U形渠道防渗工程设计实例(修改稿)
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关于灌区U型渠道防渗工程技术的探讨摘要减少输水损失,降低水流渗漏,提高灌溉效率是灌区渠道修筑所不断追求的目标。
文章以灌区u型渠道防渗工程技术为中心话题,主要介绍了u型渠道的优点、工程修筑、工程效益等方面的内容,希望能够引起人们对这一工程技术的进一步关注,能够对实际工作发挥借鉴指导作用。
关键词 u型渠道;防渗工程技术;不透水防护层;衬砌施工中图分类号tv5 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2013)86-0100-020 引言在灌溉渠道输水的过程中,有相当大的一部分水量会发生渗漏。
渗漏现象的发生不仅影响了灌溉效率,还增大的水渠维修的困难,提高了输水灌溉的成本。
因此,在实际工作中,人们通常采用各种工程技术措施来减少输水渗漏现象,提高灌溉效果。
u型渠道是采用得比较普遍的防渗工程技术,它具有自己显著的优点和良好的效益,将来在工程防渗中值得进一步推广和运用。
1 常用渠道防渗工程技术在灌溉工程中,减少水流的渗漏是人们的普遍追求,目前,比较常用的渠道防渗工程技术包括以下几种:1)减少土壤透水性。
第一,压实法。
使用人工或者机械的方法压实渠底和边坡,使土壤更加密实,减少土壤的透水性。
第二,人工於填法。
使水中所含的黏粒或者细淤泥借助水流下渗,进入并堵塞原有土壤的空隙,减少土壤的透水性;2)建立不透水防护层。
第一,黏土护面。
厚度约为10cm,潮湿状态下进行压实,然后在表面砂土和砾石。
第二,灰土护面。
使用1:5的灰土筑成护面,提高耐冲刷的能力。
第三,卵石护面,具有良好的防渗、方冲刷效果。
第四,浆砌块石护面。
铺砌草皮,结成一体,减少渗漏,防止冲刷。
第五,混凝土护面。
第六,土工合成材料护面。
2 u型渠道防渗工程技术u型渠道是防渗工程技术中的一种较为普遍形式,目前在中小型渠道中得到越来越广泛的运用,并取得了良好的效果。
1)u型渠道防渗工程技术的优点。
u型渠道具有自己显著的特点,总的来说,包括以下几个方面:第一,防渗效果明显。
U形渠道防渗工程设计实例一、项目背景县位于山区,农田众多,而且降雨量相对较大,因此农田排水成为当地农民面临的主要问题。
为了提高农田排水效果,该县农业部门决定对一些农田进行排水改造,并引进U形渠道防渗工程。
该工程旨在提高农田排水效率,减少土壤渗漏和沟道侧漏,并最大程度地减少土地资源浪费。
二、工程设计概述该工程的设计目标是改善农田排水效果,提高农田的农作物产量。
具体设计方案如下:1.渠道布置设计:根据农田的地形和土质条件,选择适当的位置和长度布置U形渠道。
避免渠道与农田主要道路和房屋等进行交叉,以免影响后续农田管理工作。
2.渠道截面设计:根据该地区的降雨情况和农田排水需求,确定U形渠道的截面尺寸。
渠道底宽、渠道深度和渠道两侧的坡度都需要进行科学的计算和合理的设计,以确保渠道的良好排水能力。
3.地基处理设计:考虑到土壤渗漏问题,设计方案需要对渠道底部进行地基处理。
在渠道底部覆盖一层防渗材料,如土工布或水泥板,以减少土壤渗漏现象的发生。
4.渠道边坡处理设计:为了减少渠道侧漏问题,设计方案需要对渠道的边坡进行合理的处理。
选择合适的坡度和坡顶宽度,并在边坡上种植一定数量的防护植被。
此外,需要在渠道边坡底部铺设防渗材料,以进一步减少渠道侧漏现象的发生。
5.拦沙设计:为了防止渠道淤积,设计方案需要进行拦沙处理。
在渠道入口处设置拦沙设施,例如拦沙坝或拦沙格栅,以阻止泥沙进入渠道,从而保持渠道的清洁和畅通。
三、工程实施细节1.渠道施工:根据设计方案,按照一定的顺序和步骤进行U形渠道的施工。
首先对土地进行清理,然后进行渠道的挖掘和地基处理,接下来进行渠道边坡处理和防渗材料铺设,最后进行拦沙设施的安装。
在施工过程中,严格控制施工质量,并做好相关的验收记录。
2.渠道管理:在工程竣工后,需要对U形渠道进行定期的巡查和维护。
及时清理渠道中的杂草和淤积物,检查渠道边坡和防渗材料的状况,并及时修复和更换损坏的部分。
此外,需要定期检查拦沙设施的工作效果,如有需要,及时清理拦沙设施中的泥沙模块,以保持渠道的通畅和清洁。
第十章工程实例一、基本资料某项目区位于一黄河流域提水灌区下游,面积2900亩,主要种植作物为小麦、玉米、豆类等。
项目区属河流滩地地貌,地面相对高差小,地势平坦开阔,地面海拔高程332~334m之间,相对高差1m左右,总体地势西高东低。
土壤主要为潮土和淤土,土壤容重1.4g/cm3,田间持水量22%(重量比),土层深厚,质地良好,适种作物广泛。
项目区属暖温带半干旱季风气候,四季冷暖、干湿分明,光热资源丰富,降水偏少,干旱是影响农业生产的主要自然灾害。
年日照时数2385.2小时,年总辐射量125.8千卡/平方厘米,年平均气温13.4℃,最冷月(1月)平均气温-1.4℃,最热月(7月)平均气温26.8℃,极端最高气温42.8℃,极端最低气温-16.5℃,最大冻土层深度35cm。
平均早霜始于10月27日,晚霜终于3月27日,无霜期212天。
多年平均年降水量514mm,降水多集中于7、8、9三个月,占全年降水量的51.2%。
项目区地下水埋深15m左右,地下水质主要为CI·HCO3-Na型,苦咸,矿化度一般大于2g/L,最大可达5g/L以上,不能用于农业灌溉。
项目区属于一提水灌区灌溉供水范围,灌区干渠从项目区西侧经过,田间原有灌溉与排水渠道布置基本完善,干渠为混凝土衬砌渠道,支渠、斗渠和农渠均为土渠,干渠和支渠上的混凝土分水闸和节制闸基本完好。
灌区干渠在该地段的设计流量为2.1m3/s,加大流量为2.8 m3/s,原支渠设计供水流量为0.32m3/s。
渠水为多泥沙水源,悬沙平均粒径为0.036mm,最大含沙量为12%(重量比)。
项目区自然条件较好,交通便利,土壤肥沃,但由于地处灌区下游,加之田间工程设施差,灌水技术落后,灌溉用水渗漏损失大,用水浪费严重,灌溉保证率低,作物产量低而不稳,严重制约了项目区农业生产的发展。
同时,由于地下水矿化度高,地下水位逐年上升,对农业生产和生态环境将产生不利影响。
根据这一实际情况,决定对项目区的支渠及以下渠道进行续建配套与更新改造,在原渠系规划布置的基础上,对支渠和斗渠进行混凝土衬砌防渗,减少渠道渗漏损失,有效地控制地下水位,提高渠道输水效率,以满足农作物高产稳产的需水要求。
浅谈U型混凝土渠道施工防渗技术摘要:渠道防渗工程主要是提高灌区渠系水利用系数,降低地下水位,改善生态与环境,节约用水,以提高灌溉效益的重要途径。
U形防渗渠道因具有防渗效果好、占地少、流速快等优点,是当前我预制混凝土防渗渠道,主要有过水能力大、防渗效果好、耐久性好和施工速度快的优点,经济效益显著。
国小型渠道防渗工程中正在推广的一项优良的防渗渠道断面形式。
关键词:U型混凝土渠道防渗技术一、裂缝对渠道运行的影响和危害分析(一)裂缝成因分析。
1、地基强度与土模密实度。
当前对现浇混凝土U型渠道的地基基础强度对裂缝发育有很大的影响,由于老的渠道基础稳定,地基强度大,在老渠道上培模浇筑混凝土U型渠道比新规划渠道裂缝发育少、缝隙小。
土模的密实度对裂缝发育影响最大,由于现浇混凝土U型渠道是薄壳式反拱结构,背面以土胎为模,混凝土现浇过程需要机械牵引与振捣,土模稳定性与密实度直接影响到混凝土浇筑质量和裂缝发育。
2、混凝土的浇筑、养护及机械操作。
施工过程中对混凝土的配合比达不到设计要求,会造成浇筑时渠道塌落、蜂窝气孔、漏浆、裂缝浇筑好的混凝土型渠道养护不及时,会造成早期干缩,降低标号,产生裂缝衬砌机作业时行走不匀速,供料快慢配合不好会造成上口不齐、断面不完整,产生修补缝。
由于中间停止作业,混凝土发生初凝而产生施工裂缝。
3、温度应力的影响。
现浇混凝土型渠道的薄壳式结构,纵向尺寸很大。
受环境温度的影响可产生较大温度应力。
这种拉、压应力交替产生导致混凝土疲劳强度降低,在渠道输水期间面板受力增加,从而产生横向温度裂缝。
(二)采取的措施与方法。
1、地基及土模密度。
对于在一般软弱地基上修筑混凝土U型渠道,要对地基进行加固,一般是行夯或把表层软土挖除,换以灰土夯填在高程许可的情况下采取半地下、半地上型式可以增加土模的稳定性。
土模与现浇拱壳粘接较密切,下部湿润、保温,可控制裂缝发育。
在土模填筑过程中要优先选择壤土及砂壤土,粉碎、去杂、湿润。
U形硷防渗渠施工方法〔摘要〕在中小型灌渠防渗中,U形硅防渗渠,优.青、多、应用广。
但现行的人工现场浇筑,滑模衬砌机浇筑和预制构件成型机预制安装等施工方法,分别具有施工质量差,技米难度大,工程造价高等问题。
在农村现实条件下,不易推广。
针对此问题,我们在吸收现有各种施工方法优卢、的基础上,研究了一种适应农村现实经济技术条件的U形硷防渗渠简易施工方法。
经运用实践证明,可节省工程投资40%以上,渠道输水利用系数达0.96。
并且坚固美观,便于管理。
我国北方地区水资源紧缺,已成为对农业生产和国民经济发展的主要制约因素,推广各种节水灌溉技术、提高水的利用率已成为当务之急。
金乡县灌溉设施中,有184处中小型提水站,控制灌溉面积1.55万hm忿,提水站多数位于沙壤土区,渠道输水损失达50%以上,为减少输水损失,必须采取渠道防渗措施。
U形硷防渗渠是较好的防渗形式。
但现行的人工现场浇筑,滑模衬砌机浇筑和U形硷构件成型机预制安装等施工方法,分别具有施工质量差,技术难度大及工程造价高等问题。
在目前农村的现实条件下,不易推广。
因此研究简化U形硷防渗渠的施工难度、降低工程造价,是推广渠道防渗措施的重要课题。
1 U形硷防渗渠施工技术分析1.1国内现行采用的施工方法1.1.1现场浇筑现场浇筑,有人工浇筑和滑模衬砌机两种施工方法。
人工浇筑U形断面不好掌握,土渠整形费工。
由于土壤吸水使硅失水太快,水灰比不好控制,致使断面不标准,硷密实度差,防渗达不到设计要求。
滑模衬砌机施工,可以做到断面标准,表面光滑等,但用人过多,设备及拌和硷所占渠道两边场地面积较大。
加上设备动力消耗等,致使造价高。
如宽1.0m的渠道,每米造价50~76元。
以上两种施工方法,还有共同的缺点:一是为了克服硷质量差。
加大了硷的厚度(一般8一12cm)。
比预制安装增加50%的工程量;二是受施工时间的限制;三是硷整体块大,防止裂缝问题不好解决。
有些裂缝的发生部位与预留的缝位不符。
U型防渗渠施工方案一、方案目标1.防止地下水位上升,避免水淹地表和地下建筑物。
2.抑制土壤侵蚀,保持农田或土地的可持续利用。
3.提高地下水位下降速度,促进地下水资源合理利用。
4.减少因地下水位上升引起的地面沉降等地质灾害。
5.降低地下水位对地下工程和基础设施的不良影响。
二、施工步骤1.前期准备(1)选择合适的工作地点,考虑地下水位、土质情况等因素。
(2)制定工程测量方案,并进行相关测量工作,确定施工的具体范围和要求。
(3)准备施工所需的机械设备和人力资源,并进行现场布置。
2.开挖U型渠道(1)根据设计要求和地形地貌特点,确定U型渠道的起点和终点,并进行标志。
(2)开挖U型渠道,保持U型渠道的坡度和宽度符合设计要求。
(3)清理挖掘出的土壤,并进行垫层处理,以提高渠道的稳定性和密实性。
(4)根据设计要求,在U型渠道的底部设置水泥砂浆,以增加渠道的密封性。
3.渠道加固(1)在U型渠道的边缘设置适当的加固设施,如混凝土边坡或石块护坡等。
(2)加固渠道的底部,采用水泥砂浆填充或铺设防渗膜等措施。
(3)对渠道的边坡进行土工布覆盖,以提高渠道的稳定性和剪切强度。
4.环境保护(1)对施工现场周边的环境进行保护,避免施工对周围土地和水源造成污染。
(2)采取必要的措施,如搭建挡土墙、挡水坝等,防止渠道施工过程中的土壤流失。
三、注意事项1.施工过程需严格按照设计要求进行,避免因误差导致渠道的不达标。
2.施工现场要注意安全,合理设置防护设施,如安全围栏和警示标志等。
3.渠道的密封性是保证工程效果的关键,必须加强对底部和边缘的加固措施。
4.施工现场应根据土质、地形等因素进行合理的排水措施,保障工地排水畅通。
5.施工后需进行验收和监测,确保工程质量和效果达到设计要求。
通过以上的方案设计和施工步骤,可以实现U型防渗渠的有效施工和使用。
这将有助于保护地下水资源、维护土壤资源和防止地质灾害的发生,为地下工程和基础设施的建设提供保障。
谈U型混凝土渠道防渗施工浇筑程序摘要U型渠槽具有良好的力学、水力学性能,抗外力性能佳、占地少、防渗效果显著。
当然首先要做好U型混凝土渠道防渗施工浇筑,详细介绍几种浇筑方法的施工程序。
关键词防渗;渠道;维修;技术U型渠槽具有良好的力学、水力学性能,抗外力性能佳、占地少、防渗效果显著。
当然首先要做好U型混凝土渠道防渗施工浇筑,下面总结了以下几种浇筑方法。
1 人工现场浇筑1)定渠线:在防渗砌筑以前,先要定好渠线。
对渠道恢复工程建设,尽量选用原渠线,以避免扩大工程量。
首先清除积土及弃物,一般至原渠底以下5~10cm。
新开挖渠道应于基础前处理前7天挖出渠床,使基土在自然状态下降低水分,同时对渠土体和稳定性也得到检验,垮塌土应提前采用工程措施加固,一般先采用人工夯实基础。
2)开挖渠床:按照设计要求,加工出“U”型渠断面的木模具,施工人员按模具现场放样,然后开挖,大体挖好后,在木模具处挂线进行修整,这样基本能保证不超挖,不欠挖。
3)现场浇筑:混凝土防渗采用的结构形式有板型、槽型和管型等,其中板型和槽型结构最为常用,按截面形状不同可分为等厚板、楔形板、肋梁板、冂形板、空心板、弧型渠槽和U型渠槽等。
末级渠系渠道混凝土防渗结构型式宜采用等厚板。
当渠基有较大膨胀、沉陷等变形时,除采取必要的地基处理措施外,应采用整体式U形或矩形渠槽,槽长不宜小于1.0m。
特种土基宜采用板膜复合式结构。
4)伸缩缝施工:小型渠道一般不设纵缝,只在垂真水流方向设置横缝,缝间距一般为10m,缝宽2cm,伸缩缝填筑前,应先用钢筋钩或其他工具清除缝内杂物及泥土,并冲洗干净,缝壁清洁干燥,再用熬好的1:1:4水泥沥青砂浆填充2cm,其次涂5mm聚氯乙烯油膏,重复以上一次操作,达到5cm厚填充材料,沥青砂浆灌入缝内,并沿槽抹平。
2 预制浇筑2.1 人工预制U型混凝土槽,通常采用分块预制和整体预制两种方法。
1)分块预制。
由渠槽断面中心线分为两块预制,每块长0.5~1.0m(视断面大小而定、以两人能抬动为宜)。
灌区预制混凝土U型防渗渠道的施工技术在灌区施工中,使用预制混凝土U型防渗渠道具有占用耕地面积小、节省用水量等优点。
本文以实际工程为例,对灌区预制混凝土U型防渗渠道的施工技术进行了探讨。
标签:灌区预制混凝土;U型防渗渠道;施工技术1、工程概况某灌区总长度为5.2km,灌区当前的灌水总面积为1323hm2。
随着需要灌溉的农田面积越来越大,导致原灌渠运行负荷过大,受到了严重的冲刷,渠道决口的情况时有发生,灌溉率降低,为了提高灌溉效率,节省用水量,设计使用混凝土预制U型槽对渠道进行改建,改建长度为1450m,下辖3条长度为450m的斗渠以及两条长度为1000m的斗渠,斗渠和支渠都使用预制混凝土U型槽进行衬砌。
U型渠混凝土样板图如图1所示。
2、预制型混凝土渠槽的优势2.1 适应性较强在化工厂预制出的U型混凝土槽,混凝土质量较高,不仅可以集中使用和常年生产,还对灌溉也没有负面影响。
因为其长度较短,方便运输和使用。
除此之外,其的安装设置不会受到地形的影响,尤其是在目前一家一户经营的模式下,可以在标准田块中安置直径较小的田头洞,避免出现以往缺水季节出现的抢水现象,但有一点需要注意,为了创造良好的农田灌溉环境,设置的U型混凝土槽是不可以胡乱开设的。
伴随着输水损失的降低,输入速度会逐渐提高,灌溉时间也随之减少,使老百姓看到混凝土渠槽的用处,体现出其的真正作用。
2.2 工程量比较小、用地也少占、造价成本低在渠道其他水力因素一样的情况下,我们对浆砌石矩形渠道、预制混凝土板梯形渠道和预制混凝土U型槽防渗进行了全面对比。
经过试验可以得出混凝土U 型槽土方工程量比于浆砌石、混凝土板减少了30%,占地面积也比较小,造价成本也低于混凝土板、浆砌石。
除此之外。
混凝土各方面的社会效益和经济效益也是很可观的,这也是预制混凝土U型槽能被用于节水措施的主要原因。
2.3 抗冻胀性能好在新开门支渠配套片,我们一般选择的U型槽下部是半圆,上半部两边的长度為0.2m的直线段,上口宽度是0.6m。
第1篇一、工程概述本工程旨在提高农田灌溉效率,减少水资源浪费,改善灌溉条件。
现浇防渗渠施工采用U型混凝土结构,具有良好的防渗效果,适用于不同地形、气候和使用条件。
二、施工准备1. 人员组织:成立项目施工小组,明确各岗位人员职责,包括施工负责人、技术负责人、质量负责人等。
2. 材料设备:准备U型混凝土预制件、水泥、砂子、石子、钢筋、模板、振捣器、切割机、测量仪器等。
3. 施工场地:清理施工场地,确保无障碍物,满足施工要求。
4. 施工技术交底:对施工人员进行技术交底,确保施工人员了解施工工艺、质量要求和安全措施。
三、施工工艺1. 测量放线:根据设计图纸,进行测量放线,确定渠线位置、尺寸和坡度。
2. 基槽开挖:按照设计要求,开挖基槽,清除树根、淤泥、腐殖土和污物,确保基槽尺寸、形状和深度符合要求。
3. 模板安装:根据基槽尺寸和形状,制作并安装模板,确保模板稳固、平直。
4. 混凝土浇筑:按照配合比要求,拌制混凝土,采用振捣器进行振捣,确保混凝土密实、均匀。
5. 钢筋绑扎:在混凝土浇筑前,按照设计要求绑扎钢筋,确保钢筋位置准确、牢固。
6. 养护:混凝土浇筑完成后,进行养护,确保混凝土强度达到设计要求。
7. 切割与清理:混凝土强度达到设计要求后,进行切割、清理,确保表面平整、光滑。
8. 验收:按照设计要求和规范进行验收,确保工程质量。
四、质量控制1. 材料质量:严格控制水泥、砂子、石子等材料的质量,确保符合设计要求。
2. 施工质量:严格按照施工工艺进行施工,确保混凝土密实、均匀,钢筋绑扎牢固。
3. 检测:定期进行检测,包括混凝土强度、钢筋位置、模板安装等,确保工程质量。
五、安全措施1. 施工人员:施工人员必须佩戴安全帽、安全带等防护用品。
2. 机械设备:机械设备必须符合安全要求,操作人员必须经过培训,熟悉操作规程。
3. 施工环境:确保施工环境安全,防止发生安全事故。
六、施工进度安排根据工程规模和施工条件,制定合理的施工进度计划,确保工程按期完成。
水利工程渠道的防渗漏结构设计摘要:众所周知,水利工程直接关系到国计民生,是我国十分重要的项目之一。
灌溉渠道是农业生产的基础设施,部分灌溉渠道运行年限较久,受工程建设之时施工技术水平、施工工艺及材料性能的影响,防渗漏性能较低、输水损失大。
同时,灌溉渠道运行过程中受蚁类、鼠类等穴居动物打洞危害,农药化肥残留物汇集腐蚀等致使输水渠道破裂渗漏,加之部分渠系维修养护不到位,进一步加剧了渗漏损失,导致有效灌溉面积逐渐缩减、地下水位上升、土壤次生盐碱化加重,因此,亟需提高灌溉渠道防渗性能。
关键词:水利工程渠道;防渗漏;结构设计引言灌溉渠道输水过程中面临渗漏损失,尤其是砂性土或上黏性土下砂性土双层结构可能存在浸没问题的渠道,渠道的渗漏水量不仅降低了渠系水的利用系数,减少了灌溉面积,浪费了水资源,还会引起地下水位上升,导致农田浸没渍害,在有盐碱化威胁的地区还会引起土壤的次生盐碱化,如渠坡发生渗透破坏,甚至会危及工程的安全运行。
为了减少渠道输水损失,提高渠系水利用系数,避免对渠外农田产生浸没影响和渠堤渗透破坏,在渠道设计中应针对渠道的地形、地质条件,进行渠道防渗设计,减少渗漏损失水量,保障工程安全,降低对周边农田的浸没影响。
1水利工程渠道防渗的重要性农作物的灌溉方式是多种多样的,有喷灌、滴灌、浇灌等方式,当下被人们广泛熟知和运用的灌溉方式之一是渠道灌溉,但是因为我国大部分的农业灌溉渠道没有进行有效的防渗施工处理,导致大量的水资源向地下外泄,造成水资源的严重浪费。
常规的土壤渗漏通常会造成约40%的水资源浪费,运用沙土和砾石建造的渠道会造成50%以上或更加严重的水资源损失,以此可见农田灌溉渠道防渗施工的重要性。
由于灌溉沟渠的渗漏,使渠道用水利用率下降,灌溉面积缩小,造成水资源浪费,同时导致地下水的水位升高,造成耕地渍害,严重的造成土地盐碱化。
土地二次盐碱化,不但给水利灌溉工作带来沉重的费用负担,而且严重影响工程的安全。
“U”型渠道的设计方法及施工策略探讨作者:艾比布拉·依明来源:《南方农业·下旬》2015年第06期摘要 U型混凝土渠道是一种稳定性强、整体程度高的经济实用型衬砌渠道,它可以减少渠道水渗漏现象,提高水资源利用效率,增强水利工程经济效益,从而被广泛应用灌区改造与田间配套。
基于此,探讨U型混凝土渠道的设计方法和施工策略,以期为有效建设、充分利用U型渠道提供可靠的参考依据。
关键词 U型渠道;设计方法;施工策略中图分类号:TV543 文献标志码:B 文章编号:1673-890X(2015)18--02结合我国当前情况来看,U型渠道是一项有利于实现节水增效的重要举措,它不仅防渗漏性能好,还能够抵抗冻胀破坏,在农田灌溉运输水源中有着不可替代的作用,其结构性能甚至关系着未来农业发展方向。
因此,有关U型渠道的设计方法与施工策略越来越受到社会重视[1]。
1 U型渠道的设计方法1.1 渠道断面的设计一般来说,U型渠道的深宽比应当控制在0.75~0.80。
但是,综合分析比较占地面积、工程造价以及水力条件,对于流量较小的小型渠道可以适当增大深宽比到1.0。
此外,据有关实践数据可知:在田间配套方面,U型渠道的半径应当保持在10~60 cm,衬砌厚度最好在5~6 cm。
1.2 地基冻胀的设计地基冻胀设计主要是为了避免因冬季水分迁移而造成地基冻胀破坏。
首先,要增加圆弧部分的刚度,使用宽浅断面以缩小断面深宽比。
其次,要适量铺设一层塑料薄膜,减少冻胀力与小槽体的抬阻力,防止渗漏[2]。
再者,要给渠道路基换填:通常将挖埋深度控制在易冻土壤深度的1/2~2/3,然后适当选取砂砾石等材料进行换填,以改善并提高渠道基础的土壤条件。
最后,要放缓U型渠道的直线段边坡,一般情况下,可以将外倾角增加到10°左右。
1.3 伸缩缝的设计一般而言,U型混凝土渠道只设置横向伸缩缝,而没有纵向伸缩缝。
工程实践证明:首先,小型渠道伸缩缝平均间距为5~6 m,缝宽保留2 cm左右最佳,这样方便注塞填料。
第十章工程实例一、基本资料某项目区位于一黄河流域提水灌区下游,面积2900亩,主要种植作物为小麦、玉米、豆类等。
项目区属河流滩地地貌,地面相对高差小,地势平坦开阔,地面海拔高程332~334m之间,相对高差1m左右,总体地势西高东低。
土壤主要为潮土和淤土,土壤容重1.4g/cm3,田间持水量22%(重量比),土层深厚,质地良好,适种作物广泛。
项目区属暖温带半干旱季风气候,四季冷暖、干湿分明,光热资源丰富,降水偏少,干旱是影响农业生产的主要自然灾害。
年日照时数2385.2小时,年总辐射量125.8千卡/平方厘米,年平均气温13.4℃,最冷月(1月)平均气温-1.4℃,最热月(7月)平均气温26.8℃,极端最高气温42.8℃,极端最低气温-16.5℃,最大冻土层深度35cm。
平均早霜始于10月27日,晚霜终于3月27日,无霜期212天。
多年平均年降水量514mm,降水多集中于7、8、9三个月,占全年降水量的51.2%。
项目区地下水埋深15m左右,地下水质主要为CI·HCO3-Na型,苦咸,矿化度一般大于2g/L,最大可达5g/L以上,不能用于农业灌溉。
项目区属于一提水灌区灌溉供水范围,灌区干渠从项目区西侧经过,田间原有灌溉与排水渠道布置基本完善,干渠为混凝土衬砌渠道,支渠、斗渠和农渠均为土渠,干渠和支渠上的混凝土分水闸和节制闸基本完好。
灌区干渠在该地段的设计流量为2.1m3/s,加大流量为2.8 m3/s,原支渠设计供水流量为0.32m3/s。
渠水为多泥沙水源,悬沙平均粒径为0.036mm,最大含沙量为12%(重量比)。
项目区自然条件较好,交通便利,土壤肥沃,但由于地处灌区下游,加之田间工程设施差,灌水技术落后,灌溉用水渗漏损失大,用水浪费严重,灌溉保证率低,作物产量低而不稳,严重制约了项目区农业生产的发展。
同时,由于地下水矿化度高,地下水位逐年上升,对农业生产和生态环境将产生不利影响。
根据这一实际情况,决定对项目区的支渠及以下渠道进行续建配套与更新改造,在原渠系规划布置的基础上,对支渠和斗渠进行混凝土衬砌防渗,减少渠道渗漏损失,有效地控制地下水位,提高渠道输水效率,以满足农作物高产稳产的需水要求。
二、工程总体布置根据项目区水源、地形、田间生产路、作物种植等具体情况,计划充分利用已有的渠道及渠系建筑物,在复核原土渠相关水力参数的基础上,进行支渠、斗渠和农渠规划布置。
支渠利用干渠已有的节制闸和分水闸引水,支渠沿程比降为1:2000;支渠两侧结合2m宽生产路修建10条斗渠,斗渠沿程比降为1:1500,斗渠上修建配水闸与农渠连接,农渠沿程比降1:800。
斗渠垂直于支渠,沿生产路东侧布置,斗渠间距400m左右。
农渠垂直于斗渠,结合田间生产路和田块边界布置,农渠间距200m左右。
根据项目区田间道路、排水沟道布置情况,为减小田间跨越建筑物的数量,降低工程投资,便于机械化作业,斗渠均采用单向控制。
项目区规划总控制灌溉面积2900亩。
支渠和斗渠均采用U型混凝土衬砌结构型式。
工程总体布置详见图10-1渠道衬砌防渗工程平面布置图。
图10-1 渠道衬砌防渗工程平面布置图三、渠道纵横断面设计1.设计参数(1)田间持水量:β田=22%;(2)土壤干容重:γ=1.4t/m3;(3)灌溉保证率:P=75%;(4)渠系(支渠及以下固定渠道)水有效利用系数:η渠=0.80;(5)田间水有效利用系数:η田=0.90;(6)灌溉水有效利用系数:η=0.72;(7)U形混凝土衬砌渠道糙率:n=0.013;(8)渠底比降:支渠i =1/2000,斗渠i =1/1500,农渠i =1/800;2.渠道设计流量计算(1)灌水定额的确定项目区主要种植作物为小麦、玉米、豆类,小麦与玉米或小麦与豆类间作,一年两熟,玉米生长期正逢雨季,当地豆类种植一般不灌溉,小麦是灌溉需水量最大的作物。
因此,该区以满足冬小麦生长为依据,确定设计灌水定额。
其设计灌水定额计算如下:m=1000γh(β1-β2) (10-1)式中:m为设计灌水定额,mm;γ为土壤干容重,t/m3;h为土壤计划湿润层深度,m;β1、β2分别为土壤适宜含水量(重量含水量)的上、下限,%。
取适宜土壤含水量上、下限分别为田间持水量的60%~95%,土壤计划湿润层深度为0.6m。
则设计灌水定额为:m=1000γhβ田(0.95-0.60)=1000×1.4×0.6×0.22×(0.95-0.60)=64.68(mm)=43.12(m3/亩)取设计灌水定额m=45(m3/亩)。
(2)支渠设计流量的确定项目区现状复种指数为1.2,工程实施完成后,根据水源条件,作物种植比例可适当调整,复种指数调整为1.6,种植比例为小麦:玉米:豆类比例为8:6:2。
根据作物的设计灌水定额,各种作物种植比例及灌水时间,由式(10-2)计算支渠设计流量。
3600Am Q tT η∂=支(10-2)式中:Q 支为支渠设计流量,m 3/h ;∂为作物种植比例;A 为设计灌溉面积,亩;η为灌溉水有效利用系数; T 为设计灌水周期,d ;t 为渠道每天工作时间,h 。
根据项目区的实际情况,小麦的种植比例为80%,设计灌溉面积为2900亩,灌溉水有效利用系数(支渠以下及田间)为0.72,设计灌水周期取8d ,渠道每天工作时间为24h ,则支渠设计流量为:0.829004536002460.72Q ⨯⨯=⨯⨯⨯支=0.28(m 3/s) 取支渠设计流量30.30(/)Q m s =支。
(3)轮灌制度及斗渠设计流量的推算根据渠系布置及各级渠道控制面积,推算流量分配和轮灌方式,进而确定轮灌制度和各级渠道设计流量。
根据项目区渠系布置及各级渠道控制面积,拟定支渠续灌,斗渠及其以下渠道轮灌,分两个轮灌组,每轮灌组5条斗渠,斗渠设计流量为0.06m 3/s 。
3、渠道横断面尺寸计算 (1)渠道横断面尺寸的计算当渠道设计流量已确定的情况下,渠道断面的尺寸应该满足设计流量的要求。
即应符合式(10-3)要求。
21321iRn Q ω= (10-3)式中:Q ——渠道设计流量,m 3/s ;ω ——过水断面面积,m 2 ;n ——渠道糙率; R ——渠道水力半径,m ; i ——渠道比降。
渠道水力半径R 采用下式计算:R ωχ=(10-4)式中:χ——湿周,m 。
根据工程总体规划布置方案,支渠和斗渠混凝土衬砌均采用U 形断面,如图10-2所示。
U 形断面尺寸及各主要参数按式(10-5)~式(10-8)进行计算:()22r 222r 2121222mHHK m mH K m m +-++⎪⎭⎫⎝⎛+-+=θω (10-5)2r 212122m HH K m m ++⎪⎭⎫⎝⎛+-+=θχ (10-6)HrK =r (10-7)21/2m r b += (10-8)式中:θ——渠底圆弧的圆心角 ,rad ;H ——断面水深,m ; r——渠底圆弧半径 ,m ; b ——弧形底的弦长,m ;m ——渠道上部直线段的边坡系数,2cotθ=m 。
图10-2 U 形断面示意图已知道支渠设计流量为0.30m 3/s ,支渠的渠道比降i 为1/2000,渠道糙率n 为0.013,由表4-12选定K r 为0.65,取r =40mm ,θ=151°56′,m =0.25,通过式(10-3)~式(10-8)试算得支渠横断面尺寸,结果见表10-1。
与支渠横断面尺寸计算方法相同,已知道斗渠设计流量为0.06m 3/s ,斗渠的渠道比降i 为1/1500,渠道糙率n 为0.013,由表4-12选定K r 为0.50,取r =20mm ,θ=151°56′,m =0.25,通过式(10-3)~式(10-8)试算得斗渠横断面尺寸,结果见表10-1。
表10-1 渠道横断面尺寸计算结果(2)流速校核渠道设计流速采用下式计算:Qv ω=(10-9)计算得支渠设计流速0.692(/)v m s =支,斗渠设计流速0.517(/)v m s =斗 ①不冲流速校核该支、斗渠设计均采用U 形混凝土衬砌渠道,混凝土现场浇筑施工渠道允许不冲流速为3.0~5.0 m/s ,因此,渠道设计流速小于不冲流速,满足渠道不冲流速要求。
②不淤流速校核该灌区地处黄河中游,灌溉水源为多泥沙水源,因此,渠道设计流速必须大于不淤流速。
渠道不淤流速采用下式计算:0.500v C Q=(10-10)式中:0v ——渠道不淤流速,m/s ;0C ——不淤流速系数,按表4-4取0.4。
将设计流量及不淤流速系数代入式(10-10),计算得支渠不淤流速为0.23 m/s ,斗渠不淤流速为0.10 m/s 。
从以上计算可知,渠道设计流速均大于不淤流速,满足渠道不淤流速要求。
4、渠道横断面结构设计 (1)衬砌结构形式和厚度根据工程总体方案,支渠和斗渠均采用U 形断面,目前,小型混凝土U 形渠道一般都采用现场浇筑法施工或工厂化预制构件现场砌筑施工,其衬砌结构形式均采用等厚板,衬砌板厚度根据表4-23混凝土结构层的最小厚度要求,支渠衬砌板厚度取7cm ,斗渠衬砌板厚度取5cm 。
(2)超高的确定该项目区支、斗渠设计流量均小于1m 3/s ,根据表4-7取用,衬砌层超高均取0.15m 。
(3)堤顶宽度的确定混凝土衬砌渠道的堤顶宽度根据渠道设计流量按表4-10选用,支渠和斗渠设计流量分别为0.30m 3/s 、0.06m 3/s ,支渠堤顶宽度取100cm ,斗渠堤顶宽度取80cm 。
(4)边坡系数的确定该项目区支、斗渠均为填方渠道,并采用U 形混凝土衬砌结构,其衬砌断面形式前面已确定,这里只需要确定外坡的边坡系数。
填方渠道外坡的边坡系数可根据表5-3-2填方渠道最小边坡系数的要求选用,该支、斗渠外坡的边坡系数均取1。
(5)伸缩缝的确定支、斗渠采用U形混凝土衬砌结构,因此均应设置伸缩缝。
伸缩缝间距确定为4m,宽度为2cm,用弹塑性止水材料填充。
(6)渠道横断面结构的确定根据前面渠道横断面尺寸计算结果以及确定的衬砌结构形式、衬砌层超高、衬砌板厚度、堤顶宽度、边坡系数和渠道外坡的边坡系数,结合当地小型U形混凝土衬砌渠道的施工机械,最终确定的渠道横断面结构见表10-2和图10-3。
混凝土标号采用15MPa。
表10-2 渠道横断面结构尺寸及流量渠道横断面结构设计时应注意,小型U形混凝土衬砌渠道目前一般都采用现场浇筑法施工或工厂化预制构件现场砌筑施工,在计算渠道横断面尺寸时应结合当地常用施工机械性能参数确定。
另外,对于小型U形混凝土衬砌渠道,如果当地有标准的工程图集,也可以根据工程实际要求,直接选用相应的渠道衬砌结构型式和横断面尺寸。