U型砼渠道成型机在武嘉灌区田 ...

1、基本情况

武嘉灌区是新中国成立后在黄河中下游建设的大型引黄灌区之一,灌区位于河南省北部,南起黄河、北达卫河,东依人民胜利渠灌区,西至白马灌区,控制范围398km2,规划灌溉面积36万亩,主要承担焦作市武陟县、修武县及新乡市获嘉县3县的14个乡(镇)的农田灌溉、生态供水和除涝任务,并承担向境外部分地下水补源的任务。灌区水源主要是黄河水。

武嘉灌区始建于1958年,由于大引、大蓄,造成灌区次生盐碱化,1961年停止渠灌,发展井灌。随着灌区干旱加剧,地下水逐年下降,井灌无法满足生产发展需要,1975年重新恢复兴建武嘉灌区,并逐步形成“井渠结合”的灌溉网络和干、支、斗齐全的排水体系,灌区有引水渠1条,长度0.86km,设计流量28m3/s;总干渠1条,长度25.2km,设计流量28m3/s;干渠3条,长44.8km;支渠37条长163km,斗、农渠732条长310km。

2、灌区建设与管理现状

截止2005年,武嘉灌区灌排设施运行长达30余年,年久失修,损毁严重,渠系水利用系数、灌溉水利用系数均低,而区域内水资源紧缺,地下水超采严重,工农业用水矛盾尖锐,节水改造需求紧迫。2005年武嘉灌区正式开始续建配套与节水改造,到2010年底,已批准2005~2010年中的5个年度共7期项目工程,工程总投资 7382万元,共完成骨干渠道改造54.6km;建筑物改造125座;此外还改造枢纽1处、管理站11处和斗农门155座。

截止2011年底,通过续建配套与节水改造, 水利部灌区续建配套与节水改造项目现场复核组复核确认,渠系水利用系数由改造前的0.52提高到0.68,灌溉水利用系数由0.38提高到0.5,年新增输水能力5.8 m3/s,恢复灌溉面积4.89万亩,改善灌溉面积27.69万亩,恢复灌溉面积亩均增产粮食180公斤,改善灌溉面积亩均增产粮食80公斤,年增产粮食1992万公斤。项目改造后,亩均用水量降低160立方米,节水1901万立方米。渠道衬砌后,糙率由0.022降低到0.016,输水输沙能力大大提高,每年减少渠道淤积量8万立方米。

大型灌区节水改造与续建配套工程在武嘉灌区的实施已使得武嘉灌区支渠以上骨干工程面貌大为改观,由于投资限制,支渠一级的渠道节水改造工程大部分还未实施,只作了比较重要的三条支渠,就当前情况看,经过改造后的骨干渠道输水能力大幅提高,改造前经常出现的渠道决口淹地事件也基本杜绝,灌溉效益明显提高,当前灌区存在的突出问题是支渠工程和田间工程的配套建设问题。

现在的武嘉灌区始建于1976年,至今运行了近40年。当时修建的田间工程至今已破烂不堪,甚至失去了应有的使用功能,骨干渠道节水改造与续建配套工程的实施在没有田间工程的支持的情况下效益也很难完全发挥。

2007年,国家批复投资600余万元(其中中央、省配套360万元,群众自筹300万元)在武嘉灌区总干五支(支渠已经过节水改造)实施田间配套工程,当时叫末级渠系建设,工程实施后取得了很好的效果,主要内容为斗农渠砼衬砌及配套建筑物,渠道设计断面形式为梯形,一般斗渠深为80cm,底宽为30—40cm,边坡为1:0.7左右,农渠深为50—60cm,底宽为30cm,边坡为1:0.7左右,施工方式为渠道土方成型后,人工摊铺砼并拍实压光。在施工过程中经过钻芯取样,发现砼下部有相当部分不密实,其原因是因为边坡太陡,无法用机械振捣所致。而人工振捣又很难振捣至衬砌砼的底部,达不到预期的振捣效果。

2011年度国家批复投资222万元,在武嘉灌区谢旗营镇杨村等四个村实施高效节水建设项目,其实质也是末级渠系工程的建设,主要工程内容为:衬砌斗农渠长度约10 km及相应的建筑物配套。控制面积2500亩。批复下达后由于上次田间工程建设中发现的砼振捣不实的问题,在此次工程中如何避免此问题的再次发生,就成了一个必须解决的问题,后经过多方考察论证最后决定采用U型砼渠道成型机施工,工程于2012年3月1日开施施工,至今已基本完工,此次工程建设中包括设计、施工等过程中的一些经验和教训,在此与大家共同讨论,以期共同进步。

U型砼渠道成型机的优点:

1、首先解决了砼振捣问题

由于U型砼渠道成型机自身带有振捣功能,可以边上料边前行边振捣,使所衬砌砼密实度有了很大提高。从施工过程中观察到砼渠道断面看,基本不存在砼振捣不实的问题,保证了砼的密实度和强度。

2、U型渠道结构受力条件好

因U型渠道是一个反拱式结构,其结构内受力均匀、受力条件好,抗冻能力强,不易破坏,故在我国北方推广更具有明显的优点。

3、外观质量好

由于用机械一次成型,再加上渠道砼成型后人工的适当修整,所成渠道口宽一致,砼面平整光滑,口线顺直,从观感上给人很好的视觉感受,在施工中应注意的问题是要确保渠道土方密实,土渠成型要标准,机械前行时注意保持渠道两口沿水平,如有不平及时调整。

4、水流条件好

U型渠道与梯形渠道相比,同样过水能力的情况下湿周    较小,约比梯形渠湿周减少10%左右。U型渠道输水能力较大,水流速较高,有效避免或减少了泥沙淤积。在含沙量大的灌区尤其是引黄灌区,更为实用。能有效减少渠道清淤费用,降低管理难度。

4、占地少

河南省是农业大省,武嘉灌区处于粮食的高产区,人口稠密,人均土地面积少,所以节约用地也是在工程建设中必须考虑的一个重要问题。同样输水能力下U型渠道和梯形渠道相比占地更少。经过比对分析,U型渠道和梯形渠道相比同样的输水能力占地将减少30—40cm宽,本次工程建设中衬砌渠道约10km,其减少占地3000—4000平方米,在项目区内粮食产量在1000kg/亩.年以上,长期计算将是一个不可忽视的效益。

5、节省投资

同样的输水能力情况下,U型渠道和梯形渠道相比横断面长度减少10%左右,也就是说同样厚度的情况下,砼用量可节约10%左右。

6、耐久性好

梯形渠道砼衬砌板主要靠土方支撑,如果土方稍有不实,衬砌砼板很快就会损坏,而U型渠道由于边坡较陡对土方依赖性不太强,从理论上说其使用年限会超过梯形渠道,维修养护费用会更低。同时由于砼密实度较高,其抗冻融能力也会有较大提高,使用年限更长久。

7、防渗效果好

由于U型渠道与梯形渠道相比湿周小且砼振捣密实,其防渗效果会更好。

8、降低了劳动强度,节省了人力

机构成型与人工摊铺振捣成型相比省去人工摊铺拍实、压光等程序,效率有所提高,节省了一部分人力,随着机械性能的改进,效果将会更明显。

9、设计中应注意的问题

在本次施工中发现,当对砼水灰比掌握不好时,会影响施工质量。水灰比过小,会影响砼的密实度,水灰比过大时,成型的渠道由于机械振动会坍塌,如果要避免此问题发生应从两方面着手:一是严格控制水灰比。二是在设计时稍放缓U型渠道直立  段的边坡,本次工程设计直立段边坡为边坡与垂直线夹角为200 ,但有坍塌现象。直立段与垂直线夹角与直立段的高度应存在着直接的关系,具体夹角为多少度较为合适,还需要在今后的实践中进一步探讨。

10、施工中应注意的问题

由于小型U型渠道砼成型机是人工上料,劳动强度大,上料必须配备足够的人手,确保成型机连续作业,这样不仅可提高工效且对质量保证有更多的好处,晚上或中午停机时,要尽量停在桥涵等建筑物的位置以减少施工缝。

11、关于对机械改进的建议

U型砼渠道成型机本身机械并不复杂操作也很简单,但我个人认为机械仍需改进,本人对机械不内行,但我总觉得机械整体性能方面有待进一步提高,厂家应对各个部件及操作性能作一次整体优化和提高。

12、与预制U型砼构件安装衬砌渠道的比较。

本次工程实施前,我们进行了多方面考察论证,其中也去考察了预制U型砼构件安装衬砌渠道,但最终还是选用了U型砼渠道机械成型这种工艺,其原因是采用U型砼构件安装渠道衬砌存在有以下不足的地方:一是预制U型构件时因模具周转慢,需要大量的钢模具,特别是气温较低时周转更慢,施工进度不能满足要求,投资很大。二是其预制构件长度一般为50—70cm,预制和安装时劳动强度大,预制时占用场地面积大。三是安装后结缝是凸起的,渠道糙率大,特别是引黄灌区泥沙大时引起淤积,影响渠道输水能力,且淤积后清淤时由于结缝处突起,给清淤带来困难,清淤也会对勾缝造成伤害。

总之,经过这次使用U型砼渠道衬砌成型机衬砌渠道,总体感觉上是好的,是可以推广的,本人的一些体会和看法不一定有太大价值,只供同行参考,也希望对U型砼成型机衬砌渠道有经验的同行们多提宝贵意见,共同学习共同提高,为水利事业发展作出一份贡献。

 

                                                                                                                                                    供稿人:彭发运