5座；修建巡渠路2.626公里，以及落實該標(biāo)段施工范圍內(nèi)環(huán)境保護(hù)和水土保持治理措施。

二、梯形明渠的結(jié)構(gòu)組成和特點

完整的水利工程梯形明渠由底部、側(cè)壁、防護(hù)層、附屬設(shè)施四大部分共同組成，其斷面示意圖如圖1所示：

圖1 梯形明渠斷面示意圖

梯形明渠的底部通常為平面或略帶坡度，以利于水流。側(cè)壁為兩側(cè)斜坡，一般為混凝土或漿砌石護(hù)面，以增強穩(wěn)定性。防護(hù)層的目的是防止?jié)B漏和侵蝕，側(cè)壁和底部常設(shè)有防護(hù)層，如土工布、混凝土預(yù)制塊等。附屬設(shè)施則包括欄桿、檢查井、排水孔等，以確保渠道的安全運行和維護(hù)。梯形明渠是水利工程項目常見的一種渠道形式，和矩形渠道、渡槽等結(jié)構(gòu)相比，梯形明渠是一種底部呈梯形的開放式渠道，其主要特點包括：1.結(jié)構(gòu)簡單：相比于其他復(fù)雜形狀的渠道，梯形明渠的設(shè)計和施工更為簡便。2.施工便利：由于其幾何形狀規(guī)則，便于測量和施工。3.成本低廉：材料和施工費用相對較低，適合大規(guī)模應(yīng)用。4.流態(tài)穩(wěn)定：梯形設(shè)計有利于保持水流的穩(wěn)定性，減少渦流和能量損失。

三、梯形明渠施工技術(shù)的實際應(yīng)用

（一）施工準(zhǔn)備

在進(jìn)行梯形明渠施工前，需要對工程區(qū)域的地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)勘察，包括土壤類型、地下水位、地震活動等，為設(shè)計和施工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。再根據(jù)勘察結(jié)果，制定詳細(xì)的工程設(shè)計圖紙，包括梯形明渠的尺寸、坡度、材料規(guī)格等。編制施工方案，明確施工流程、技術(shù)要求、安全措施等^【1】。此外，還需全面清理施工現(xiàn)場，移除雜物和障礙物，確保施工區(qū)域干凈整潔，以便為測量方向和正式施工提供良好的條件。為確定梯形明渠施工范圍和精度，還需根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行精確的測量和放線，確定明渠的起始點、終點、高度和寬度。

（二）土方開挖

當(dāng)施工準(zhǔn)備全部就位之后，即可著手進(jìn)行土方開挖，就案例工程而言，梯形明渠穿過的工程區(qū)區(qū)域地層巖性上部為中細(xì)砂墊層，厚度 0.6~0.8m，下部為沖洪積粉質(zhì)粘土，厚約 0.5~3.0m，局部夾中細(xì)砂透鏡體。土質(zhì)不均，具水平層理，底部巖性為沖洪積中細(xì)砂層，結(jié)構(gòu)中密，局部夾粉質(zhì)粘土透鏡體。為保證梯形明渠土方挖孔的安全性和質(zhì)量，若在開挖時遇到了土層變化較為明顯的情況，要立即停止開挖，報請現(xiàn)場監(jiān)理工程師到現(xiàn)場觀察實際情況，若和地質(zhì)勘察報告顯示的結(jié)果不一致，需調(diào)整施工方案以保障開挖質(zhì)量。

（三）風(fēng)積砂墊層

在渠道土方開挖工程經(jīng)過嚴(yán)格的驗收并確認(rèn)合格之后，及時進(jìn)行風(fēng)積砂墊層的施工。在風(fēng)積沙墊層的料場，使用ZL50型號的裝載機將風(fēng)積沙裝入自卸汽車中，通過自卸汽車沿著渠道的邊緣進(jìn)行卸料作業(yè)。卸料后使用挖掘機來輔助將風(fēng)積沙鋪填入渠道內(nèi)，并進(jìn)行初步的平整工作。為了確保風(fēng)積沙墊層的密實度，需要注入水源，使水均勻地滲透進(jìn)入渠的風(fēng)積沙中，并超過風(fēng)積沙表面15cm左右，這種方法被稱為水沉法。通過水沉法，風(fēng)積沙墊層能夠得到充分的壓實。為了進(jìn)一步確保墊層的堅固性，還需要人工使用夯錘對風(fēng)積沙墊層進(jìn)行細(xì)致的夯實作業(yè)^【2】。

（四）土方填筑

當(dāng)梯形明渠開挖完成之后，需對開挖后的明渠尺寸、深度、寬度等進(jìn)行全面檢測，保證各項指標(biāo)和尺寸全部符合要求后，方可進(jìn)行填筑操作。在土方填筑時需嚴(yán)格遵循水分分段、豎向分層的填筑方法。每次填筑工作面的長度不應(yīng)小于50m，采用10t自卸汽車將填料運輸?shù)教钪F(xiàn)場進(jìn)行卸料，卸料時宜采用進(jìn)占法卸料，卸料后需及時通過裝載機進(jìn)行平整處理，控制每層卸料填筑厚度在30～50cm之間，卸料完成后，需對填料的最佳含水量進(jìn)行檢測，若達(dá)到設(shè)計要求，需及時開展碾壓操作，本工程梯形渠道在碾壓時采用5～16t振動碾進(jìn)行碾壓，采用進(jìn)退錯距法進(jìn)行碾壓，碾壓時輪跡需至少重疊10cm，最大的碾壓速度不應(yīng)超過2km/h。碾壓設(shè)備無法達(dá)到位置，如靠近岸坡位置、暗渠頂部50cm以內(nèi)的位置，需采用振動平板夯進(jìn)行夯實處理^【3】。

四、結(jié)語

綜上所述，結(jié)合理論實踐，分析了水利工程項目梯形明渠施工技術(shù)，分析結(jié)果表明，雖然在水利工程項目中采用梯形明渠可提升排沙、泄洪的效率，更好地保護(hù)水利工程及相關(guān)附屬設(shè)施。但由于現(xiàn)場條件較為復(fù)雜，影響施工質(zhì)量和準(zhǔn)確性的因素多，這就要求在實際施工中能夠切實做好施工前的準(zhǔn)備工作，并結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件，選擇合適的開挖方式，注重分層填筑和碾壓，并應(yīng)用好移動式鋼模臺這一先進(jìn)的施工設(shè)備，才能有效提升梯形明渠施工質(zhì)量。

文章來源：《產(chǎn)品可靠性報告》 http://www.12-baidu.cn/w/kj/32519.html