任务三 渠道工程

渠道工程施工包括渠道开挖、填筑和衬护，其特点是工程量大，施工线路长，场地分散；但工种单纯，技术要求较低，工作面宽，可以同时组织较多的劳力施工。

一、渠道开挖

渠道开挖的施工方法有人工开挖、机械开挖和爆破开挖等。选择开挖方法，取决于技术条件、土壤种类、渠道纵横断面尺寸、地下水位等因素。下面就几种方法作介绍。

1.人工开挖渠道

（1）施工排水。渠道开挖的关键是排水问题。排水应本着上游照顾下游，下游服从上游的原则，即向下游放水的时间和流量，应照顾下游的排水条件，同时下游应服从上游的需要，一般下游应先开工，并不得阻碍上游水量的排泄，以保证水流畅通。如遇有需排除降水和地下水时，还必须开挖排水沟。

（2）开挖方法。在干地施工，应自中心向外，分层开挖，先深后宽，边坡处可按边坡比挖成台阶状，待挖至设计要求时，再进行削坡。如有条件应尽可能做到挖填平衡。必须弃土时，应先规划堆土区，横断面方向做到远挖近倒，近挖远倒，先平后高，渠道开挖时，可根据土质、地下水和地形条件，分别采用不同的施工方法。

1）龙沟一次到底法。适用于土质较好（如黏性土、地下水来量小、总挖深1～2m）的渠道，一次将龙沟开挖到设计高程以下0.3～0.5m，然后由龙沟向左右扩大，如图2-5所示。

2）分层开挖法。如开挖深度较差，龙沟一次开挖到底有困难时，可以根据地形施工条件分层开挖龙沟，分层挖土，如图2-6所示。

如图2-6（a）所示的中心龙沟法适用于工期短、地下水来量小和平地开挖的工地。

如图2-6（b）所示的滚龙沟法适用于开挖深度大、土质差、地下水来量大、可以双面出土的工地。采用双龙沟分层交叉开挖，每层龙沟开挖断面小，便于争取时间。

（3）边坡开挖与削坡。开挖渠道如一次开挖成坡，将影响开挖进度。因此，一般先按设计坡度要求挖成台阶状，其高宽比按设计坡度要求开挖，最后进行削坡，这样施工，削坡方量小，但施工时必须严格掌握，台阶平台应水平，高必须与平台垂直，否则会产生较大误差，增加削坡方量。

2.机械开挖渠道

（1）推土机开挖渠道。采用推土机开挖渠道，其深度一般不宜超过1.5～2.0m，填筑渠道高度不宜超过2～3m，其边坡不宜陡于1：2（图2-7）。在渠道施工中，推土机还可以平整渠底，清除植土层，修整边坡。

（2）铲运机开挖渠道。半挖半填渠道或全挖方渠道就近弃土时，采用铲运机开挖最为有利。需要纵向调配土方的渠道，如运距不远，也可用铲运机开挖，铲运机开挖渠道（图2-8）的开行方式如下。

1）环形开行。当渠道开挖宽度大于铲土长度，而填土或弃土宽度又大于卸土长度，可采用横向环形开行如图2-8（a）所示。反之，则采用纵向环形开行如图2-8（b）所示。铲土和填土位置可逐渐错动，以完成所需要的断面。

2）“8”字形开行。当工作前线较长，填挖高差较大时，则应采用“8”字形开行，如图2-8（c）所示。其进口坡道与挖方轴线间的夹角以40°～60°为宜，过大则重车转弯不便，过小则加大运距。

采用铲运机工作时，应本着挖近填远，挖远填近的原则施工，即铲土时先从填土区最近的一端开始，先近后远；填土则从铲土区最远的一端开始，先远后近，依次进行，这样不仅创造了下坡铲土的有利条件，还可以在填土区内保持一定长度的自然地面，以便铲运机能高速行驶。

（3）反向挖掘机开挖渠道。对于渠道开挖较深时，采用反向挖掘机开挖是较为理想的选择，该方案有方便快捷、生产率高的特点，在生产实践中应用相当广泛，其布置方式有沟端开挖和沟侧开挖，如图2-9所示。

3.爆破开挖渠道

对于岩基渠道和盘山渠道宜采用爆破法开挖。

开挖程序是先挖平台再拉槽，开挖平台时一般采用抛掷爆破，尽量将待开挖土体抛向预定地方，形成理想的平台。抽槽爆破时，拟采用预裂爆破或预留保护层，再采取浅孔小炮或人工清边栓底。

二、渠堤填筑

筑堤用的土料，以黏土略含砂质为宜。如果用几种土料，应将透水性小的土料填在迎水坡，透水性大的土料填在背水坡。土料中不得掺有杂质，并应保持一定的含水量，以利压实。

填方渠道的取土坑与堤脚保持一定距离，挖土深度不宜超过2m，且中间应留有土埂。取土宜先远后近，并留有斜坡道以便运土。半填半挖渠道应尽量利用挖方筑堤，只有在土料不足或土质不适用时，才在取土坑取土。

铺土前应先行清基，并将基面略加平整，然后进行刨毛，铺土厚度一般为20～30cm，并应铺平铺匀。每层铺土宽度应略大于设计宽度，以免削坡后断面不足。堤顶应作成坡度为2%～5%的坡面，以利排水。填筑高度应考虑沉陷，一般可预加5%的陷量。

对小型渠道土堤夯实宜采用人力夯和蛙式夯击机。对砂卵石填堤在水源充沛时可用水力夯实，否则选用轮胎碾或振动碾，在四川某工程的砂卵石填筑中，利用轮胎式装载机碾压取得了较好的技术经济效果。

三、渠道衬护

渠道衬护是渠道施工的重要组成部分，渠道衬护的目的是防止渗漏，保护渠基不风化，减少糙率，美化建筑物。渠道衬护的类型有灰土、砌石、混凝土、沥青材料及塑料薄膜等。在选择衬护类型时，应考虑以下原则：防渗效果好，因地制宜，就地取材，施工简易，能提高渠道输水能力和抗冲能力，减小渠道断面尺寸，造价低廉，有一定的耐久性，便于管理养护，维修费用低等。

1.砌石衬护

在砂砾石地区，坡度大、渗漏强的渠道，采用浆砌卵石衬护，有利于就地取材，发挥当地河工的技术特长，是一种经济的抗冲防渗措施，同时还具有较高的抗磨能力和抗冻性，一般可减少渗漏量为80%～90%。施工时应先按设计要求铺设垫层，然后再砌卵石。砌卵石的基本要求是使卵石的长边垂直于边坡或渠底，并砌紧、砌平、错缝、坐落在垫层上，如图2-10所示。为了防止砌面被局部冲毁而扩大，每隔10～20m距离用较低大的卵石砌一道隔墙。渠坡隔墙可砌成平直形，渠底隔墙可砌成拱形，其拱顶迎向水流方向，以加强抗冲能力。隔墙深度可根据渠道可能冲刷深度确定。

渠底卵石的缝最好垂直于水流方向，这样抗冲效果较好。不论是渠底还是渠坡，砌石缝面必须用水泥砂浆压缝，以保证施工质量。

2.混凝土衬护

混凝土衬护由于防渗效果好，一般能减少90%以上渗漏量，耐久性强，糙率小，强度高，便于管理，适应性强，因而成为一种广泛采用的衬护方法。

渠道混凝土衬砌，目前多采用板型结构，但小型渠道也采用槽型结构。素混凝土板常用于水文地质条件较好的渠段；钢筋混凝土板则用于地质条件较差和防渗要求较高的重要渠道。钢筋土板按其截面形状的不同，又有矩形板、楔形板、肋梁板等不同型式。矩形板适用于无冻胀地区的各种渠道，楔形、肋形板多用于冻胀地区的各种渠道。

大型渠道的混凝土衬砌多为就地浇筑，渠道在开挖和压实处理以后，先设置排水，铺设垫层，然后再浇筑，渠底跳仓浇筑，但也有依次连续浇筑的。渠坡分块浇筑时，先立两侧模板，然后随混凝土的升高，边浇筑边安设表面模板。如渠坡较缓用表面振动器捣实混凝土时，则不安设表面模板。在浇筑中间块时，应按伸缩缝宽度设立两边的缝子板，缝子板在混凝土凝固以后拆除，以便灌浇沥青油膏等填缝材料。

混凝土拌和站的位置，应根据水源、料场分布和混凝土工程量等因素来确定。中、小型工程人工施工时，拌和站控制渠道长度以150～400m为宜；大型渠道采用机械化施工时，以每3km移动一次拌和站为宜。有条件时还可采用移动式拌和站或汽车搅拌机。

装配式混凝土衬砌是在预制场制作混凝土板，运至现场安装和灌筑填缝材料。预制板的尺寸应与起吊运输设备的能力相适应，人工安装时，一般为0.4～0.6m²。装配式衬砌预制板的施工受气候影响条件较小，在已运用的渠道上施工，可减少施工与放水间的矛盾。但装配式衬砌的接缝较多，防渗、抗冻性能差，一般在中、小型渠道采用。

3.钢丝网水泥衬护

钢丝网水泥衬护方法是一种无模化施工，其结构为柔性，适应变形能力强，在渠道衬护中有较好的应用前景。

其作法是在平整的基底（渠底或渠坡）上铺小间距的钢丝，然后再抹水泥砂浆或喷浆，操作简单、易行。

4.沥青材料衬护

由于沥青材料具有良好的不透水性，一般可减少渗漏量的90%以上，并具有抗碱类腐蚀能力，其抗冲能力则随覆盖层材料而定。沥青材料渠道衬护有沥青薄膜与沥青混凝土两类。

沥青薄膜类防渗按施工方法可分为现场浇筑和装配式两种。现场浇筑又可分为喷洒沥青和沥青砂浆两种。

现场喷洒沥青薄膜施工，首先要将渠床整平、压实、并洒水少许，然后将温度为2000℃软化沥青用喷洒机具，在354kPa压力下均匀地喷洒两层以上，厚度6～7m，各层间需结合良好。喷洒沥青薄膜后，应及时进行质量检查和修补工作。最后在薄膜表面铺设保护层如图2-11所示。一般素土保护的厚度，小型渠道多用10～30cm，大型渠道多用30～50cm。渠道内坡以不陡于1：1.75为宜，以免保护层产生滑动。

沥青砂浆防渗多用于渠底。施工时先将沥青和砂分别加热，然后进行拌和，拌好后保持在160～1800℃，即进行现场摊铺，然后用大方铣反复烫压，直至出油，再做保护层。

沥青混凝土衬护分现场铺筑与预制安装两种施工方法。现场铺筑与沥青混凝土面板施工相似，预制安装多采用矩形预制板。施工时为保证运用过程中不被折断，可设垫层，并将表面进行平整。安装时应将接缝错开，顺水流方向，不应留有通缝，并将接缝处理好。

5.塑料薄膜衬护

采用塑料薄膜进行渠道防渗，具有效果好、适应性强、重量轻、运输方便、施工速度快和造价较低等优点。用于渠道防渗的塑料薄膜厚度以0.12～0.20mm为宜。塑料薄膜的铺设方式有表面式和埋藏式两种。表面式是将塑料薄膜铺于渠床表面，薄膜容易老化和遭受破坏。埋藏式是在铺好的塑料薄膜上铺筑土料或砌石作为保护层。由于塑料表面光滑，为保证渠道断面的稳定，避免发生渠坡保护层滑塌，渠床边坡宜采用锯齿形。保护层厚度一般不小于30cm。

塑料薄膜衬护渠道施工大致可分为渠床开挖和修整、塑料薄膜的加工和铺设、保护层的填筑等三个施工过程。薄膜铺设前，应在渠床表面加水湿润，以保证薄膜能紧密地贴在基土上。铺设时，将成卷的薄膜展开铺设，然后再填筑保护层。铺填保护层时，渠底部分应从一端向另一端进行，渠坡部分则应自下向上逐渐推进，以排出薄膜下的空气。保护层分段填筑完毕后，再将塑料薄膜的边缘固定在顺渠顶开挖的堑壕里，并用土回填压紧。

塑料薄膜的接缝可采用焊接或搭接。焊接有单层热合与双层热合两种，如图2-12所示。搭接时为减少接缝漏水，上游一块塑料薄膜应搭在下游一块之上，搭接长度为5cm，也可用连接槽搭接，如图2-13所示。