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［摘要］装配式渠道具有安装简易、占地少、结构统一、外观美观的优点，从装配式渠道材料、断面结构形式、连接结构形式、止水间距及材料等方面，对国内外学者研究成果进行综述，讨论了现阶段农业水利装配式渠道的研究现状、存在问题及未来研究方向。
［关键词］农业水利；装配式渠道；推广应用
1装配式渠道的应用
装配式建筑物是一种化整体为分部的施工工艺，建筑物的部分或全部构件以工厂预制代替现场浇筑，通过相应的运输方式及可靠安全的机械吊装将构件进行现场组装。我国农田水利建筑标准化研究起步较晚，1993年“农田水利装配式建筑物技术”被国家科技委列为国家级科技成果重点推广项目，装配式建筑物在农业水利工程中的应用得到进一步的发展。
2装配式渠道材料及结构
2.1材料种类。装配式渠道多采用混凝土结构，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等早强性能好的材料应用较为普遍。装配式渠道渠壁较薄，且一般预制结构很少配筋，因此构件需混凝土材料的强度、耐久、防渗等技术指标满足更高标准，因此用于装配式渠道生产的新型混凝土材料应运而生。苏炜焕[1]将聚丙烯纤维与混凝土混掺，研究表明聚丙烯纤维混凝土具有更大的抗压、抗折强度，具有更好的抗渗及抗冻性能。活性粉末混凝土（RPC）具有超高强、高韧性、高耐久特点，但是RPC存在成本高、生产工艺复杂等问题，陶琦[2]提出将自密实RPC材料用于预制U型槽构件制造，研究表明自密实RPC材料各项指标满足预制结构生产要求的同时还具有良好的环保效应，值得市场推广。寒区气候对装配式渠道使用寿命、灌溉成本有严重影响，学者们对寒区渠道材料也进行了诸多研究。程满金[3]等通过室内试验研究了用于渠道衬砌的固化土性能，对其防渗、抗冻性能进行观测试验。顾靖超[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决季节性冻土地区渠道冻胀问题。
2.2断面结构形式。装配式渠道结构以U型断面结构、梯形断面结构在农田水利工程中应用较为普遍。近年随着装配式渠道的推广应用，国内外学者也开展了同步研究。2.2.1U型断面结构。U型断面结构最接近水力最佳断面，过流能力大，不易产生淤积，较其他结构相比有更好的覆盖性，可以有效减少水资源浪费，每公里输水损失可减少3.7%左右[5]。20世纪70年代各国开始大范围使用U型槽渠道，将其广泛应用于农田水利工程。在结构设计中。何武全[6]等对二次抛物线形渠道和半立方抛物线形渠道两种断面结构通过实例进行研究比较，认为二次抛物线形断面更适合在工程应用中推广。2.2.2梯形断面结构。为简化施工工艺、保证边坡稳定，在机械施工占比较少、渠道流量较大、渠道边坡较不稳定地区梯形断面装配式渠道应用较为普遍。梯形渠道具有成熟的施工工艺及简易的安装程序等优点。仵峰[9]等分析了梯形断面形式的影响参数，并采用MATLAB软件对梯形渠道断面参数进行了优化设计。汤志军[7]等对装配式梯形渠道在农村水利建设试点工程中的应用进行了简单介绍，工程实际效果表明装配式渠道施工时间短、质量易于控制，满足现代化农村建设需求。黎龙凤[8]等为替代有槽板表面粗糙、蜂窝麻面等缺点的U80型渠道而设计了梯形（T90）预制结构渠道，T90可显著提高农田渠道衬砌质量及铺装效率。农田渠道装配式构件一般尺寸较小，工程对构件抗压、抗渗要求较低，装配式渠道凭借其本身的设计标准化、施工方便、有效降低工期等特点适宜大范围在农田水利工程中应用。断面形式应根据工程地区土质、流量、地下水位和气候条件等因素合理选择，随着工程需求的提高构件形式及尺寸也必将持续进行优化，在满足水力条件的同时尽可能少的占用耕地面积、节省材料成本是断面结构未来的发展方向。
2.3连接结构形式。装配式渠道各构件之间的连接方式对渠道整体防渗性能及工程质量有很大影响，目前，装配式U型渠道以平口对接，砂浆勾缝的连接方式较多，但此工艺由于砂浆本身性能及现场养护措施等因素的制约易产生接缝处开裂、错位等问题从而导致渗漏、渠道破坏等，严重影响工程效益缩短装配式构件使用寿命。承插带肋结构和搭接式结构，可在一定程度克服平缝连接带来的弊端，张靖静[9]提出用承插式连接、水泥砂浆抹缝代替平缝连接并在结合接口处构造设计肋梁结构，使改造后结构能在有效改善防渗效果的同时增强壁面的抗弯刚度。鲍钰[10]在论文中展示了装配式渡槽的承插式结构，插口与承口采用砂浆材料密封连接，增加构件与构件之间的连接力。对于装配式渠道来说，平口对接方式因其施工工艺简单的特点最为常见，但其本身的问题也不可忽视。承插式带肋结构和搭接式结构，较平口连接增强了抗渗漏效果，有效防止了因温度而引起的纵向伸缩移动，但其结构因下部结构沉降而出现的局部错动和因肋梁结构存在而造成的施工困难问题仍需下一步研究优化。随着装配式渠道研究的深入，为增强渠道整体性、简化现场施工工艺、改善装配式渠道连接形式有待进一步研究。
2.4止水间距及材料。装配式渠道搭接处伸缩缝的设计是影响工程质量的重要控制指标，通过合理的伸缩缝间距布置及缝宽，可以避免冻胀引起的伸缩变形和因基础沉降引起的位移变化，对于寒区农田水利工程，由于气候的因素，伸缩缝的设计就更加重要。一般规范中对伸缩缝间距及缝宽布置多采用经验值，这使得部分工程设计随意，严重还会造成渠道损坏大大降低渠道输水功能，造成水资源浪费。有研究发现，4~8m伸缩缝间距，20~30mm缝宽对抗渗要求较高的U型槽渠道设计较为适宜。季研洲[11]对现浇混凝土分缝间距与缝宽进行了研究，研究成果对装配式渠道也有借鉴作用。伸缩缝的质量与填缝材质有着密不可分的关系，除规范列举的石油沥青聚氨酯填缝材料和沥青砂浆等材料，国外以弹性人造橡胶、沥青玛脂、聚氯乙烯止水带等材料应用较为广泛。随着研究的不断推进，国内研制出了弹性聚醚型聚氨酯密封胶、腻子型遇水膨胀橡胶、硅橡胶密封材料等耐老化、抗变形、经济效益突出的新型止水材料。安亚强[12]等对渠道衬砌中伸缩缝间距进行了优化研究，研究认为不同衬砌材料和填缝材料均会对工程实际产生一定影响，以高性能微膨胀混凝土作为衬砌材料，PNT新型接缝材料进行接缝效果最优。
3结论
结合现代农业建设的快速发展，装配式渠道在农田水利中的应用发展前景广阔。满足高强度、高耐久、低成本、绿色可持续性等技术指标的建筑材料将是未来装配式渠道生产的研究重点。优化装配式渠道结构是节省土地资源的关键，改良结构连接形式能更好的保证渠道整体性，止水材料的选择及伸缩缝位置及距离的设置是工程质量的重要控制指标。
作者:高国明 李明 单位:吉林省水利科学研究院 长春工程学院水利与环境工程学院 吉林省水工程安全与灾害防治工程实验室
