格賓護(hù)岸墻在耒陽(yáng)市導(dǎo)子鄉(xiāng)曹流村溪溝清淤護(hù)岸工程中的應(yīng)用研究

彭　釗，黃棟良，張　慧，姚　鵬（湖南省地質(zhì)科學(xué)研究院，湖南　長(zhǎng)沙　410007）

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格賓護(hù)岸墻在耒陽(yáng)市導(dǎo)子鄉(xiāng)曹流村溪溝清淤護(hù)岸工程中的應(yīng)用研究

彭釗，黃棟良，張慧，姚鵬（湖南省地質(zhì)科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007）

湖南省耒陽(yáng)市屬全國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境重點(diǎn)治理區(qū)，是典型以采煤為主的資源型工礦城市，由于礦山長(zhǎng)期大規(guī)模開(kāi)采已造成地質(zhì)環(huán)境嚴(yán)重破壞，給當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活帶來(lái)了極大影響，嚴(yán)重阻礙了經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型進(jìn)程。耒陽(yáng)市導(dǎo)子鄉(xiāng)曹流村溪溝清淤護(hù)岸工程為礦山地質(zhì)環(huán)境治理項(xiàng)目，項(xiàng)目采用格賓護(hù)岸墻護(hù)岸，主要解決采煤引起的溪溝淤塞，農(nóng)田灌溉、排澇問(wèn)題，能較好地實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的有機(jī)結(jié)合，與傳統(tǒng)的漿砌石護(hù)岸墻相比，能達(dá)到更好的治理效果。

格賓護(hù)岸墻；護(hù)岸工程；應(yīng)用研究

引言

湖南省耒陽(yáng)市屬全國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境重點(diǎn)治理區(qū)，根據(jù)《全國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃》（2009～2015年）（國(guó)土資發(fā)［2010］44號(hào)），耒陽(yáng)市由中央納入資源枯竭型城市礦山地質(zhì)環(huán)境重點(diǎn)補(bǔ)助對(duì)象，自2010年開(kāi)始，中央財(cái)政用三年時(shí)間連續(xù)進(jìn)行中央財(cái)政支持礦山地質(zhì)環(huán)境治理重點(diǎn)工程。耒陽(yáng)市導(dǎo)子鄉(xiāng)曹流村溪溝清淤護(hù)岸工程屬2013年度資源枯竭型城市耒陽(yáng)市地質(zhì)環(huán)境治理重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一，主要解決采煤引起的溪溝淤塞，農(nóng)田灌溉、排澇問(wèn)題，工程治理采用格賓護(hù)岸墻護(hù)岸。

格賓是生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)的一種，近年來(lái)廣泛運(yùn)用于交通、水利、園林、水土保持、礦山地質(zhì)環(huán)境治理等工程，是一種新型材料結(jié)構(gòu)。在中國(guó)，生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)起源于2000多年前的竹籠，羊圈工藝，李冰在都江堰中首次使用，這是傳統(tǒng)意義上的生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)。如今，作為新型工藝、新技術(shù)、新材料的新型生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)，成功地應(yīng)用于水利、公路、市政道路、鐵路、堤防工程的保護(hù)工程中，較好地實(shí)現(xiàn)了工程結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的有機(jī)結(jié)合。同時(shí)與一些傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)比較起來(lái)其有自身的優(yōu)點(diǎn)，因此在世界范圍內(nèi)已經(jīng)成為保護(hù)河床、治理滑坡、防治泥石流、防止落石兼顧環(huán)境保護(hù)等的首選結(jié)構(gòu)型式。

1　工程概況

曹流村溪溝位于耒陽(yáng)市導(dǎo)子鄉(xiāng)曹流村，從陸家灣橋下游300m起，沿溪溝向下已采用漿砌護(hù)岸治理，沿溪溝向上為天然沖溝，因多年淤積及部分地段垮塌，斷面不規(guī)則，過(guò)水能力不足，不能滿(mǎn)足行洪及農(nóng)田灌溉用水需求。

針對(duì)上述情況，本次溪溝清淤護(hù)岸工程，主要解決曹流村300余畝農(nóng)田灌溉及防洪排澇問(wèn)題。設(shè)計(jì)對(duì)530m溪溝淤泥進(jìn)行清除，對(duì)溪溝K0+000～K0+530段兩側(cè)堤岸采用2.5m高格賓擋墻進(jìn)行防護(hù)。

圖1　陸家灣橋上游溪溝淤積嚴(yán)重

2　設(shè)計(jì)原則

（1）基本保持溪溝原有位置及寬度不變，對(duì)局部急彎地段取直；

（2）保留原有構(gòu)筑于水渠及岸邊的水利設(shè)施與交通設(shè)施，如過(guò)水管道、引水溝渠、人行橋等；

（3）護(hù)岸墻保證美觀、穩(wěn)定、水流暢通。

3　設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

（1）堤防工程的級(jí)別為4級(jí)，暴雨重現(xiàn)期為20年；

（2）降雨標(biāo)準(zhǔn)：20年一遇的最大降雨強(qiáng)度38.9mm/h設(shè)計(jì)，最大日降雨量212mm；

（3）流速標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)流速最大不超過(guò)5m/s；

（4）護(hù)岸墻工程：抗滑安全系數(shù)設(shè)計(jì)Kc≥1.30；抗傾安全系數(shù)K0≥1.60。

4　治理工程布置

4.1圍堰工程設(shè)計(jì)

曹流村溪溝施工面在工期內(nèi)需無(wú)積水操作，由于開(kāi)設(shè)導(dǎo)流溝受許多因素限制，設(shè)計(jì)采用筑土圍堰分塊施工的方法，以縮短施工工期。圍堰頂寬0.6m、迎水面坡度為1：0.5、背水面坡度為1：0.3，底寬為1.8m，高1.5m；每50m長(zhǎng)進(jìn)行一次圍堰，并且每個(gè)圍堰考慮利用兩次，圍堰土來(lái)源于護(hù)岸墻施工開(kāi)挖的土方。另外在導(dǎo)流圍堰工程施工過(guò)程中，為縮短工期，施工單位可根據(jù)溪溝實(shí)際情況采用分塊施工的方法進(jìn)行施工。

4.2清淤工程設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘以及提供的《勘查報(bào)告》，確定將曹流村溪溝K0+000～K0+530全段進(jìn)行清淤，清淤的平均厚度為0.41m，平均寬度為12.0m，主要清除淤泥質(zhì)土和礫砂，方量約2606.25m3。

4.3護(hù)岸工程設(shè)計(jì)

溪溝兩岸采用格賓護(hù)岸墻支護(hù)，左右兩岸護(hù)岸采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，高2.5m，由3級(jí)構(gòu)成，第一級(jí)墻高1.0m，寬1.5m，第二級(jí)墻高1.0m，寬1.0m，第二級(jí)墻高0.5m，寬0.5m，格賓擋墻每延米2.75m3，總長(zhǎng)560m。擋墻墻背采用聚酯長(zhǎng)纖無(wú)紡布反濾，無(wú)紡布每延米2.5m2，護(hù)坡頂部以上土體裸露部分采用人工籽播綠化，平均寬度0.8m。墻體保持順暢，平滑，其行洪斷面不得小于原河道寬度。格賓護(hù)岸墻基礎(chǔ)持力層為粉質(zhì)粘土層（如圖2～3）。

4.4格賓技術(shù)特點(diǎn)

（1）自透水性

格賓具有天然的透水性，一來(lái)可以迅速降低結(jié)構(gòu)后填土內(nèi)由于降雨等原因?qū)е碌倪^(guò)高地下水位，消散孔隙水壓力，維持土體強(qiáng)度，降低發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)；二來(lái)無(wú)需傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的排水設(shè)施，節(jié)省工序，加快施工效率。三來(lái)可以加強(qiáng)水體交換能力，促進(jìn)植被生長(zhǎng)和生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。

圖2　導(dǎo)子鄉(xiāng)曹流村溪溝清淤護(hù)岸工程剖面設(shè)計(jì)圖

圖3　格賓護(hù)岸墻斷面圖

（2）生態(tài)環(huán)保性

首先整體結(jié)構(gòu)并沒(méi)有采用任何污染性材料，結(jié)構(gòu)主材料石材為自然界中尋找，附加的限制性材料鋼絲網(wǎng)對(duì)于自然也沒(méi)有任何污染。而由于結(jié)構(gòu)內(nèi)存在較多的填石孔隙，這樣一來(lái)可以實(shí)現(xiàn)河水和結(jié)構(gòu)后土體的自由水交換，增強(qiáng)水體的自我凈化能力，改善水質(zhì)；二來(lái)為各類(lèi)水生動(dòng)植物提供生存空間，維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡，建設(shè)生態(tài)水利工程。三來(lái)不需要水泥等污染水質(zhì)和環(huán)境的人工材料，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成太大的破壞，且自然界易于修復(fù)這種工程破壞。

（3）柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

特有的柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及高伸張率的低碳鋼絲使得格賓具有很強(qiáng)的柔韌性及變形能力，尤其能夠適應(yīng)基礎(chǔ)的不均勻沉降及河床的變形。

（4）耐久性

采用高鍍高爾凡方式進(jìn)行防蝕處理的鋼絲具有較強(qiáng)的耐久性能。格賓由具有優(yōu)良防腐性能的鋼絲經(jīng)過(guò)機(jī)械編織，組裝而成，優(yōu)良的鍍層工藝和編織技術(shù)，保證了鍍層厚度的均勻性和抗腐蝕性。

（5）抗沖刷性

結(jié)構(gòu)本身的抗水流沖刷能力較強(qiáng)；另一方面可以迅速沉積土壤，促進(jìn)植被生長(zhǎng)，利用綠色植被降低水流對(duì)結(jié)構(gòu)的沖刷。

（6）施工便捷，效率高

格賓可按設(shè)計(jì)圖，工廠(chǎng)化生產(chǎn)制作出半成品，施工現(xiàn)場(chǎng)按施工圖進(jìn)行組裝定型。操作簡(jiǎn)便、工序少、無(wú)需特殊的技術(shù)工人、受氣候干擾小，整體施工效率頗高且效果易于保證。在有機(jī)械進(jìn)行配合的時(shí)候，更加能夠加快施工進(jìn)度。工人無(wú)需特別培訓(xùn)。同比此類(lèi)結(jié)構(gòu)的施工效率很高，也就是說(shuō)，可以大大減少施工周期。

（7）經(jīng)濟(jì)性

格賓填充所需石頭可以采用漿砌石、干砌石等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)法利用的碎石或鵝卵石，石頭成本較低，尤其在鵝卵石豐富的河流附近施工更可以大幅度降低造價(jià)，相對(duì)于混凝土等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

4.5設(shè)計(jì)原理

格賓重力式擋墻的基本穩(wěn)定原理同漿砌石重力擋墻和混凝土重力擋墻相同，均是通過(guò)墻體自身重量來(lái)維持擋墻在土壓力下的穩(wěn)定。格賓重力式擋墻的外形通常有外臺(tái)階、內(nèi)臺(tái)階、寶塔式三種。而由于格賓材料的特性，格賓擋墻無(wú)法做成如仰斜式的斜墻。重力擋墻的設(shè)計(jì)計(jì)算在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了很完善的計(jì)算方法和規(guī)范。

5　溝渠施工要求

（1）格賓施工要求

圖4　格賓構(gòu)件部件圖

①格賓是將低碳鋼絲經(jīng)機(jī)器編制而成的雙絞合六邊形金屬網(wǎng)格組合的工程構(gòu)件，在構(gòu)件中填石構(gòu)成主要用于支擋防護(hù)的結(jié)構(gòu)。

②格賓規(guī)格型號(hào)、網(wǎng)孔規(guī)格、鋼絲參數(shù)表。

表1　格賓規(guī)格表

③格賓供貨單位需提供由中國(guó)國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)認(rèn)證的檢測(cè)單位出具的網(wǎng)面抗拉強(qiáng)度檢測(cè)報(bào)告。

④鍍層附著性要求：鍍高爾凡層附著力檢驗(yàn)采用纏繞試驗(yàn)方法，并應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)鍍高爾凡鋼絲繞相當(dāng)于自身直徑2倍的芯軸緊密纏繞6圈時(shí)，用手指摩擦鋼絲，其鍍層不會(huì)剝落或開(kāi)裂。

⑤鋼絲纏繞標(biāo)準(zhǔn)：網(wǎng)面裁剪后末端與端絲的聯(lián)接處是整個(gè)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為加強(qiáng)網(wǎng)面與端絲的連接強(qiáng)度，需采用專(zhuān)業(yè)的翻邊機(jī)將網(wǎng)面鋼絲纏繞在端絲上≥2.5圈，不能采用手工絞，翻邊強(qiáng)度35kN/m，格賓供貨單位需提供由中國(guó)國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)認(rèn)證的檢測(cè)單位出具的網(wǎng)面翻邊強(qiáng)度檢測(cè)報(bào)告。

⑥絞邊技術(shù)要求：綁扎鋼絲必須采用與網(wǎng)面鋼絲一樣材質(zhì)的鋼絲，為保證聯(lián)接強(qiáng)度需嚴(yán)格按照間隔10～15cm單圈-雙圈交替絞合。

（2）充填石料及土工布施工要求

①填充物采用卵石、片石或塊石；格賓填石粒徑D100～300mm為宜；空隙率不超過(guò)30%，要求石料質(zhì)地堅(jiān)硬，強(qiáng)度等級(jí)MU30，比重不小于2.5t/m3，遇水不易崩解和水解，抗風(fēng)化。

②薄片、條狀等形狀的石料不宜采用。風(fēng)化巖石、泥巖等亦不得用作充填石料。

③格賓靠墻面30cm范圍內(nèi)采取干砌。

④聚酯長(zhǎng)纖無(wú)紡布：標(biāo)稱(chēng)斷裂強(qiáng)度10kN/m，詳細(xì)指標(biāo)參照國(guó)標(biāo)《長(zhǎng)絲紡粘針刺非織造土工布》（GB/T17639-2008）。

6　結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目采用新型護(hù)岸結(jié)構(gòu)格賓護(hù)岸墻對(duì)耒陽(yáng)市導(dǎo)子鄉(xiāng)曹流村淤塞溪溝進(jìn)行治理，格賓護(hù)岸墻對(duì)地基承載力及地基變形要求較低，墻體柔性較好，不易產(chǎn)生垮塌、斷裂等破壞，施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，工程造價(jià)適中，且墻體具有透水性，有利于植物生長(zhǎng)，能較好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，與傳統(tǒng)的漿砌石護(hù)岸墻相比具有更好治理效果。

［1］《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001，2009）.

［2］《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）.

［3］《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288-99）.

［4］《農(nóng)田排水工程技術(shù)規(guī)范》（SL/T4-1999）.

［5］《水工建筑物擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007）.

彭 釗（1983-），男，工程師，碩士研究生，主要從事水工環(huán)地質(zhì)工作。

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2095-2066（2016）13-0093-03

2016-4-20