格賓與雷諾在沅陵縣馬底驛護岸工程中的研究分析

【摘要】簡略介紹牧馬溪流域概況及馬底驛護岸布置，并通過型式比選，選用格賓與雷諾護坡進行河道防護，適應了牧馬溪河流特性，相比漿砌石等其他剛性護岸結(jié)構(gòu)，具有投資省、適用性強、便于施工的特點，是一種近些年來運用于水利、交通、市政等工程項目中的新型材料結(jié)構(gòu)。是一項主要用于堤防、路基防護的新技術(shù)?？蓮V泛應用于山區(qū)河流護岸工程的整治。

【關鍵詞】護岸工程；方案比選；格賓雷諾

1、基本情況

牧馬溪[1]發(fā)源于沅陵縣境內(nèi)王尖界，流經(jīng)沅陵縣境內(nèi)上蒼溪、上道坪、東湖溪、塘口、小溪坪，從兩河口匯入怡溪，從怡溪口匯入沅水，是典型河流。流域內(nèi)總?cè)丝?.204萬人，其中農(nóng)業(yè)人口7.986萬人，人口總數(shù)占全縣總?cè)丝诘?2.2%，人口密度221人/km2。

自1949年解放以來累計發(fā)生洪災56次，給流域內(nèi)人民生命財產(chǎn)造成極大損失，大量的農(nóng)田被淹沒，不少房屋被沖毀。流域無系統(tǒng)治理規(guī)劃，缺乏完整、連續(xù)的防洪護岸設施，只在局部地段進行了小規(guī)模的整治，以保護農(nóng)田為主，但經(jīng)多年運行，護腳淘蝕嚴重。其余大部分河段岸坡缺乏有效保護，防洪標準低，岸坡崩塌、河岸附近農(nóng)田被沖蝕。

馬底驛防洪護岸工程的洪水設計標準為10年一遇，其主要建筑物等級為5級，次要建筑物與臨時建筑物等級為5級。工程治理河段總長9119m，其中堤防護岸總長12286.5m，采取部分河道全斷面防護和單側(cè)護岸形式進行整治。工程實施后，可保護人口6919人，有效保護房屋669棟、農(nóng)田6030畝，可提高工程所在地的防洪抗汛能力，有效保護當?shù)厝嗣袢罕姷纳敭a(chǎn)安全。

2、工程總體布置

2.1 護岸布置原則

馬底驛防洪護岸工程總布置方案治導線布置主要從以下幾個方面進行考慮：（1）充分考慮河道的自然演變，結(jié)合河道平面位置變化情況，統(tǒng)籌兼顧上下游、左右岸，對原河岸不做大的調(diào)整，保持原河勢流態(tài)，修整局部堤防不順暢之處，使堤防平緩連接，并與大洪水的主流線大致平行，以利行洪；（2）根據(jù)河道地形及需要保護的范圍，合理地確定治導線的位置及河道整治寬度。河道整治寬度不宜太窄，滿足河道行洪要求，避免束縮水流加大流速、沖刷兩岸護岸。盡量少抬升原河道的水面線，并充分利用有利地質(zhì)、地形條件，盡量減少地基處理、土方填筑、占地及房屋拆遷；（3）護岸在保證穩(wěn)定、安全的前提下，盡量利用當?shù)夭牧?，力求?jīng)濟、美觀[2]。

2.2 岸線確定

流域內(nèi)兩岸基本無堤防保護，堤距確定遵循上下游及左右兩岸統(tǒng)籌兼顧考慮，結(jié)合當?shù)厣鐣?jīng)濟的發(fā)展，考慮現(xiàn)有水文資料系列的局限性，灘區(qū)長期的滯洪、淤積以及生態(tài)環(huán)境保護等，留有適當?shù)挠嗟?。按照上下游河道行洪斷面基本一致，盡量少抬升原河道的水面線，滿足《防洪法》和《河道管理條例》的要求。

根據(jù)現(xiàn)狀河道斷面實測資料，結(jié)合河勢變化、沿河兩岸地形條件，在不增高洪水水面線很多且滿足行洪條件及護岸穩(wěn)定的前提下，為減少工程占地及房屋拆遷，降低工程造價。牧馬溪河道治理岸線基本上沿現(xiàn)河岸走向，與大洪水的主流線大致平行，對沿岸阻礙行洪的地段適當進行裁彎取直，使河堤修建后的河岸平順（平面布置見圖1）。

3、工程護岸方式

3.1 護岸材料選取

河道砂卵石儲量豐富，河床覆蓋物主要為砂卵礫石及碎礫砂層，根據(jù)地質(zhì)報告，砂卵礫石按礫徑分：10～40cm占 28%，5～10cm 占 23%，1～5cm 占 31%，﹤1cm 占 18%。按照就近取材，經(jīng)濟合理原則，結(jié)合地形地質(zhì)條件，選取河床卵礫石做為河道護岸材料。

3.2 護岸型式選擇

（1） 傳統(tǒng)護坡護岸

傳統(tǒng)的河道護坡護岸型式主要有漿砌或干砌塊石、現(xiàn)澆混凝土、預制混凝土塊等型式，主要側(cè)重于河道行洪、排澇基本功能，對環(huán)境、生態(tài)的影響考慮較少，而實際上這些工程建成后（特別是全斷面護砌的結(jié)構(gòu)）對環(huán)境和生態(tài)的負面影響比較大，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

①對生態(tài)環(huán)境的影響

傳統(tǒng)的護坡和護岸結(jié)構(gòu)用一層堅硬的砼或砌石結(jié)構(gòu)隔絕了生物和微生物與大地的接觸，相當長的時間內(nèi)使河道中的生物和微生物失去了賴以生存的環(huán)境，致使河道天然的自凈能力降低，若河道護坡和護岸結(jié)構(gòu)采用了全斷面護砌的結(jié)構(gòu)，其后果更加嚴重。

②對人類活動環(huán)境的影響

傳統(tǒng)的護坡和護岸結(jié)構(gòu)對天然河道的水質(zhì)和水環(huán)境會產(chǎn)生負面影響，在這種結(jié)構(gòu)保護下的河道遠離了生活在其附近的人，親水場所遭到破壞，河道也因之失去了靈氣和精神。

③對景觀環(huán)境的影響

傳統(tǒng)的護坡和護岸岸坡規(guī)整劃一，雖然有整潔美，但其上水生生物和植物難以生長，違背了現(xiàn)代人們追求的回歸自然、返璞歸真的需要，與周圍環(huán)境及田園風光不相協(xié)調(diào)，而且一旦這些結(jié)構(gòu)遭到破壞以后，就更顯得斑斑駁駁、破亂不堪，影響河道的容貌。

圖1 牧馬溪護岸工程平面布置圖

（2） 生態(tài)護坡護岸

生態(tài)護坡護岸是指恢復后的自然河岸或具有自然河岸“可滲透性”的人工護岸，它擁有滲透性的河床與河岸基底，可以充分保證河岸與河流水體之間的水分交換和調(diào)節(jié)功能，能恢復被破壞的自然生態(tài)環(huán)境，同時又能滿足對岸坡穩(wěn)定的要求。生態(tài)護坡護岸應是“既滿足河道體系的防護標準，又有利于河道系統(tǒng)恢復生態(tài)平衡”的系統(tǒng)工程，能充分體現(xiàn) “人與自然和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展”理念，生態(tài)護坡護岸的特點如下：

①利用自然材料構(gòu)建穩(wěn)定的岸坡，能滿足河道“瀉洪、排澇、蓄水、引清”等基本功能要求。

②滯洪補枯、調(diào)節(jié)水位

生態(tài)護坡護岸能形成一種“可滲透性”的界面，豐水期河水向堤岸外的地下水層滲透儲存，緩解洪災，枯水期地下水通過堤岸反滲入河，起著滯洪補枯、調(diào)節(jié)水位的作用。另外，生態(tài)護岸上的大量植被也有涵蓄水分的作用。

③保護和建立豐富的生態(tài)系統(tǒng)

生態(tài)護坡護岸能為水生物和微生物及岸上植物等創(chuàng)造良好棲息地和生存環(huán)境，與岸邊綠地、樹林之間形成水、綠網(wǎng)絡，營造和重建多種多樣、豐富的環(huán)境條件，形成豐富、穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，河流的自凈作用也有所提高。

④形成優(yōu)美的風景

生態(tài)護坡護岸不僅可以與周圍環(huán)境形成相協(xié)調(diào)的河道景觀，而且可以通過保護和建立豐富的生態(tài)系統(tǒng)，營造和恢復河水清澈見底、魚蝦涸游、水草茂盛的自然生態(tài)景觀。

通過護岸形式比較，格賓+雷諾護坡比漿砌石護岸具有：①施工比較方便，施工難度相對較?。虎谡w性好，抗沖刷能力強，適應不均勻沉陷；③工程投資較漿砌石低。經(jīng)過綜合比選，選用格賓護腳+雷諾護岸作為本項目護坡方案。（典型工程段護岸形式投資對比見表1，，典型設計斷面見圖 2）

4、技術(shù)要求

（1）技術(shù)參數(shù)

①格賓與雷諾護墊是將低碳鋼絲經(jīng)機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)成主要用于沖刷防護的結(jié)構(gòu)。

②格賓網(wǎng)箱規(guī)格采用 1m×1m×0.3m，雷諾護墊規(guī)格為2×0.17。鋼絲鍍高爾凡防腐處理，隔板為雙隔板，除蓋板外，底板、隔板、邊板、端板間均不可分割；長度、寬度厚度公差為±5%，厚度公差±10%；網(wǎng)孔規(guī)格為6×8，網(wǎng)面抗拉強度30KN/m，雷諾護墊供貨單位需提供由中國國家認證認可監(jiān)督管理委員會認證的檢測單位出具的網(wǎng)面抗拉強度檢測報告。

③鋼絲標準及技術(shù)參數(shù)：鋼絲抗拉強度350～550N/mm2， 未經(jīng)拉伸鋼絲的延伸率不能低于12%（經(jīng)過拉伸加工的成品鋼絲延伸率不能低于7%）；網(wǎng)面鋼絲直徑φ2.0 mm，公差±0.05 mm，最小鍍層量為215 g/m2；為加強構(gòu)件剛度，鋼絲面板邊端采用直徑為φ2.7 mm的端絲，鍍層鋼絲公差±0.06mm，最小鍍層量為245g/m2；綁扎鋼絲直徑φ2.2 mm，公差±0.06 mm，最小鍍層量為230 g/m2。

④鍍層附著性要求：鍍高爾凡層附著力檢驗采用纏繞試驗方法，并應達到如下標準，當鍍高爾凡鋼絲繞相當于自身直徑2倍的芯軸緊密纏繞6圈時，用手指摩擦鋼絲，其鍍層不會剝落或開裂。

⑤端絲纏繞標準：網(wǎng)面裁剪后末端與端絲的聯(lián)接處是整個結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為加強網(wǎng)面與端絲的連接強度，需采用專業(yè)的翻邊機將網(wǎng)面鋼絲纏繞在端絲上≥2.5圈，不能用手工絞。

⑥ 絞邊技術(shù)要求：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)接強度需嚴格按照間隔10～15cm單圈-雙圈交替絞合。

（2）裝填石料要求

① 填充采用卵石，雷諾護墊要求石料粒徑D75～150mm為宜，要求石料質(zhì)地堅硬，強度等級MU30，比重不低于2.5t/m3，遇水不宜分解后水解，抗風化。

② 薄片、條狀等形狀的石料不宜采用。風化巖石、泥巖等不得用作填充石料。

（3）土工布要求

聚酯長纖無紡布，最大拉伸縱向11kN/m，橫向8kN/m；抗頂破強度1.8kN；握持強力縱向620N，橫向540N；梯形撕裂強度縱向208N，橫向230N。

5、結(jié)語

牧馬溪河道治理工程于2011年10月15日開工，2012年11月10日完工。到2017年底經(jīng)過6年汛期考驗，工程運行正常。格賓與雷諾作為新工藝、新技術(shù)、新材料的新型格網(wǎng)結(jié)構(gòu)，已成功地應用于水利工程、路基工程中。比傳統(tǒng)混凝土、漿砌石等剛性結(jié)構(gòu)有其自身的優(yōu)點，因其施工簡便、適應變形、適用各種復雜地形、地貌和地質(zhì)條件，因此已經(jīng)成為保護河道、治理滑坡等工程治理方案的首選結(jié)構(gòu)型式，近些年得到了廣泛應用。

參考文獻：

[1]《湖南省沅陵縣馬底驛防洪護岸工程初步設計報告》[S].

[2]《堤防工程設計規(guī)范》[S].

作者簡介：王榮健（1962—），男，湖南沅陵人，工程師，從事水利工程建設與管理工作