探析水利工程项目梯形明渠施工技术

一、工程概述

红崖山灌区为民勤县所辖大型灌区，属地表水灌溉为主，地下水灌溉为补充的井河混灌区，地理位置在东径 102°02′ ～ 103°02′ 、北纬 38°05′～39°06′之间，海拔 1180 ～ 1500m，南自红崖山水库，东、北接内蒙古自治区阿拉善左旗和右旗，西靠金昌市。设计灌溉面积 87.91 万亩，有效灌溉面积 64.7 万亩。灌区现有骨干渠道 777.38 公里，其中，总干渠1条 86.72 公里、 干渠 14 条 164.8 公里、支渠 98 条 525.86 公里。石羊河流域重点治理项目实施以来，通过灌区节水改造与管理改革，灌区工程与管理得到明显改善与加强，但一些制约灌区发展的关键问题还没解决，距离现代化灌区标准还有很大差距。经多年运行，当前尚有244.99 公里骨干渠道带病运行，不能满足灌区安全输水需求。为了实现灌区水资源可持续利用和经济社会可持续发展，切实提高水资源高效利用，确保灌区效益发挥，保障粮食安全，开展甘肃省民勤县红崖山灌区续建配套与现代化改造十分必要与紧迫，甘肃省民勤县红崖山灌区被纳入“十四五”全国大型灌区续建配套与改造现代化改造灌区，项目计划通过灌区续建配套与现代化改造，夯实水利基础设施，补齐水利工程短板。本标为甘肃省红崖山大型灌区“十四五”续建配套与现代化改造工程2022年度第10标段，主要为八干渠拆除重建（桩号 0+000—2+626 段），改建长度 2.626 公里。桩号0+000-0+476段设计为梯形断面明渠，拆除现状衬砌预制板渠道，换填60cm厚风积沙垫层,其上浇筑2cm厚M10水泥砂浆找平、8cm厚C30混凝土,长度为0.476公里；桩号0+476—1+287段设计为箱型暗涵型式，暗涵净宽2.8m、净深1.4m，现浇C30混凝土，长度为0.811公里；桩号1+287-2+626段设计为梯形断面明渠，拆除现状衬砌预制板渠道，换填60cm厚风积沙垫层，其上浇筑2cm厚MI0水泥砂浆找平、8cm厚C30混凝土，长度为1.339公里；改建渠系建筑物5座；修建巡渠路2.626公里，以及落实该标段施工范围内环境保护和水土保持治理措施。

二、梯形明渠的结构组成和特点

完整的水利工程梯形明渠由底部、侧壁、防护层、附属设施四大部分共同组成，其断面示意图如图1所示：

图1 梯形明渠断面示意图

梯形明渠的底部通常为平面或略带坡度，以利于水流。侧壁为两侧斜坡，一般为混凝土或浆砌石护面，以增强稳定性。防护层的目的是防止渗漏和侵蚀，侧壁和底部常设有防护层，如土工布、混凝土预制块等。附属设施则包括栏杆、检查井、排水孔等，以确保渠道的安全运行和维护。梯形明渠是水利工程项目常见的一种渠道形式，和矩形渠道、渡槽等结构相比，梯形明渠是一种底部呈梯形的开放式渠道，其主要特点包括：1.结构简单：相比于其他复杂形状的渠道，梯形明渠的设计和施工更为简便。2.施工便利：由于其几何形状规则，便于测量和施工。3.成本低廉：材料和施工费用相对较低，适合大规模应用。4.流态稳定：梯形设计有利于保持水流的稳定性，减少涡流和能量损失。

三、梯形明渠施工技术的实际应用

（一）施工准备

在进行梯形明渠施工前，需要对工程区域的地质条件进行详细勘察，包括土壤类型、地下水位、地震活动等，为设计和施工提供基础数据。再根据勘察结果，制定详细的工程设计图纸，包括梯形明渠的尺寸、坡度、材料规格等。编制施工方案，明确施工流程、技术要求、安全措施等^【1】。此外，还需全面清理施工现场，移除杂物和障碍物，确保施工区域干净整洁，以便为测量方向和正式施工提供良好的条件。为确定梯形明渠施工范围和精度，还需根据设计图纸进行精确的测量和放线，确定明渠的起始点、终点、高度和宽度。

（二）土方开挖

当施工准备全部就位之后，即可着手进行土方开挖，就案例工程而言，梯形明渠穿过的工程区区域地层岩性上部为中细砂垫层，厚度 0.6~0.8m，下部为冲洪积粉质粘土，厚约 0.5~3.0m，局部夹中细砂透镜体。土质不均，具水平层理，底部岩性为冲洪积中细砂层，结构中密，局部夹粉质粘土透镜体。为保证梯形明渠土方挖孔的安全性和质量，若在开挖时遇到了土层变化较为明显的情况，要立即停止开挖，报请现场监理工程师到现场观察实际情况，若和地质勘察报告显示的结果不一致，需调整施工方案以保障开挖质量。

（三）风积砂垫层

在渠道土方开挖工程经过严格的验收并确认合格之后，及时进行风积砂垫层的施工。在风积沙垫层的料场，使用ZL50型号的装载机将风积沙装入自卸汽车中，通过自卸汽车沿着渠道的边缘进行卸料作业。卸料后使用挖掘机来辅助将风积沙铺填入渠道内，并进行初步的平整工作。为了确保风积沙垫层的密实度，需要注入水源，使水均匀地渗透进入渠的风积沙中，并超过风积沙表面15cm左右，这种方法被称为水沉法。通过水沉法，风积沙垫层能够得到充分的压实。为了进一步确保垫层的坚固性，还需要人工使用夯锤对风积沙垫层进行细致的夯实作业^【2】。

（四）土方填筑

当梯形明渠开挖完成之后，需对开挖后的明渠尺寸、深度、宽度等进行全面检测，保证各项指标和尺寸全部符合要求后，方可进行填筑操作。在土方填筑时需严格遵循水分分段、竖向分层的填筑方法。每次填筑工作面的长度不应小于50m，采用10t自卸汽车将填料运输到填筑现场进行卸料，卸料时宜采用进占法卸料，卸料后需及时通过装载机进行平整处理，控制每层卸料填筑厚度在30～50cm之间，卸料完成后，需对填料的最佳含水量进行检测，若达到设计要求，需及时开展碾压操作，本工程梯形渠道在碾压时采用5～16t振动碾进行碾压，采用进退错距法进行碾压，碾压时轮迹需至少重叠10cm，最大的碾压速度不应超过2km/h。碾压设备无法达到位置，如靠近岸坡位置、暗渠顶部50cm以内的位置，需采用振动平板夯进行夯实处理^【3】。

四、结语

综上所述，结合理论实践，分析了水利工程项目梯形明渠施工技术，分析结果表明，虽然在水利工程项目中采用梯形明渠可提升排沙、泄洪的效率，更好地保护水利工程及相关附属设施。但由于现场条件较为复杂，影响施工质量和准确性的因素多，这就要求在实际施工中能够切实做好施工前的准备工作，并结合现场地质条件，选择合适的开挖方式，注重分层填筑和碾压，并应用好移动式钢模台这一先进的施工设备，才能有效提升梯形明渠施工质量。

文章来源：《产品可靠性报告》 https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html