格賓墊結構在伊川濱河工程中的應用

□戴翠琴（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司）

□吳均平（馬克菲爾（長沙）新型支檔科技開發(fā)有限公司）

□何 楠（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司）

0 引言

隨著我國經濟的發(fā)展和環(huán)保意識的增長，人們對水利工程的環(huán)保要求逐步提高?；炷?、漿砌石等傳統(tǒng)的河岸護坡形式由于結構本身生態(tài)屬性的缺陷，已經越來越不能滿足人們日益增長的環(huán)保需求。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)護坡形式隔絕了兩岸的自由水交換，難以補給地下水或者被地下水補給，降低了河流自身的凈化能力，破壞了動植物微生物的生存平臺；另一方面水泥工業(yè)對環(huán)境破壞力大，破壞后難以修復，不具備可持續(xù)發(fā)展性。針對該嚴峻形勢，亟待在水利工程中開發(fā)或引入新型生態(tài)護坡形式，以彌補傳統(tǒng)護坡形式在生態(tài)環(huán)保方面的不足。

格賓墊是一種在國外成熟應用上百年的生態(tài)護坡形式，具有良好的柔性、透水性、整體性和環(huán)保性，近年被引入國內后迅速得到了業(yè)界的廣泛認可和采用，伊川濱河工程便是其中的一則典型應用實例。

1 工程背景

伊川濱河工程為伊河堤岸的防護工程。工程范圍內河道長6.40km，堤岸均為土堤，缺口較多，連續(xù)性較差；堤頂狹窄，沙石路面凸凹不平，難以通行防汛車輛；堤身斷面形式為單一梯形，迎水面邊坡1：2，背水面邊坡1：2.50，筑堤材料大量采用沙石料，粘土和壤土含量偏低，且背側堤腳附近有大量的洼地和坑塘，堤身穩(wěn)定存在嚴重的安全隱患。由于沒有防護，水流常年淘刷致使堤腳坍塌，加上年久失修和長期的河道采砂，堤坡破壞非常嚴重。

其中的濱河公園段堤岸，雖已采用現澆混凝土護坡和混凝土預制塊體防護，但使得邊坡生態(tài)系統(tǒng)與河槽水生態(tài)系統(tǒng)完全被割裂，水生動植物的岸邊棲息地蕩然無存，不利于河流生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

因此，在對伊河進行改造時，借鑒國內外成功的工程案例，采用格賓墊對坡岸進行生態(tài)防護，取得了較好的應用效果。

原無防護段的典型設計斷面如圖1所示，堤身采用0.50m厚格賓墊防護，坡比1：3，鋪設高度為50年一遇洪水位以上0.30m。平臺以上格賓上部覆土種植，覆土厚度為0.15m。格賓下設0.20m厚砂礫石墊層和土工布作為反濾層。堤腳采用雙層0.50m厚格賓石籠防護，防護深度1.00m，寬度為4.00m。

圖1 原無防護段典型設計斷面圖

濱河公園段的典型設計斷面如圖2所示。護坡采用0.50m厚格賓防護至設計洪水位以上0.30m，坡比為1：3，為施工方便、減少原堤身開挖，采用土工膜防滲方式。

由于格賓墊不同于傳統(tǒng)的生態(tài)護坡形式，因此在工程應用時必須熟悉其特性及設計方法，下文將對其作較詳細的介紹。

2 格賓墊及其設計原理

圖2 伊河公園段典型設計斷面

格賓墊是將低碳鋼絲經機器編制而成的雙絞合六邊形金屬網格組合的工程構件，在構件中填石構成主要用于沖刷防護的結構。當格賓墊的抗沖流速大于水流的沖刷流速時，格賓墊不會在水流的沖刷下發(fā)生位移，從而起到抑制沖刷發(fā)生、保護基層穩(wěn)定的作用，達到維持堤岸（壩體）穩(wěn)定的工程目的。

圖3 格賓墊結構示意圖

格賓墊的抗沖能力主要來源于兩個方面：一方面為格賓墊內部填充石料的抗沖能力，另一方面為鋼絲網箱提供的限制填充石料位移的能力。在工程設計中通常不將兩者分開考慮，而是綜合考慮格賓墊的整體力學性能，即在不同格賓墊厚度、填充石料粒徑情況下格賓墊的抗沖能力。目前，主要有兩種方法來確定格賓墊的整體性能是否滿足工程的實際需求：牽引剪切力法和抗沖流速法。

牽引剪切力法即通過計算河道中的牽引剪切力以及格賓墊的允許牽引剪切力，來判斷格賓墊能否滿足防護需求?？箾_流速法是一種基于試驗數據的經驗方法。1983年，馬克菲爾公司和美國科羅拉多大學做了詳盡的格賓墊的抗沖刷模型和原型試驗，試驗得到的抗沖流速表如表1所示。利用抗沖流速表進行格賓墊的設計，這種方法更加直觀實用。

表1 抗沖流速表

3 施工工藝流程

在格賓墊的工程應用中，施工工藝和質量尤為重要，不規(guī)范的施工往往影響最終的工程效果，令實際與設計發(fā)生偏差。格賓墊的施工一般工序包括裝配、擺放、填充和安裝蓋板等步驟，具體方法和要求如下：

裝配：格賓墊單元以折疊打包方式供貨，方便安裝和運輸。在現場擺放之前，需要進行裝配。裝配過程很簡單，就是將網面展開，將端板和隔板的豎邊與長邊絞接。格賓墊單元應在離最終位置一定距離的平地上進行裝配，其一是為了便于裝配，其二是為了避免破壞已整平的邊坡或地基。

擺放：將組裝好的格賓墊單元擺放在施工現場并將其臨邊相互絞合，使其形成一個整體。其絞合程序是用鋼絲依次穿過連續(xù)的網格并在每第二個網格繞兩圈。應在格賓墊單元內未填充時進行，填充后則很難處理。

填充：格賓墊的填充非常簡單，可根據不同施工場地使用任何機械工具。如果填充石的尺寸過小，則需少量的人工施工。填充物可為任何堅硬、耐久的石料，能夠抗風化，比重≥2000kg/m3(容積密度1300kg/m3)。

表2 格賓墊與其他護岸結構對比表

封蓋：在格賓墊填充后即將網蓋與邊板和隔板的頂端用鋼絲連接。建議首先將兩個長邊絞合，然后絞合端板和隔板。

4 與其他結構形式的對比

護岸起著穩(wěn)定岸線、防沖刷、防風浪的作用，要求護岸材料具有如下特性：

耐久性：永久工程要求護岸材料具有自身穩(wěn)定性，在水的作用下具有長期的強度，能夠抗沖刷、防風浪淘刷，不被水流帶走，能夠起到穩(wěn)定岸線的作用，要求護岸材料具有耐久性。

生態(tài)性：“生態(tài)治理、人水和諧”是當今河湖治理的趨勢，護岸工程不應成為割裂水陸的隔離帶，在保證安全的前提下，盡量采用透水的多孔隙的材料，為植物、水生動物提供生長、生存的空間。

美觀性：護岸材料應具有美觀性，與周圍景觀的協調性，不能成為僅服務于功能要求的“孤立的防護”。

根據前述要求，將格賓墊與干砌石、水工連鎖磚以及生態(tài)混凝土等材料進行對比。具體見表2。

以上比較表明，干砌石景觀效果較差，水工連鎖磚厚度不足，對預制質量要求高，生態(tài)混凝土柔性不足，適應變形能力較差，格賓墊在強度、外觀效果、整體性、柔性、生態(tài)性等方面都能符合要求，為較好的護坡材料，可在水利護坡工程中應用。

5 結語

針對水利工程中凸顯的人們日益增長的環(huán)保要求與傳統(tǒng)護坡形式生態(tài)性欠缺之間的矛盾，以伊川濱河工程為背景，介紹了格賓墊這種在國外運用成熟的生態(tài)護坡形式及其設計原理和方法，并將其與傳統(tǒng)的護坡形式進行了多方面的對比，對比結果表明格賓墊在強度、外觀效果、整體性、柔性、生態(tài)性等方面都能符合生態(tài)護坡材料的要求，從而為我國水利護坡工程提供了一種較好的新選擇方案。

[1]陳茜.洛陽新區(qū)伊河濱水景觀規(guī)劃研究[D].東北林業(yè)大學,2012.

[2]閆大鵬,李德營,張琳,等.伊川縣濱河新區(qū)水系景觀工程研究[J].河南水利與南水北調,2012,20:043.