清河防洪工程格賓石籠護岸結構應用

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摘要:為解決撫順市清原縣清河段河岸侵蝕沖刷、防洪能力不足等問題，通過比選漿砌石塊、混凝土、生態袋、自嵌式塊體和格賓石籠護等常見護岸技術，最終確定格賓石籠護岸結構，并深入探討了格賓網片、網箱性能、施工技術及其實用效果。結果表明:在河道防洪治理工程中格賓石籠具有生態效益好、成本低、抗變性能力強等優勢，可以為格賓石籠技術的推廣應用提供一定技術指導。

關鍵詞:防洪治理;格賓石籠;結構性能;實用效果

由于特殊的地理環境及氣候條件，我國北方河流易受水結冰壓力作用、流冰撞擊、水流沖刷破壞以及護岸材料凍脹等因素影響。因此，為保證河岸的長效穩定必須選用更加優質的護岸材料，因滲透性能良好多孔生態型護岸可以有效解決以上問題，其中生態網格格賓護岸已廣泛應用于水利工程、交通航運和水土保持等領域［1－3］。為解決傳統護岸形式存在的質量控制、結構設計和穩定性差等問題，文章結合撫順市清原縣清河防洪工程現狀，提出適用性良好的格賓石籠護岸技術，并進一步探討了結構性能及其實用效果，為加強河流防洪治理及生態環境保護提供科學指導。

1工程概況

1.1工程現狀清河是遼河左岸的較大支流，全長159km，流域面積5150km2，比降1.58‰。地勢特征呈東高西低，東部為低山丘陵區，地勢相對陡峭，地面比降大，如發生集中暴雨極易產生急流;西部為平原，地勢平坦。整個流域山地面積占85%，植被較好，上游山地海拔高程400～800m，巖石多露頭，山坡較陡，一般在30°～45°。經現場查勘，河道現存問題如下:①防洪工程標準低、抗沖能力差:為了抵御洪水侵襲，1995～1996年在清河兩岸修筑了土坎，由于資金不足，土坎未經碾壓壓實，且大部分都缺少坡面防護工程。填筑材料均來源于河道，抗沖能力差，很難抵御洪水的侵襲，汛期時常發生淘刷、脫坡、塌岸現象，2005年、2013年洪水后部分土坎已被沖毀，未被沖毀的土坎也存在老化、風化剝蝕現象，成為防洪安全的隱患。②河道淤積，岸坎缺少防護:部分挖沙嚴重河段，河道內砂坑縱橫，殘砂土堆積雜亂無序，河床底部凸凹不平，枯水期在原有的邊灘上形成水坑，水流不暢，而汛期泄洪水流流向紊亂，加速了河流對河底的侵蝕，嚴重影響河道安全泄洪;此外，河道泥沙淤積較為嚴重，給防洪安全帶來一定的隱患，也影響農田灌溉和排水。因此，為保護沿岸的農田免受洪澇災害的威脅，緩解防洪壓力，有效解決河流侵蝕沖刷問題，進一步促進河流生態環境保護，必須對該河段實施防洪治理。文章充分考慮投資成本、施工技術、地基條件、占地面積等因素，最終選擇格賓石籠護岸結構，對無坡面防護或防護破損段的土坎、河道沖刷嚴重的陡坎和側蝕強烈的淺灘進行治理，護岸工程結合河道走勢、歷年險情，合理布置平順護岸23處，總長34857m。

1.2河道護岸技術河道護岸必須滿足岸坡穩定性和防洪要求，結合相關資料和實踐經驗總結出常見的護岸技術及其適用條件［4－8］，如表1所示。

1.3格賓石籠的特點格賓石籠主要是將延性較好的低碳鋼絲按機械編制的方式組裝而成的六角形格賓網或石籠網，因具有施工迅速便捷、易于維護、透水性好、可變更性強、穩定性和整體性優特點被廣泛應用于河道治理工程［9］。一般地，即使格賓石籠網箱出現局部破壞，通過專用機械編制成的雙絞網狀結構整體性也不會發生明顯改變。這是因為將全部工程利用適度變形的低碳鋼絲連接成一個整體，結構整體無需分縫，即使出現不均勻沉降也不會引起嚴重問題或出現結構裂縫。另外，擋墻砌體后填土中的水能夠通過填充料內部孔隙排出，將滲入填土中的地表水快速排出，有利于降低墻后地下水壓力。依據工程設計資料，可以先工廠化制成網箱體半成品，再現場定型組裝成符合設計要求的網箱，該過程存在施工簡便、可機械化操作及受氣候條件干擾低等特點，既能確保施工質量又能加快工程進度。實際工程中，沿著原有的護腳方向，新的格賓石籠護岸工程可以繼續安裝箱籠，其墻身長度可以任意的延長;在≤地基承載力和墻身受力極限情況下，可以在原墻身上疊砌，考慮工程實際需求適當增大墻高。為形成獨立的立方體，通常沿順長方向增設隔板網，當網格破壞受水流沖刷立方體內石塊被沖走時，這只是一個局部有限的缺口，加之雙向交織的鐵絲網不易擴展，只要修鋪好局部破壞的網格并重新填滿石料即可繼續使用，所以后期維護較為簡便，無需特殊的技術和大型設備，既能節省維修成本又能加快施工進度。

2格賓石籠護岸結構性能

實際工程中，合理選擇網片和網箱材料是格賓石籠護岸施工及驗收的重要依據，這也是保證工程質量的關鍵環節。因此，必須測試研究格賓石籠性能，通過不同的方法測試網片及網箱性能。

2.1格賓網片性能1)網片規格。本工程所使用的格賓網主要是將強度較高的鉛絲或鐵絲，以雙絞的方式編制成網片，對網片規格和材料性能具有較高的要求，如表2所示。2)網片抗拉試驗。從格賓石籠網片上剪下尺寸1.0m×1.0m的試樣，然后利用試驗機夾緊鐵絲網，保持網片試樣的初始特征，并記錄初始幾何尺寸;設定試驗機加載速率為50mm/s，勻速加載直至鋼絲出現斷裂，記錄試樣的抗拉強度、斷裂方式和伸長率等信息，如表2所示。結果顯示，格賓網片的抗拉強度隨著網絲直徑和網目尺寸的增加而增強，不同類型網目的伸長率相差不大，總體處于9.0%～13.0%之間。

2.2格賓網箱性能1)網箱規格。格賓網箱是通過拼接綁扎的方式將網片組裝成蜂巢狀的箱體結構，然后利用相同材質把數個格賓網箱緊密綁扎連續拼裝形成整體，現場將網箱用隔片分隔成間距1m的格室，規格尺寸如表3所示。3)網箱抗壓試驗。對不同規格的網箱利用萬能試驗機測試抗壓強度，試驗過程中設定加載速率5mm/min，不斷加載直至網箱出現破壞停止試驗，記錄并計算網箱的峰值強度、承載力峰值、網箱逐漸變形過程、最大裂口長度以及壓后壓前的周長比，見表3。結果表明，不同類型網箱的峰值強度能夠達到護岸承載力要求。受壓力作用時網箱發生變形，起初網箱變形會對填石發揮一定的調整作用，該過程中網片也會發生相應的變形;隨后網片逐漸產生抵抗力，網箱結構更加堅硬，抵抗力達到峰值后填石逐漸破壞并進一步擴大，網絲開始出現單根破裂現象;隨著壓力的不斷增大整個網片出現斷裂，內部石塊散落，試件無法承受荷載而發生破壞。

2.3格賓石籠施工技術近年來，我國越來越多的河道護岸或支擋防護工程都應用了格賓石籠技術，但由于相關設計和施工規范還不完善，在一定程度上制約了治河工程中格賓石籠技術的推廣應用。因此，文章結合撫順市清原縣清河防洪工程，全面探討了格賓石籠施工技術［10－12］。步驟1:施工準備。正式開工前，施工單位必須做好設計文件會審、施工組織設計變質、施工現場“三通一平”、施工測量及資料復核、建立質量保證體系等各項準備工作。步驟2:格賓網箱的選擇。根據不同規格的網片、網箱測試結果以及清河防洪工程實際情況，擬選用長2.0m×寬1.0m×高2.0m(網目100×80mm)、長0.5m×1.0m×2.0m(網目120m×100mm)兩種規格的格賓石籠網箱。采用鍍鋅鉛絲制成厚0.5m或0.m的網箱，控制鍍鋅量不低于250g/m。鉛絲石籠的扎絲、網絲、邊絲直徑為2.0mmm、2.5mm和3.2mm。主槽深度0.8m，護岸底較主槽頂高出0.5m，典型斷面形式如圖1所示。步驟3:石塊的選擇。裝入的石料質量在一定程度上決定了格賓石籠的耐久性能，填石應符合以下基本要求:填石后孔隙率≤30%、比重≥2.4t/m3、級配良好、質地堅硬、表面干凈、無風化現象。另外，為防止從網箱內散落，一般以網目中心間距的1.0～1.5倍作為填石尺寸。本工程利用MU40塊石作為石籠填充材料，所用塊石粒徑100～150mm，雜質含量少、耐久性好且強度高，能夠達到工程質量要求。經檢測，有80%的塊石粒徑＞網目尺寸，孔隙率在30%以內。步驟4:施工控制。①基面處理:根據施工規范和相應的設計圖紙，對基面進行壓實處理確保其平整密實度達到工程驗收標準。②土工布鋪設:結合實際情況選用規格300g/m2的土工布進行鋪設，施工時控制面層不緊繃，土面與土工布接觸緊密，搭接時確保線縫無雜物、規則整潔且搭接寬度不低于0.3m，嚴格按照規范進行鋪設施工，經驗收合格后才能進行后續施工。③格賓石籠施工:依據相關施工規范及設計圖紙，向格賓石籠生產廠家定制格賓網，折疊運輸到現場后拼裝隔片和前、后網片等各個構件，網身應與間隔網片成90°，然后綁扎組裝成矩形網箱，將組合好的相鄰格賓網箱用雙股以上的同質鍍鋅鉛絲每隔15～20cm連接成一個整體。④塊石的填充:完成格賓網組裝后填充石塊，將抗風化、堅硬、密實的石料用挖掘機投放到格賓網內，經人工或機械整理壓實;同時向每個格賓網箱逐層均勻填充石塊，每次的填充厚度約20～30cm;最后，對網箱中的縫隙部位用細碎石填充塞滿，并保證外部坦露部位的石料美觀整齊。另外，為了保證護岸穩定性，每m2內按正反八字形布設4處水平拉筋，每隔25～30cm沿高度方向設置一道內向拉筋，以兩網目為基準將每一拉筋絞緊。

2.4實用效果分析本工程選擇格賓石籠護岸結構，對無坡面防護或防護破損段的土坎、河道沖刷嚴重的陡坎和側蝕強烈的淺灘進行治理，結合河道走勢、歷年險情，該護岸工程合理布置平順護岸23處。經對比分析，采用格賓石籠護岸較其它護岸形式可以縮短工期10d，節省投資成本30%，投入使用6個月后，格賓石籠護岸整體穩定性強，效果良好，岸坡形式完好。因此，格賓石籠護岸技術既達到了河道生態美觀要求，還增強了河岸抗沖刷能力，實用效果良好。

3結論

通過對比分析和性能測試發現，格賓石籠護岸相較于傳統的漿砌石、混凝土硬質護岸能夠更好地適應河流環境變化，具有較強的抗變形能力。將格賓石籠技術應用于撫順市清原縣清河防洪工程，有效解決生態環境差、防洪能力低、投資成本高的問題，有利于促進生態系統與河流系統之間的能量物質交換，改善河流生物多樣性，在保證工程質量的同時加快工程進度。為充分發揮河道治理工程中格賓石籠的功能作用，在實際工程中還需要進一步優化施工方案、選用質量良好的原材料和工藝技術。

參考文獻:

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［4］傅強．中小型河道新型護岸結構治理規劃探討［J］．水利技術監督，2016，24(06):81－82．

作者:劉英民 單位:大孤家鎮事業服務中心