便携式防渗渠开槽机在农田水利节水灌溉工程中的研究与应用

褚宏万 陈晓峰

渠系防渗工程是灌区改造项目的重要组成部分，渠系防渗对缩短灌溉周期、提高灌溉水的利用率、节约水资源、提高供水工程的经济社会效益具有重要意义。宿迁市水利工程建设监理咨询有限公司的技术人员在灌区节水改造项目的施工监理工作中对混凝土防渗渠道施工工艺进行革新，研究推广了便携式防渗渠开槽施工技术，有效降低施工劳动强度，节约了施工成本，取得了较好的经济效果。

一、渠系防渗节水工程主要类型和应用

1.灌区的渠系节水措施

目前国家投入大量资金对灌区进行渠系节水配套与改造，按照节水渠道使用的材料进行分类，主要有预制面板衬砌渠道、现浇混凝土渠道、浆砌石渠道、PVC低压灌溉管道；其中应用最广泛的两种渠道就是浆砌石渠道和混凝土衬砌渠道。按照渠道的断面型式分，主要有矩形断面、梯形断面、U型断面、圆形断面；其中应用最广泛的两种渠道是矩形断面和梯形断面。浆砌石渠道多为矩形断面结构，但受石料产地影响，不利于大面积推广；而混凝土梯形断面渠道不受材料产地影响，节水效果好，施工方便，适于大面积推广。根据实践经验验证，同等过水断面的混凝土渠道和土渠相比，输水能力提高了1.5～1.7倍；水利用系数提高了1.15～1.3倍。

2.梯形混凝土防渗渠道的推广现状

受土地承包责任制的影响，目前，灌区节水配套改造工程的节水渠道大多是在原老渠道的基础上实施梯形混凝土防渗渠道。老渠道经过清除树根、杂草后，采用人工开挖培土模，再实施混凝土浇筑；由于人工开挖培土模投入的劳动力多，施工人员的素质和技术熟练程度不一致，施工管理困难，施工质量难控制；随着经济社会的发展，劳务人员工资不断提高，施工成本不断加大，严重影响施工单位的积极性，不利于梯形混凝土防渗渠道的推广应用。

二、便携式挖掘机开槽施工原理和应用

1.老渠道清障、去杂、回填土、夯实

灌区节水配套改造工程，一般都是在老渠道上施工。老渠道多为土渠，渠道断面大，占地多，渠道上灌木、杂草较多；而防渗节水渠道断面小，占地少，施工时需要对老渠道进行清障，清除老渠道上杂物，分层回填土方，夯实达到设计高程，再采用挖槽机开挖，最终形成一个安全稳定的土模。

2.开挖槽制作与安装，进行工艺试验

根据渠道的施工图设计尺寸，采用角钢、槽钢制作开槽机模具，模具可以焊接在挖掘机铲斗上，也可以采用螺栓连接；根据渠槽土质和开挖的断面尺寸选用模具钢材，确保开槽模具的坚固、不变形。

模具安装后要进行现场开槽试验，选择一段回填夯实达标的渠段进行开挖；检查模具的成型效果和稳定性，重点检查土槽开挖时铲斗收集弃土的效果，渠槽边坡的平整稳定，渠底齿坎的规整等。通过现场调整，满足施工效果，才可以进行施工。

3.渠槽开挖质量的控制

为保证渠槽开挖的质量，施工过程中主要是做好“三线一高程”控制，即开挖渠槽的两个边口线，渠槽中心线。利用经纬仪或者全站仪确定渠道中心轴线和渠槽的两个边口线，并用白灰溜线，以引导挖掘机行驶。

施工过程中挖掘机采取退行作业方式，开挖的土方存放在距离槽口1.0m以外的地方（最好在不影响混凝土浇筑的一侧）。

用水准仪控制开挖高程，首部渠槽开挖至设计高程，校核上口和下口宽度，并定准渠底中心点，用白灰标记；依次每隔5m设置渠底中心控制桩，作为挖掘机开挖时的参考标准。期间，技术员要现场指挥，随时测量渠底高程，搞好设计比降控制。

表1 便携式开槽机和人工开槽培模费用比较表（流量：0.5m3/s）

表2 便携式开槽机和人工开槽培模费用比较表（流量：1.0m3/s）

表3 便携式开槽机和人工开槽培模费用比较表（流量：1.5m3/s)

在施工过程中一定要注意土模的含水量。含水量过低，要采用人工洒水，避免混凝土浇筑后因土模吸水，混凝土失水过多，坡面容易发生龟裂。开挖好后最好用塑膜或草苫子遮盖。

三、便携式开槽施工技术的经济效果

便携式开槽机施工技术每个台班只需要1台挖掘机，1名技术员，2名普工。在渠道开槽长度等同情况下，不同过水断面的渠槽，便携式开槽机和人工组合开槽培模费用比较见表1～表3。

从表1～表3可以分析，便携式挖掘机开槽施工技术和传统的人工开槽培模相比，每米可节省费用分别为65.4元、75.23元、80.8元，比人工开槽培模节约投资分别为80.7%、74.1%、72.1%，效益非常显著。

四、结语

在混凝土梯形渠道施工过程中，渠道选线最好采取半地上半地下型式。当地基强度、土壤类别不能满足设计要求时，要采取挖除、换填等措施加以处理，确保土模的密实度和稳定性。同时在实践中不断提高施工队伍的技术水平，不断改进与完善施工工艺，积累经验，探寻更好的节水渠道施工措施■