格賓石籠在當(dāng)今河道治理中的應(yīng)用分析

【摘要】格賓石籠具有抗變形能力強，滲透性好，抗腐蝕能力強等優(yōu)點，本文介紹了格賓石籠的相關(guān)特點與自身優(yōu)勢，通過以柳河治理為例，分析了格賓石籠護砌材料對河道治理中的良好應(yīng)用效果。同時，能夠為該技術(shù)對當(dāng)前河道治理與岸坡生態(tài)防護等提供較好的應(yīng)用參考。

【關(guān)鍵詞】治理方案；防治；生態(tài)保護

傳統(tǒng)的河道整治工程中河道護岸或護坡水下多采用拋石，水上多采用干砌石或混凝土預(yù)制塊。但這種治理方案由于不透水導(dǎo)致河道內(nèi)自然生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)遭到阻斷，當(dāng)前已不能適應(yīng)生態(tài)治河的理念。本文介紹了格賓石籠的相關(guān)特點（適應(yīng)性強、整體穩(wěn)定性好、施工方便及生態(tài)性好等）和自身優(yōu)勢，列舉了格賓石籠在河道治理工程的應(yīng)用實例，采用格賓石籠護砌材料對河道進行施工，并取得了良好的應(yīng)用效果。以期該技術(shù)能對當(dāng)前河道治理與岸坡生態(tài)防護等有較好的參考價值。

一、格賓石籠概述

格賓石籠是由高抗拉強度、超耐腐蝕、高抗氧化、極強延展性能的低碳鋼絲經(jīng)過重型六角網(wǎng)機械編制而成。其作為一種經(jīng)濟節(jié)約的建筑材料、產(chǎn)品規(guī)格多樣化與施工安裝簡單化等優(yōu)勢已被全世界眾多工程師所公認(rèn)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛化，并深受好評。格賓石籠結(jié)構(gòu)作為一種經(jīng)久耐用的柔性結(jié)構(gòu)體，根據(jù)不同用途可以制作成格賓石籠片、格賓石籠箱、格賓石籠護墊等，在小型水工建筑物的施工及老化建筑物再生修復(fù)中發(fā)揮著不可替代的作用。根據(jù)原材質(zhì)的分類，可將格賓石籠分為電鍍鋅絲、普通或高熱鍍鋅絲、PVC包塑絲、PE包塑絲、5%或10%鋅鋁合金等。這些原材質(zhì)編織成雙絞、六邊形網(wǎng)目的網(wǎng)片或組裝成的蜂巢網(wǎng)箱。因其耐腐蝕性、抗拉抗壓性、柔韌性均不相同，這也決定了格賓石籠的價格和使用年限的不同。簡而言之，格賓石籠實質(zhì)是一種蜂巢型結(jié)構(gòu)，承受力強，作為同性質(zhì)的巨大塊狀結(jié)構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)形式最能符合力學(xué)的原理。因此，在現(xiàn)代許多發(fā)展中國家水利工程中（河岸加固工程，海岸防護工程，生態(tài)保持工程）得到廣泛應(yīng)用，能較好地實現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的有機結(jié)合。同其它材料相比，它具有的優(yōu)點具體表現(xiàn)在以下四個方面：（1）適應(yīng)性強：格賓石籠網(wǎng)的網(wǎng)眼均勻，網(wǎng)面平整，具有延展性和柔性，結(jié)構(gòu)牢固，能適應(yīng)各種土層性質(zhì)并與之較好的結(jié)合，能夠緊密地結(jié)合形成一體，可以承受大范圍的變形，能很好的適應(yīng)地基變形，而仍不坍塌。因此，實用性很強。（2）透水能力強：格賓石籠網(wǎng)能有效地解決孔隙水壓力的影響，可使地下水以及滲透水及時的從結(jié)構(gòu)填石縫隙中滲透出去，具有很強的透水性能。同時也可防止由流體靜力造成的損害，保證了生態(tài)環(huán)境不被破壞。（3）耐久性好：格賓石籠網(wǎng)的原材料有很強的抵御自然破壞及耐腐蝕和抗惡劣氣候影響的能力。因此，耐腐蝕、抗氧化、使用壽命長。（4）施工方便易組合：格賓網(wǎng)價格低廉化，規(guī)格多樣化，，不需特殊技術(shù)，施工安裝簡單化，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛化。（5）保持生態(tài)：結(jié)構(gòu)填充料之間的縫隙可保持土體與水體之間的自然交換功能， 同時也利于植物的生長，實現(xiàn)水土保持和自然生態(tài)環(huán)境的統(tǒng)一。

二、格賓石籠在河道整治工程應(yīng)用實例

2.1 工程概況

柳河治理工程河道流域面積14.9Km，主河道長8.2Km，主河道縱坡8.25‰，下游河道縱坡平緩，流沙的侵入使主河道淤積。本次工程河道經(jīng)1個鄉(xiāng)鎮(zhèn)9個村莊。本次工程河道總體存在的主要問題有：輸水效率低，水量損失大；水流沖刷河岸嚴(yán)重，堤岸損毀重，抗洪性能差，出現(xiàn)洪水淹沒農(nóng)田、沖毀道路等設(shè)施的情況；防護任務(wù)大，地方負(fù)擔(dān)重。為此，進行系統(tǒng)的河道治理顯得十分必要和迫切。此次河道治理堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇洪水，設(shè)計洪峰流量61.2m/s，有效保護當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和水土流失。本次河道治理項目盡量兼顧與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，維持河道自然形態(tài)，保留河道自然形成的階梯和深潭等微結(jié)構(gòu)，而且要經(jīng)濟實用，生態(tài)親水。因此，根據(jù)工程地質(zhì)資料、投資情況和施工難易等在治理方案上采用格賓石籠進行護腳和護坡設(shè)計，防護結(jié)合、控導(dǎo)水流與硬化防護統(tǒng)一，實現(xiàn)與環(huán)境和諧統(tǒng)一。

2.2 河道工程治理原則

本次河道治理主要是以提高輸水效率和防護兩岸設(shè)施為目的，根據(jù)治理防護區(qū)的規(guī)模，兼顧部分河段的防洪要求，因此結(jié)合實際情況遵循以下原則布置：

（1）統(tǒng)籌原則。根據(jù)河道總體情況統(tǒng)籌確定工程的總體布置和治理措施。采取堤防與河道治理相結(jié)合，防洪與排洪相結(jié)合。（2）近期治理、兼顧遠(yuǎn)期原則。先重后輕、逐步實施。在做好近期治理，保證現(xiàn)階段工程高效安全施工的同時，按照輕重緩急，分批計劃。（3）因地制宜原則。通過對重點河段進行整治，維護生態(tài)。在治理過程中，采取控導(dǎo)水流與硬化防護結(jié)合的治理措施，保證生態(tài)系統(tǒng)的安全。減少河道輸水損失，在兩岸設(shè)施、農(nóng)田沖刷嚴(yán)重的地段布置護岸。從而使保護區(qū)域內(nèi)人民生命財產(chǎn)和經(jīng)濟社會發(fā)展的防洪安全保障問題得到有效解決。

2.3 格賓石籠材料控制

本次工程選用熱鍍10%鋅鋁合金鋼絲材質(zhì)的格賓石籠。同時由生產(chǎn)單位提供以下材料：國家級試驗室一鹽水噴霧試驗（GB/T10125-1997）1000h以上的試驗報告（鍍層腐蝕量不得大于170g/m2）、鋼絲原料廠的鋼鐵化學(xué)證明書、鍍層重量檢驗報告、鋁含量檢驗報告、均勻度檢驗報告等。以上材料由檢測單位檢測完后均加蓋施工單位項目章，并送檢。

2.4 工程實施方法

（1）土堤抗滑邊坡穩(wěn)定計算：本次工程堤身土料為卵石混合土結(jié)構(gòu)（稍密一中密）。本次工程河道堤防設(shè)計邊坡系數(shù)、治理段堤防最大高度、設(shè)計水深分別是：0.9～1.2m、1：1.5、3.5m。采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》與瑞典圓弧滑動法計算堤身邊坡穩(wěn)定系數(shù)。計算結(jié)果如表1所示：

（2）護腳設(shè)計：堤防基礎(chǔ)沖刷深度設(shè)計值取1.0m。堤防護腳采用5.0cm（上層寬3.0m，下層寬1.5m）厚兩層格賓石籠。

（3）堤護坡厚度計算：采用格賓石籠防護來河道堤防坡面，斜坡坡度1：2。斜坡上采用一層厚度30cm的格賓石籠防護。

2.5 工程施工過程

（1）護腳施工：格賓石籠護腳施工前應(yīng)先根據(jù)設(shè)計進行清理。由挖掘機、推土機配合進行河道基礎(chǔ)平整，挖除河道內(nèi)的大塊巖石，將基礎(chǔ)基面上的土層和草甸等清除干凈，將河道內(nèi)的坑洼填平，基面不應(yīng)有陡坎、深坑，并對基礎(chǔ)進行夯實處理（壓實系數(shù)不小于0.94），基礎(chǔ)清理的棄渣應(yīng)攤堆至堤防后背水側(cè)。護腳下層采用格賓石籠（1.5mx3.0mx0.5m），其內(nèi)填0.1～0.5m的卵石，待塊石填筑后，后用同樣質(zhì)量的格賓網(wǎng)封蓋，進行鉛絲籠封口作業(yè)，用連接扎絲將格賓網(wǎng)封蓋搭接；最后在下層的基礎(chǔ)上鋪設(shè)規(guī)格1.0mx3.0mx0.5m的格賓石籠，其內(nèi)填堅固密實與耐風(fēng)化的材料，每層之間錯縫安裝。（2）坡面施工：坡面必須平滑，堤坡護砌前，若現(xiàn)狀岸坡坡度不超過設(shè)計要求，堤坡維持現(xiàn)狀；若現(xiàn)狀岸坡超過設(shè)計要求，則按設(shè)計邊坡進行整修。坡面凹凸不超過1cm。如坡面存在較大的動物洞穴及植物根系則預(yù)削坡或預(yù)回填補平，在平整夯實的坡面上從基礎(chǔ)開始安裝鋪設(shè)一層格賓石籠（規(guī)格為1.0 mx3.0 mx0.3 m），其內(nèi)填0.090.15 m的卵石，然后用同樣質(zhì)量的格賓網(wǎng)封蓋搭接。

2.6 格賓籠護坡質(zhì)量控制

此河道工程護坡格賓籠填充石料的選用均就地取材，格賓石籠內(nèi)填料容重要求達到18～19KN/m3，因此充分利用河道片石、卵石、塌方碎石，格賓籠內(nèi)填料質(zhì)量要求填石料應(yīng)采用新鮮硬質(zhì)巖石或卵石，粒徑小小于網(wǎng)目大小，粒徑以 100～250mm為宜。填料時同時均勻向一組網(wǎng)格內(nèi)填料，禁比用碎石、空隙用小塊石填塞，小可有凹陷。網(wǎng)格內(nèi)填料高差為網(wǎng)格高度的1/3，石料填充后達到填充率為70%。由于所用石頭經(jīng)過長距離的“水流搬運”的石塊己經(jīng)基本上被削掉棱角變成鵝卵石，本工程所選用的填充石料能夠滿足設(shè)計要求。對施工現(xiàn)場必須控制護坡砌體厚度，其允許偏差為設(shè)計厚度的土10%，同時2m靠尺檢測凹凸小超過8 ctn嚴(yán)格控制石材及外觀的質(zhì)量，保證護坡的美觀實用。

三、實施效果

在河道治理中采用砌石體、混凝土等剛性工程措施治理易造成水環(huán)境惡化的問題。而格賓石籠具有抗變形能力強，滲透性好，抗腐蝕能力強等優(yōu)點。此河道治理工程中的格賓網(wǎng)箱投入使用成效較好，造價較低，施工方法簡易，結(jié)構(gòu)上能更好地適應(yīng)地基的不均勻變形，施工方便、不受施工季節(jié)的限制，使河床得到永久性的保護，河堤基本保持完好狀態(tài)，有利于植物生長，有效實現(xiàn)了河道的治理及生態(tài)防護要求。因此，既能解決河道沖刷、防洪等問題，同時又能解決人與環(huán)境和諧共生的需求。是河道治理整治工程中很適用的材料。工程建成后，通過一年多來多次調(diào)水運行狀況良好，有效解決了河道護岸易受水流沖淘、地形沉陷、冰凍等自然因素對岸堤的沖刷與破壞，各治理段沒有出現(xiàn)塌陷等問題，達到了預(yù)期效果。因此，在實際施工中也必須采取科學(xué)的施工工藝，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均達到設(shè)計要求，注意施工方案的選擇，充分發(fā)揮格賓石籠的作用?？傊?，通過河治理工程中格賓石籠的應(yīng)用，可為類似工程設(shè)計提供范例。

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作者簡介：顏勝艷（1971.10—），女，滿族，遼寧撫順人，工程師，主要研究方向河道治理。