U型渠道土方掘进衬砌一体机的工程施工及应用

混凝土U型渠被广泛应用到小型渠道输水和灌溉节水中,但U型渠的混凝土衬砌施工质量饱受诟病,其原因是混凝土U型渠施工技术要点没被重视或掌握,没有合适可行的施工机械。从U型渠的施工准备着手,分析土方渠道碾压、U断面开挖、混凝土现浇衬砌等施工环节对工程质量的影响;详细介绍了混凝土U型渠施工机械——U型渠土方掘进衬砌一体机的工作原理和施工技术要点,并用实测资料对比和分析了传统施工方法影响U型渠道混凝土工程质量的原因。     

U型混凝土预制渠道弥散型裂缝数值模拟

为了探明预制U型混凝土渠道衬砌冻胀裂缝规律,以衬砌板为研究对象,通过渠道衬砌冻胀裂缝特征测量试验及弥散型裂缝渠道衬砌模型有限元分析,分析了宁夏地区预制U型混凝土渠道衬砌冻胀裂缝特征及衬砌几何参数对开裂位置及裂缝扩展的影响。结果表明,宁夏地区U型混凝土渠道衬砌冻胀裂缝主要出现在阴坡,开裂特征为横向贯通裂缝;增加预制U型混凝土衬砌倾角与厚度,可提高衬砌板抵抗冻胀裂缝出现及扩展的能力,参数变化与抗冻裂能力提高基本呈线性关系;增加衬砌厚度对于衬砌抵抗冻胀开裂的影响大于衬砌倾角增加的影响。衬砌参数变化可提高U型混凝土衬砌抗冻裂性能,提升衬砌渠道的节水效率。     

大型衬砌设备在平原水库工程中的应用初探

在我国的平原水库建设中,对于土坝混凝土护坡的施工,一直采用人工施工工艺,不但施工效率低、成本高,工程质量极难保证,大型渠道衬砌设备,经我国引进、改型,已应用于南水北调东线工程济平干渠衬砌施工队中,并积累了丰富的经验.2005年,在德州市农村自来水村村通水源工程宁津水库工程建设中,首次通过设备改型,进行了水库坝体的混凝土护坡施工,为大型渠道衬砌设备在平原水库混凝土护坡中的应用打下基础.本文对大型渠道衬砌设备在平原水库坝体混凝土护坡中的施工工艺控制、施工质量控制及存在的有关问题做了初步探讨.     

混凝土防渗渠道技术在我国的发展

本文对我国混凝土防渗渠道在近十几年来技术上的重大发展作了论述。这些发展可归纳为降低造价、提高防渗性能的技术措施;断面型式和衬砌结构的发展;高流速渠道的采用;施工技术上采用小型衬砌机、喷射混凝土及塑料养护剂以及北方渠道防治冻胀技术的发展等。文末对混凝土防渗渠道技术发展的一些问题作了简要探讨。     

错缝式U形防渗抗冻渠道的设计与施工

分析了错缝式U形混凝土衬砌渠道抗冻机理 ,得出错缝式衬砌渠道的抗冻能力大于通缝式衬砌渠道的结论 ,并根据明渠均匀流计算公式设计出了五种常用U形渠道的断面尺寸和施工方法。     

渠道衬砌状况对渠系水利用系数的影响分析

灌区渠道通常进行衬砌以提高渠系输水效率,为了提高灌区渠系水利用状况,研究不同衬砌状况下对渠床防渗效果的影响,确定灌区范围内多种情景下的渠系最佳衬砌方式.以湖北省钟祥市石门水库灌区为研究区,通过现场勘测渠系分布状况,采用以"考斯加科夫渠道渗漏经验公式法"为基础的渠系水利用系数测算软件对研究区的渠系水利用系数进行推算.根据可能存在的衬砌状况,设置了不同的衬砌情景,计算各情景的渠系水利用系数.结果表明:该区现状渠系水利用系数为0.713;若渠道不采取衬砌措施,渠系水利用系数仅为0.604;若全部渠道均设有混凝土衬砌,渠系水利用系数可高达0.969.灌区每立方米混凝土衬砌的年节水量的变化范围是70.47～157.40 m3,平均值为114.10 m3.分析表明,随着渠道衬砌率的提高,各级渠道的渠道水利用系数及渠系水利用系数均近似呈线性增长.在工程量或投资一定的条件下,如果对渠道进行部分衬砌,应优先选择渠道上游位置衬砌;如果对斗渠或农渠只选择某一级衬砌时,应优先衬砌农渠.     

考虑土与板间摩擦力的两拼式U形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型

针对宁夏引黄灌区混凝土衬砌渠道冻胀破坏严重的现状,以小U形渠道为研究对象,建立了考虑摩擦力的两拼式U形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型,探讨土工膜混凝土复合衬砌体与渠基土之间的摩擦力对渠道衬砌板内力分布以及渠道抗冻胀的影响,并通过算例进行了对比验证。与刚性混凝土衬砌渠道相比,加入土工膜后,复合衬砌体产生了允许范围内的冻胀位移量,削弱了冻土对衬砌板的切向约束力,改善了衬砌体的受力状态,使冻胀量分布更加均匀,渠道冻胀力、冻结力减小,抗拉强度提高,抗冻胀能力有所增强。     

现浇混凝土衬砌板裂缝的预防和控制措施

我国渠道衬砌多为素混凝土、薄板结构,极易产生裂缝破坏。总结南水北调东线济平干渠工程和其他供水工程经验,通过提高混凝土的抗裂性能、削减或抵抗扬压冻胀等外部荷载、采用机械化浇筑混凝土施工等措施,能有效的预防混凝土衬砌板破坏。济平干渠工程经验表明,膨胀式聚苯乙烯泡沫板(EPS)保温抗冻胀设计不适宜机械化施工,反滤集(排)水垫层既能防扬压、削减冻胀,还能满足机械化衬砌摊铺与振捣的要求。     

基于陶粒纤维混凝土的衬砌渠道抗冻胀性能研究

为改善北方寒区预制混凝土衬砌渠道存在衬砌板件自重大、尺寸小、装配效率低等问题,探讨将陶粒纤维混凝土用于衬砌渠道。基于正交试验法开展9组陶粒纤维混凝土和1组C35普通混凝土冻融前后力学性能试验,并结合冻胀数值模拟分析衬砌渠道抗冻胀性能变化。结果表明：陶粒纤维混凝土抗压强度因素影响次序为页岩陶粒体积取代率>聚丙烯纤维（PP）掺量>陶粒预湿时间,抗拉强度因素影响次序为PP掺量>页岩陶粒体积取代率>陶粒预湿时间,冻融后陶粒纤维混凝土抗压、抗拉强度损失率低于普通混凝土;衬砌渠道数值模拟的抗冻胀性能变化与材料性能变化趋势一致,陶粒纤维混凝土衬砌渠道抗冻胀性能损失小于普通混凝土衬砌渠道,最优抗冻胀性能损失减小4.68%,同时衬砌板重量减小18.47%;陶粒纤维混凝土作为渠道衬砌材料具有明显质轻的装配化优势。     

渠道冻胀敏感性数值模拟分析

渠道冻胀破坏机理复杂,其主要影响因素可归纳为土、水、温与附加荷载等4个方面。为了探明渠道冻胀影响因素对于混凝土衬砌渠道的影响程度和规律,利用正交实验设计理论,选取渠道冻胀不均匀系数作为评价指标,渠道断面形式、混凝土衬砌板厚度、分缝位置、渠基土冻胀系数和混凝土衬砌板弹性模量E作为影响因素,利用有限元软件ADINA进行数值模拟,研究各因素对渠道冻胀的敏感性。结果表明,5个因素敏感性由大到小依次排列为:渠道断面形式渠基土冻胀系数分缝位置混凝土衬砌板厚度混凝土衬砌板弹性模量E,从而为探索混凝土衬砌渠道最有效的抗冻胀措施及设计方法提供了科学合理的方法和依据。     

HDPE板衬砌渠道可行性初探

为了分析高密度聚乙烯(HDPE)板衬砌技术在渠道工程中的可行性,使用改性后的HDPE原料或废旧PE滴灌带作为渠道的衬砌板,结合施工方案设计、水力学分析以及冻胀数值模拟对其展开研究.HDPE板采用热熔连接和在渠段连接处设置伸缩孔的施工方案,保证了整体的防渗性能.水力学分析表明:相较于混凝土衬砌渠道,低糙率的HDPE板衬砌可以减小渠道一半的过流面积,间接减小了工程占地面积和工程量.冻胀模拟结果表明:与混凝土板衬砌渠道相比,柔性的HDPE板材料使渠基土的冻胀力得到较大的释放,渠坡板的法向冻胀力和切向冻胀力分别减小51.15％和45.49％,渠底板的法向冻胀力和切向冻胀力分别减小84.22％和85.59％;随着HDPE板厚度减小,渠板位移、法向冻胀力以及切向冻胀力会有略微的增加,但不会发生断裂破坏.综合表明:HDPE板衬砌渠道具有施工方便快捷、防渗性能较好、水力性能优良、抗冻胀效果显著、符合可持续发展理念等特点,此项研究可为寒旱地区梯形渠道工程设计和施工提供参考.     

高地下水位渠道衬砌排水试验

近年来,山东省渠道衬砌的发展比较迅速,许多新建和扩建的大中型骨干输水工程都采用了混凝土板等衬砌措施,较好地解决了土基渠道渗漏损失大、边坡易坍塌和引黄灌区泥沙淤积等问题。本文结合胜利油田七干渠渠首段衬砌工程的排水试验和应用实践,就高地下水位条件下渠道衬砌的施工排水和防扬压力排水问题进行了总结和分析,以期供类似工程设计时参考。     

现浇混凝土衬砌渠道的施工工艺及流程

主要介绍混凝土衬砌渠道的施工方法、步骤及新工艺的运用;聚苯乙烯泡沫塑料板(简称苯板)防冻胀措施的采用,避免了混凝土衬砌板的冻胀破坏,大大延长了渠道的使用寿命;聚胺脂苯板伸缩缝的设置,由于在混凝土伸缩缝中镶嵌了弹性圆柱条,使聚胺脂的粘合性和延展特性得到充分发挥,既保证了混凝土板有足够的伸缩变形,又避免了聚胺脂的撕裂,减少了渠道水的渗漏损失.     

负温混凝土法在水利工程中的应用

水工混凝土对抗渗、抗冻要求较高,在0℃以下施工,须采用保温措施,使浇筑环境温度满足规范要求。根据工期的需要,跃峰灌区部分渠道衬砌工程需安排在冬季11月份和12月份浇筑,经试验和多种方案比较,其冬季施工措施采用负温混凝土施工技术,使混凝土在负温情况下继续水化反应,抗冻能力得以提高。     

模袋混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型及应用

为了探究寒区模袋混凝土梯形衬砌渠道冻胀破坏力学模型,通过总结寒区模袋混凝土梯形衬砌渠道的冻胀破坏形式,对模袋混凝土梯形衬砌渠道发生冻胀破坏的机理进行分析,并结合大量的野外试验,对寒区模袋混凝土衬砌渠道的受力问题进行研究.在此基础上,通过对衬砌渠道合理的假设和简化,提出了模袋混凝土梯形衬砌渠道受冻胀破坏的力学模型,推导出模袋混凝土在空洞处内力表达式,同时总结了模袋混凝土衬砌结构发生冻胀破坏的判断准则.通过有关规范确定了最大法向冻胀力和切向冻结力,即可求出模袋混凝土的内力,并对模袋混凝土的厚度进行验算,为今后的工程设计提供一定的理论依据.在实际工程中,模袋混凝土衬砌结构在空洞处容易发生断裂破坏,应避免模袋混凝土衬砌结构出现空洞现象.     

渠道衬砌对灌溉水利用系数的影响

【目的】研究渠道衬砌对灌溉水利用系数的影响。【方法】以新疆伊犁喀什河下游灌区为对象,根据实测资料测算不同衬砌形式典型渠段单位渠长输水损失率,据此推求不同衬砌形式、衬砌位置及不同级别渠道衬砌条件下的渠系水利用系数和灌溉水利用系数,分析了其变化规律,并建立了灌溉水利用系数与渠长衬砌率的定量关系。【结果】新疆伊犁喀什河下游灌区现状灌溉水利用系数值为0.485,如果各级固定渠道全部进行混凝土衬砌,灌溉水利用系数为0.691;采用预制混凝土U型衬砌渠道水利用系数最大,混凝土衬砌次之,浆砌石第三;衬砌在渠首的渠道水利用系数总是大于衬砌在渠尾的渠道水利用系数;从现状衬砌条件到干渠全部衬砌、干支渠全部衬砌、干支斗渠全部衬砌和干支斗农渠全部衬砌,灌溉水利用系数逐步增加的相对量分别为11.8%、14.0%、6.8%和4.7%;以渠长衬砌率为自变量,灌溉水利用系数为因变量,得到二者定量关系式。【结论】在灌区渠道衬砌方案比选中,衬砌形式优先选择预制混凝土U型渠;衬砌位置优先选择从渠首开始;衬砌渠道优先选择干支渠,其次才是斗农渠;灌溉水利用系数与渠长衬砌率呈对数关系,当渠道衬砌达到一定程度时,灌溉水利用系数增长较缓,不建议再加大投资进行渠道防渗。     

聚氨酯保温板在渠道中的应用与研究

在寒旱地区刚性衬砌防渗渠道由于冬季负温常常遭受不同程度的冻害破坏,严重影响渠道的正常运转及防渗效果。针对内蒙古临河地区混凝土衬砌渠道严重冻胀破坏问题,提出在该地区渠道混凝土衬砌下面铺设不同厚度的聚氨酯保温板来解决此问题,进行了现场试验,并采用有限元分析软件ADINA分析了不同厚度保温板下的冻胀规律。结果表明:该地区阴坡渠道下部采用6 cm厚的聚氨酯保温板可削减冻胀量11.4 cm,冻胀削减率达到81%;阳坡渠道下部采用5 cm厚的聚氨酯保温板可削减冻胀量3.2 cm,冻胀削减率达到68%,有效地阻止冻胀破坏,为后续渠道衬砌施工中聚氨酯保温板厚度设计提供了技术支持。     

沙土地区渠道防渗衬砌技术

近几年来,渠道衬砌技术发展较快,类型较多,是节约用地,节省用水,方便管理,提高灌溉效益的有效途径。该文就沙土地区常用的几种渠道衬砌技术的设计,施工,质量控制以及配套建筑物等方面进行了总结,并提出了渠道防渗衬砌施工过程中的注意事项,对沙土地区应用和推广渠道衬砌技术具有直接的指导作用和一定的参考价值。     

渠道衬砌混凝土板预制加工工艺研究与实践

渠道衬砌是目前我国实施节水灌溉的一种重要工程措施,预制混凝土板是渠道衬砌的主要材料之一,其质量的好坏对衬砌工程质量具有重要影响.结合多年来的工作实践,介绍了渠道衬砌混凝土板预制加工制作工艺,针对衬砌混凝土板预制过程中常见的质量问题进行了分析,提出了提高质量的具体措施.     

水泥土在渠道防渗中的应用

渠道防渗,是挖潜节流和建设高产稳产农田的一项重要措施。为了充分利用水利资源,提高渠水的利用率,在1979年选定二千二分渠,采用水泥土,结合混凝土预制板衬砌进行了防渗试验,经过几年应用基本是成功的。二干二分渠全长九公里,大部份属填方渠道,土壤为粉质粘土,正常引用流量1.2米~3/秒,设计灌溉面积一万二千余亩,衬砌前渠道坍塌、淤塞、漏水严重,灌溉面积逐年减少。渠道衬砌长六公里,其中整体现浇水泥土0.5公里,混凝土预制板衬砌5.5公里,