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［摘要］裝配式渠道具有安裝簡易、占地少、結構統一、外觀美觀的優點，從裝配式渠道材料、斷面結構形式、連接結構形式、止水間距及材料等方面，對國內外學者研究成果進行綜述，討論了現階段農業水利裝配式渠道的研究現狀、存在問題及未來研究方向。

［關鍵詞］農業水利；裝配式渠道；推廣應用

1裝配式渠道的應用

裝配式建筑物是一種化整體為分部的施工工藝，建筑物的部分或全部構件以工廠預制代替現場澆筑，通過相應的運輸方式及可靠安全的機械吊裝將構件進行現場組裝。我國農田水利建筑標準化研究起步較晚，1993年“農田水利裝配式建筑物技術”被國家科技委列為國家級科技成果重點推廣項目，裝配式建筑物在農業水利工程中的應用得到進一步的發展。

2裝配式渠道材料及結構

2.1材料種類。裝配式渠道多采用混凝土結構，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥等早強性能好的材料應用較為普遍。裝配式渠道渠壁較薄，且一般預制結構很少配筋，因此構件需混凝土材料的強度、耐久、防滲等技術指標滿足更高標準，因此用于裝配式渠道生產的新型混凝土材料應運而生。蘇煒煥[1]將聚丙烯纖維與混凝土混摻，研究表明聚丙烯纖維混凝土具有更大的抗壓、抗折強度，具有更好的抗滲及抗凍性能。活性粉末混凝土（RPC）具有超高強、高韌性、高耐久特點，但是RPC存在成本高、生產工藝復雜等問題，陶琦[2]提出將自密實RPC材料用于預制U型槽構件制造，研究表明自密實RPC材料各項指標滿足預制結構生產要求的同時還具有良好的環保效應，值得市場推廣。寒區氣候對裝配式渠道使用壽命、灌溉成本有嚴重影響，學者們對寒區渠道材料也進行了諸多研究。程滿金[3]等通過室內試驗研究了用于渠道襯砌的固化土性能，對其防滲、抗凍性能進行觀測試驗。顧靖超[4]等采用竹塑渠道代替混凝土渠道研究其可行性和可靠性，研究表明竹塑渠道可有效解決季節性凍土地區渠道凍脹問題。

2.2斷面結構形式。裝配式渠道結構以U型斷面結構、梯形斷面結構在農田水利工程中應用較為普遍。近年隨著裝配式渠道的推廣應用，國內外學者也開展了同步研究。2.2.1U型斷面結構。U型斷面結構最接近水力最佳斷面，過流能力大，不易產生淤積，較其他結構相比有更好的覆蓋性，可以有效減少水資源浪費，每公里輸水損失可減少3.7%左右[5]。20世紀70年代各國開始大范圍使用U型槽渠道，將其廣泛應用于農田水利工程。在結構設計中。何武全[6]等對二次拋物線形渠道和半立方拋物線形渠道兩種斷面結構通過實例進行研究比較，認為二次拋物線形斷面更適合在工程應用中推廣。2.2.2梯形斷面結構。為簡化施工工藝、保證邊坡穩定，在機械施工占比較少、渠道流量較大、渠道邊坡較不穩定地區梯形斷面裝配式渠道應用較為普遍。梯形渠道具有成熟的施工工藝及簡易的安裝程序等優點。仵峰[9]等分析了梯形斷面形式的影響參數，并采用MATLAB軟件對梯形渠道斷面參數進行了優化設計。湯志軍[7]等對裝配式梯形渠道在農村水利建設試點工程中的應用進行了簡單介紹，工程實際效果表明裝配式渠道施工時間短、質量易于控制，滿足現代化農村建設需求。黎龍鳳[8]等為替代有槽板表面粗糙、蜂窩麻面等缺點的U80型渠道而設計了梯形（T90）預制結構渠道，T90可顯著提高農田渠道襯砌質量及鋪裝效率。農田渠道裝配式構件一般尺寸較小，工程對構件抗壓、抗滲要求較低，裝配式渠道憑借其本身的設計標準化、施工方便、有效降低工期等特點適宜大范圍在農田水利工程中應用。斷面形式應根據工程地區土質、流量、地下水位和氣候條件等因素合理選擇，隨著工程需求的提高構件形式及尺寸也必將持續進行優化，在滿足水力條件的同時盡可能少的占用耕地面積、節省材料成本是斷面結構未來的發展方向。

2.3連接結構形式。裝配式渠道各構件之間的連接方式對渠道整體防滲性能及工程質量有很大影響，目前，裝配式U型渠道以平口對接，砂漿勾縫的連接方式較多，但此工藝由于砂漿本身性能及現場養護措施等因素的制約易產生接縫處開裂、錯位等問題從而導致滲漏、渠道破壞等，嚴重影響工程效益縮短裝配式構件使用壽命。承插帶肋結構和搭接式結構，可在一定程度克服平縫連接帶來的弊端，張靖靜[9]提出用承插式連接、水泥砂漿抹縫代替平縫連接并在結合接口處構造設計肋梁結構，使改造后結構能在有效改善防滲效果的同時增強壁面的抗彎剛度。鮑鈺[10]在論文中展示了裝配式渡槽的承插式結構，插口與承口采用砂漿材料密封連接，增加構件與構件之間的連接力。對于裝配式渠道來說，平口對接方式因其施工工藝簡單的特點最為常見，但其本身的問題也不可忽視。承插式帶肋結構和搭接式結構，較平口連接增強了抗滲漏效果，有效防止了因溫度而引起的縱向伸縮移動，但其結構因下部結構沉降而出現的局部錯動和因肋梁結構存在而造成的施工困難問題仍需下一步研究優化。隨著裝配式渠道研究的深入，為增強渠道整體性、簡化現場施工工藝、改善裝配式渠道連接形式有待進一步研究。

2.4止水間距及材料。裝配式渠道搭接處伸縮縫的設計是影響工程質量的重要控制指標，通過合理的伸縮縫間距布置及縫寬，可以避免凍脹引起的伸縮變形和因基礎沉降引起的位移變化，對于寒區農田水利工程，由于氣候的因素，伸縮縫的設計就更加重要。一般規范中對伸縮縫間距及縫寬布置多采用經驗值，這使得部分工程設計隨意，嚴重還會造成渠道損壞大大降低渠道輸水功能，造成水資源浪費。有研究發現，4~8m伸縮縫間距，20~30mm縫寬對抗滲要求較高的U型槽渠道設計較為適宜。季研洲[11]對現澆混凝土分縫間距與縫寬進行了研究，研究成果對裝配式渠道也有借鑒作用。伸縮縫的質量與填縫材質有著密不可分的關系，除規范列舉的石油瀝青聚氨酯填縫材料和瀝青砂漿等材料，國外以彈性人造橡膠、瀝青瑪脂、聚氯乙烯止水帶等材料應用較為廣泛。隨著研究的不斷推進，國內研制出了彈性聚醚型聚氨酯密封膠、膩子型遇水膨脹橡膠、硅橡膠密封材料等耐老化、抗變形、經濟效益突出的新型止水材料。安亞強[12]等對渠道襯砌中伸縮縫間距進行了優化研究，研究認為不同襯砌材料和填縫材料均會對工程實際產生一定影響，以高性能微膨脹混凝土作為襯砌材料，PNT新型接縫材料進行接縫效果最優。

3結論

結合現代農業建設的快速發展，裝配式渠道在農田水利中的應用發展前景廣闊。滿足高強度、高耐久、低成本、綠色可持續性等技術指標的建筑材料將是未來裝配式渠道生產的研究重點。優化裝配式渠道結構是節省土地資源的關鍵，改良結構連接形式能更好的保證渠道整體性，止水材料的選擇及伸縮縫位置及距離的設置是工程質量的重要控制指標。

作者:高國明 李明 單位:吉林省水利科學研究院 長春工程學院水利與環境工程學院 吉林省水工程安全與災害防治工程實驗室