小型农田水利渠道设计与施工

摘要：小型农田水利渠道的设计与施工是保证水利工程灌溉效益的重要环节之一，大大提升了灌溉水源利用率。本文通过对唐河县的地质特性进行分析，结合农田水利渠道设计原则和地域特征，详细介绍了小型农田水利渠道的设计和施工措施，特别提出了处理衬砌渠道渗透问题的有效策略。

关键词：小型农田；水利渠道；设计；施工；策略

中图分类号：TV文献标识码： A

引言

本文通过结合唐河县的地质特性，对南阳市唐河县小型灌区预制混凝土U型槽水利渠道设计与施工两方面进行简单论述。

一、小型农田水利渠道设计原则

在进行灌溉渠系规划时，要把当地的国土整治，水、田、林、路的规划相结合，扩大灌溉面积，充分利用现有的水土资源，最大限度地实现社会效益和经济效益的完美结合。小型农田水利渠道的规划布置大多遵循以下基本设计原则：

灌溉渠道在设计时要保证灌溉用水的单位水量能够实现最大效益，也就是说要提高单位水量的灌溉面积与灌溉效果。我们在对其进行需水量计算时应考虑到该地区在项目施工完成后，土地的利用方向，要考虑到水资源本身的平衡，因此，对该地区进行灌区续建和节水改造是十分必要的。

(2)综合利用岗丘区的灌溉渠道，结合水电，集中利用落差，水力加山丘区的灌溉渠道应利用集中差，结合水电，水力加工，开展多种经营，充分利用水土资源。针对唐河县平原地区需要采用河水和井水灌溉相结合，使用地表水与地下水联合运用的灌溉系统。

(3)采用支渠布置的设计原则。要根据具体地形具体问题具体分析，根据实际的地形地貌来设计干、支渠的布置方案。

(4)充分利用地形条件的原则。一般排水管道布置在低处，与其相对应的灌溉渠道应布置在高处，力求做到自流灌溉、排水，建成灌排水分开，采用各自独立的灌排两套系统，遇到局部洼地或高地，可分别采取小片提灌（排）等措施处理，减少交叉建筑物，避免更多良田被占。

二、小型农田水利渠道施工

1.混凝土预制U 型槽

U型槽应用于小型农田水利渠道施工的第一步，便是预制混凝土U型槽，预制所使用的机械设备应是经国家认证的构件成型设备，较为常见的就是型号为LZYB- 1 的成型设备。该设备制作流程简单、成本投入低，在混凝土U型槽的预制上有着极大的优势。而常用的U型槽规格则包括四种，分别是UD60、UD50、UD40 以及UD30，每条U型槽0.5 米长，3.5 至 4 厘米的壁厚。其次便是实施混凝土配比的试验。以小型农田水利渠道设计的标准与要求、技术水平以及水泥砂石料为依据，进行该工程的混凝土配比试验。最后采取的混凝土配比为：C20 强度等级，普通硅酸盐32.5 级水泥，卵石、砂、水泥比为2.06∶1.55∶1，0.45 至0.5 的水灰比，2.5 至3.5 的中粗砂细度，10 至25 毫米的卵石粒径。由于工程所在地的骨料级配不能符合设计的标准要求，故适当在其中掺入早强减水剂与粉煤灰。然后就是对预制U型槽的养护工作，在其生产24 小时后对其进行养护，特别要注意的是防冻与保湿过程，除了其强度应达到设计标准之外，还应保证其表面光滑平直，无麻面蜂窝与变形问题。

2.U 型槽的施工安装

基础挖填。应先放样，开挖线于开挖土方之前，然后以开挖线为基准实施开挖作业，防止超挖现象出现。在进行填土时则应注意其顶面的平整度，进而使U型基槽挖掘的准确性得以保证。完成挖填土方后，人工抬运制成的U型槽于土渠中以作样板之用，其放置间距为20 米，并以这些样块作为基准，在两个断面之间拉线自上而下对基槽断面进行修整。一般情况下，土槽的上口宽相较于普通构件要宽约2 厘米。另外，决定U型槽使用寿命的另一个因素就是基础土的紧密程度，因此在对基础土进行处理时，应以质量控制标准与设计要求为依据对紧密度进行严格控制，同时对其进行实时测量从而实施比降控制，在过田地段应加设渠底的垫层，最大限度防止因田面水位高于渠内水位而出现倒流。

U型槽的安装

完成基槽的开挖成型后，将C15 强度等级的细石混凝土浇于槽内，其厚度为5 厘米，宽则为U型槽半径的一半，以作垫层之用，要保证所浇垫层的厚度均匀 。在安装过程中，按所设计的比降，间隔5 至10 米便设置控制点一个，同时将一块U型槽安装于控制点处，其槽底高程应符合设计要求。随后便自下游向上游的U型槽安装施工，U型槽相邻间隙应留有20 毫米的宽度，以留作勾缝之用。本工程勾缝流程为，1∶2.5 的水泥砂浆先进行涂刷，再使用1∶2 的泥浆对勾缝进行抹光、压平、填满处理。除此之外，建议每间隔5 米设置沥青麻丝伸缩缝。

回填土

U型槽顶部与侧墙的回填土施工之前应进行微调，并保证回填后夯实。回填的泥土必须紧密，严禁出现大石、树根与杂草。应保证侧墙填土的宽度超过30 厘米，侧墙顶的填土超出5 至10 厘米。

5.混凝土现浇压顶

U型槽的使用寿命取决于混凝土压顶的质量，通常情况下使用的施工技术为现浇压顶技术，这样就能够将U型槽稳定性的问题进行解决。本工程混凝土现浇压顶所使用的是预制混凝土空心压条，强度等级为C20，其尺寸为孔径60 毫米，断面120×120 毫米。

三、处理衬砌渠道渗透问题的有效策略

1.防渗技术

水泥土的防渗效果较为理想，但这种材料流速小抗冻性差，为了避免出现渗漏问题，在处理过程中要保证配料准确、搅拌均匀、摊铺平整、浇捣密实，且对于材料之间的配合情况要严格掌握。

土料防渗方法可以采用压实素土、黏砂混合土、三合土、四合土、灰土等材料将渠基土夯实或在渠床表面铺筑一层夯实的土料防渗层。在操作环节中要严格掌握削坡清淤、压实、拌和、配料、铺料等环节，同时在土料中添加固化剂以增强渠道的防渗性。

2.改善冻胀破坏的措施

渠道防冻胀处理中有很多不同处理形式。需针对不同地质条件,采用适宜的方法来处理冻胀问题，从根本上解决冻胀问题造成的衬砌渠道的渗透。 如：通过改变渠道结构型式来实现, 用矩形断面或U形来代替梯形断面; 采用新型保温材料对渠道基土的冻胀问题进行防治, 从源头上保证渠基土不受负温的影响; 用大颗粒的土体替换原来的细颗粒土体进行渠基土的换填, 防止冻胀土壤对渠道衬砌混凝土板的冻胀应力影响。

3.避免衬砌混凝土结构板开裂的方法

在实际施工过程中，造成的混凝土开裂的原因有很多种，表现为裂纹，这些轻微的裂缝经修补后对渠道功能的使用没有太大影响；对于严重的大裂缝将直接影响衬砌结构的使用，特严重时会造成安全事故。因此，以下简单介绍几种避免衬砌混凝土结构板开裂的方法：

（1）对基底浮渣进行仔细清理，并用清水冲洗干净，这有利于仰拱填充的衬砌，对仰拱尺寸、厚度进行严格控制，拱墙衬砌时一定要对与仰拱的接触面进行凿毛清理。

（2）同步进行断面检测确保开挖轮廓符合设计要求。

（3）严格控制混凝土配合比和混凝土的和易性。

结束语

综上所述，针对我国众多的小型农田水利渠道工程来说，混凝土U型槽技术是非常适用的，不仅节约了施工成本、缩短了施工工期，同时还具有极好的防渗效果，极大的提高了水源利用率。对整个灌区区域农业作物生长繁衍的具有极大的促进作用。

参考文献：

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