石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻在景寧縣鶴溪河治理中的應(yīng)用

孟良胤，章來軍，周之靜，王樹豐，章利明

（杭州市園林綠化股份有限公司，浙江 杭州 310020）

石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻在景寧縣鶴溪河治理中的應(yīng)用

孟良胤，章來軍，周之靜，王樹豐，章利明

（杭州市園林綠化股份有限公司，浙江 杭州 310020）

以浙江省甌江治理工程景寧縣鶴溪河治理工程為案例，研究石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻的結(jié)構(gòu)和特性及其在水利工程中的施工技術(shù)，分析石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻的應(yīng)用效益，探討石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻在各類工程領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。

生態(tài)擋土墻；石籠網(wǎng)；河道治理

1 工程概況

浙江省甌江治理工程景寧縣鶴溪河治理工程位于景寧畬族自治縣鶴溪鎮(zhèn)。鶴溪河是甌江的二級支流，全長15.32 km，流域面積51.1 km2。當(dāng)?shù)厮馁Y料記載顯示，20世紀(jì)60年代至今，鶴溪河發(fā)生過多次大型洪澇災(zāi)害，對兩岸畬族人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

工程任務(wù)：抗洪防汛排澇，提升河岸景觀生態(tài)效果。建設(shè)內(nèi)容：鶴溪河（永安橋至鶴苑橋段）沿岸總長4.77 km的防洪堤，其中東岸防洪堤長2.23 km，西岸防洪堤長2.54 km。工程目標(biāo)：東岸城區(qū)具備抵御50 a一遇特大洪水的能力，西岸城區(qū)具備抵御20 a一遇大洪水的能力。

鶴溪河夏季汛期水流湍急，對河底及駁岸的侵蝕十分嚴(yán)重。綜合考慮現(xiàn)場實(shí)際情況、工程耐久性等因素，本工程的防洪堤選用石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻。

2 石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻結(jié)構(gòu)及特性

2.1 石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻結(jié)構(gòu)

石籠網(wǎng)是低碳鋼絲由特殊機(jī)器編織而成的雙絞合六邊形網(wǎng)格金屬網(wǎng)[1]。將鋼絲網(wǎng)片綁扎成石籠網(wǎng)箱，箱內(nèi)填充級配碎石和卵石，網(wǎng)箱交錯堆疊，就構(gòu)成了一種柔性重力式支擋結(jié)構(gòu)—石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻[2]。

2.2 石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻特性

石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻能與自然環(huán)境和諧共處、融為一體，在水利、公路、市政、園林工程中均有應(yīng)用，相比于目前廣泛應(yīng)用的剛性結(jié)構(gòu)擋土墻，石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻擁有下列優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻屬于柔性結(jié)構(gòu)，能根據(jù)外力變化產(chǎn)生相應(yīng)的位移和形變，不易發(fā)生傾覆、滑移、折斷等結(jié)構(gòu)破壞，能有效地抵抗洪澇、地震、塌方、滑坡等自然災(zāi)害。

（2）透水透氣。石籠網(wǎng)箱碎石和卵石填料間的空隙能保證土壤中的水分與河水自由交換，避免擋土墻背受到額外的水壓力。

（3）生態(tài)環(huán)保。石籠擋墻所用的鋼絲與石料均為環(huán)境友好材料。石料間的孔隙是動物理想的棲息地，也為植物生長提供了有利條件。石籠擋墻中的動物、植物、微生物能起到改善水質(zhì)，凈化空氣的作用。

（4）美化環(huán)境。石籠擋墻的墻面適宜種植植物，可以構(gòu)建具有觀賞價(jià)值的植物景觀配置，在發(fā)揮防洪護(hù)岸作用的同時(shí)，也起到裝飾造景的效果。

（5）施工便捷。石籠擋墻施工技術(shù)簡單易學(xué)，對施工人員專業(yè)技術(shù)水平要求低?，F(xiàn)場環(huán)境條件對施工的影響也相對較小。

（6）經(jīng)久耐用。所選用的鍍鋅低碳鋼絲具有強(qiáng)度高、韌性好、耐銹蝕、耐損耗等優(yōu)點(diǎn)[3]。填料所用的塊石和卵石結(jié)構(gòu)密實(shí)，抗侵蝕，難水解。本工程的設(shè)計(jì)使用年限為50 a。

（7）造價(jià)低廉。由于石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻屬于柔性結(jié)構(gòu)且透水性好，故無需設(shè)置伸縮縫和排水系統(tǒng)。本工程石籠網(wǎng)箱石料采用現(xiàn)場挖掘的碎石和卵石，因地制宜，變廢為寶。

3 石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻施工技術(shù)

3.1 石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻設(shè)計(jì)參數(shù)[4-5]

3.1.1 石籠網(wǎng)片

本工程所使用的石籠網(wǎng)片網(wǎng)格編織采用12#鋼絲，直徑φ2.05 mm，截面積3.30 mm2。網(wǎng)片邊框制作采用10#鋼絲，直徑φ2.59 mm，截面積5.26 mm2。鋼絲抗拉強(qiáng)度不小于420 N/mm2，延伸率不低于10%。鋼絲表面采用熱鍍鋅保護(hù)，鍍鋅量不小于275 g/m2。鍍鋅鋼絲直徑容許誤差為±0.06 mm。石籠網(wǎng)片規(guī)格有2 m×1 m和1 m×1 m兩種。網(wǎng)片由廠家預(yù)制，尺寸允許誤差為±10 mm。石籠網(wǎng)片網(wǎng)格尺寸為80 mm×100 mm的六邊形（見圖1），網(wǎng)格尺寸允許誤差為±3 mm。

圖1 石籠網(wǎng)格示意圖 單位：mm

3.1.2 石籠網(wǎng)箱

本工程所使用的石籠網(wǎng)箱規(guī)格為2 m×1 m×1 m (長×寬×高)，由2種規(guī)格的石籠網(wǎng)片綁扎而成。網(wǎng)箱用網(wǎng)片分隔成2個獨(dú)立單元（見圖2）。

圖2 石籠網(wǎng)箱規(guī)格示意圖 單位：mm

3.1.3 網(wǎng)箱填料

填料采用級配碎石和卵石，石料強(qiáng)度等級MU60，密度不小于2.6 t/m3，粒徑范圍D = 80 ～ 200 mm，粒徑小于網(wǎng)孔尺寸（80 mm）的石料應(yīng)少于15%。

3.1.4 擋墻尺寸

石籠擋墻防洪堤的斷面結(jié)構(gòu)見圖3。墻體高度3.0 m，墻頂寬度1.0 m，墻底寬度3.0 m，墻面、墻背傾斜坡度均為1∶0.5。

圖3 防洪堤斷面示意圖 單位：mm

3.1.5 反濾層

擋土墻墻背滿鋪規(guī)格50 m×5 m，單位面積質(zhì)量450 g/m2的滌綸短纖針刺無紡?fù)凉げ甲鳛榉礊V層。

3.2 施工順序

施工測量→土方開挖→地基處理→墊層施工→網(wǎng)箱綁扎→石料裝填→網(wǎng)箱堆砌→整體固定→反濾層鋪設(shè)→土方回填→植被種植→后期養(yǎng)護(hù)。

3.2.1 施工測量

本工程采用實(shí)時(shí)動態(tài)控制系統(tǒng)（RTK）測量放樣，在施工中對擋土墻的坐標(biāo)位置及高程進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)控制，測量放樣測點(diǎn)密度：直線段5 m/個，曲線段1 m/個。

石籠網(wǎng)擋土墻軸線偏位誤差≤15 mm，用J6經(jīng)緯儀檢查。

3.2.2 地基處理

本工程使用PC - 200反鏟挖機(jī)進(jìn)行土石方工程施工。挖掘土方到設(shè)計(jì)高程后夯實(shí)整平，地基壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。地基上鋪150 mm厚碎石墊層，夯實(shí)后進(jìn)行后續(xù)施工。

基底高程允許誤差±20 mm，用DS3水準(zhǔn)儀檢查。

3.2.3 網(wǎng)箱綁扎

將網(wǎng)片兩兩垂直展開，用鋼絲綁扎網(wǎng)片邊框組成網(wǎng)箱。網(wǎng)箱的每個角點(diǎn)、每條邊框都要均勻綁扎。綁扎采用12#鋼絲，雙股鋼絲綁扎并絞緊，每處綁扎長度不小于15 cm，相鄰兩處綁扎間距不大于20 cm。

網(wǎng)箱綁扎完畢后，用鋼卷尺檢查其尺寸。網(wǎng)箱長度和寬度允許誤差±15 mm，高度允許誤差±10 mm。

3.2.4 石料裝填

石料裝箱以機(jī)械作業(yè)的方式為主，輔以人工夯實(shí)。首先將現(xiàn)場開挖的石料清洗干凈，剔除風(fēng)化石、腐殖質(zhì)、建筑垃圾等。機(jī)械裝填時(shí)將粒徑較大的石料填在網(wǎng)箱外圍，較小的填在網(wǎng)箱中央。石料裝填分層進(jìn)行，每層裝填高度不超過0.25 m，每層裝填完成后人工用碎石填充石料間隙并夯實(shí)，著重夯實(shí)網(wǎng)箱邊角處，以確保網(wǎng)箱填充密實(shí)不變形，石料空隙率控制在15% ～ 25%。石籠網(wǎng)箱裝滿后，人工將頂面碎石攤鋪整平。頂面碎石可高出網(wǎng)箱上口約2 ～ 3 cm（預(yù)留沉降量）。石料頂面高度和平整度驗(yàn)收合格后封閉網(wǎng)箱蓋板并綁扎固定，綁扎材料、長度、間距同網(wǎng)箱綁扎要求。

3.2.5 網(wǎng)箱堆砌[6]

下層網(wǎng)箱封箱固定完畢后方可布置上一層網(wǎng)箱。相鄰兩層網(wǎng)箱之間互相交錯，呈“品”字形堆砌，不會產(chǎn)生“通縫”[7]。

網(wǎng)箱堆砌時(shí)隨時(shí)注意檢查立面的垂直度、外露面平整度、箱頂高程。垂直度允許誤差＜15 mm，平整度允許誤差≤20 mm，頂部高程允許誤差為±15 mm，用垂線、2 m直尺、水準(zhǔn)儀檢查。

每一層網(wǎng)箱施工完畢后，檢查擋土墻的斷面尺寸及外露面平直度，斷面尺寸允許誤差為±15 mm，平直度允許誤差＜30 mm，用鋼卷尺、建筑弦線檢查。

驗(yàn)收合格后對上下兩層網(wǎng)箱的接觸面進(jìn)行綁扎固定。綁扎密度不低于5處/m2，以確保石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻的整體性。

3.2.6 反濾層鋪設(shè)

無紡布采用人工鋪設(shè)，機(jī)械縫合的方法進(jìn)行作業(yè)。施工前清理擋墻墻背，去除雜物、尖銳物等。無紡布按照從下游至上游、從墻底至墻頂?shù)捻樞驍備?，搭接接縫垂直于坡度線，搭接接縫寬度不小于30 cm。

無紡布底端埋入最底層網(wǎng)箱箱底，長度不小于0.5 m，頂端超出墻頂，長度不小于0.3 m。

施工完畢后12 h內(nèi)回填200 mm厚砂石覆蓋保護(hù)無紡布，以免施工機(jī)械和人為破壞。

3.2.7 土方回填

土方回填在每層網(wǎng)箱及反濾層施工完畢后及時(shí)跟進(jìn)施工。分層回填土方并壓實(shí)，單層回填高度不超過0.3 m，壓實(shí)度不小于0.92。

3.2.8 綠化栽植

回填土施工完畢后，表層覆蓋栽植土，土層厚度不小于40 cm。按照景觀設(shè)計(jì)要求進(jìn)行綠化栽植，具體植物配置見表1。

表1 石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻植物配置表

4 石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻應(yīng)用效益分析

4.1 防洪效益

自2015年3月完工以來，工程已經(jīng)安全度過了7 — 8月的主汛期。經(jīng)過半年的沉降、傾斜、滑坡等變形觀測，未發(fā)現(xiàn)石籠擋墻防洪堤存在質(zhì)量問題和安全隱患。

石籠擋墻防洪堤在鶴溪河邊構(gòu)成了一道堅(jiān)固的屏障，保證了兩岸人民的生活生產(chǎn)安全。

4.2 景觀生態(tài)效益

經(jīng)過綠化栽植及后期養(yǎng)護(hù)，不到1 a的時(shí)間，石籠網(wǎng)擋土墻墻頂、墻面、墻趾的綠化覆蓋率均已超過50%。防洪堤形成了整體景觀效果，與自然環(huán)境相得益彰，成為鶴溪河岸一道亮麗的風(fēng)景線。擋土墻的孔隙成了魚類和小動物的棲息地，河道水質(zhì)明顯改善。石籠網(wǎng)擋土墻真正做到了融入環(huán)境、美化環(huán)境、改善環(huán)境。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

石籠擋墻就地取材、施工便捷，總長4.77 km的石籠擋墻防洪堤實(shí)際工期僅用時(shí)6個月，比原計(jì)劃工期提前了3個月。工程總投資2 237萬元，參考麗水市2015年3月的建筑工程信息價(jià)，與傳統(tǒng)的漿砌塊石擋土墻相比，石籠網(wǎng)擋土墻節(jié)約了8%的工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯。

5 結(jié) 論

石籠網(wǎng)生態(tài)擋土墻在浙江省甌江治理工程中尚數(shù)首次應(yīng)用，獲得了良好的應(yīng)用效益，也存在著諸多不足。本工程為周邊地區(qū)甌江流域治理提供了經(jīng)驗(yàn)：

（1）石籠擋墻石料用量大，應(yīng)盡量考慮就近取材，可大大節(jié)省運(yùn)輸成本。

（2）石籠網(wǎng)箱尺寸固定，河床地形起伏較大時(shí)網(wǎng)箱堆砌會遇到一定的困難，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況定制特殊尺寸的網(wǎng)箱。

（3）堤頂路面（即網(wǎng)箱頂面）布滿卵石和碎石，平整度難以與石材鋪裝面相媲美，人行走時(shí)的安全性與舒適度受到一定影響，宜設(shè)置防護(hù)欄和游步道。

（4）目前石籠網(wǎng)箱綁扎主要依靠人工操作，若能使用新工藝新設(shè)備（如焊接、自動捆扎機(jī)等）施工，可大大提高施工效率。

（5）鋼絲的耐久性是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵，在腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境中可考慮采用PVC涂層或高爾凡鍍層（5%Al -Zn合金+稀土元素）等新技術(shù)以進(jìn)一步提高鋼絲的耐久性。

在水利工程中，石籠擋墻不僅可充當(dāng)防洪堤，還可以作為水壩，起到泄洪、導(dǎo)流的作用。此外，在公路、市政、園林等工程領(lǐng)域中，石籠擋墻也具有廣闊

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10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.01.027

2016-04-06

孟良胤(1991 - )，男，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事園林工程研究。E - mail：411072531@qq.com