水工石籠的特點及其質(zhì)量控制措施分析

許尚杰 ，程素珍 ，周國棟

（1.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014；2.日喀則市水利局，西藏 日喀則 857000；3.中國石化管道儲運有限公司，江蘇 徐州 221000）

水工石籠是外側(cè)由格賓網(wǎng)片構(gòu)成箱形，內(nèi)填碎石、片石、卵石等塊體構(gòu)件的一種特制生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)的籠子，主要用于堤防岸坡、岸腳防護、防洪搶險等工程，能夠防止河岸或構(gòu)筑物受水流沖刷破壞。水工石籠在生態(tài)護坡、岸腳防護、搶險等工程中具有廣泛的推廣價值，目前石籠的結(jié)構(gòu)型式、質(zhì)量控制措施、質(zhì)量要求等還缺少明確的技術(shù)標準。因此根據(jù)以往的設計、施工經(jīng)驗，參照有關規(guī)范，在此對石籠的結(jié)構(gòu)型式、工程特點、質(zhì)量控制措施等進行總結(jié)，為類似工程提供參考。

1 水工石籠的結(jié)構(gòu)型式

水工石籠由格賓網(wǎng)片和填充物兩部分組成，根據(jù)工程設計要求將網(wǎng)片組裝成箱籠，內(nèi)充塊石等填充物，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定塊石集合體。石籠按其形狀分為石籠箱、石籠護墊和石籠擋土墻等結(jié)構(gòu)形式。

石籠箱是由一片大的六角賓格網(wǎng)片折疊成長方體的4個大面，兩頭由兩小片的六角網(wǎng)片編制成的箱體，為使石籠結(jié)構(gòu)強度更高，抵抗洪水沖擊能力更強，可以對石籠進行加筋處理。為方便施工，也可以把石籠制作成三角形、梯形等型式。石籠箱體積大、壘砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，主要用于加固河堤、導流和護腳等，能夠控制和引導河流及洪水，確保河堤、岸坡和護腳穩(wěn)定。

石籠護墊是由六角賓格網(wǎng)片剪裁、折疊而成的片狀箱體，為加強護墊結(jié)構(gòu)強度，可由隔板將護墊分成若干單元格，并對護墊邊端鋼絲直徑加粗。護墊厚度在0.15~0.5 m，其具有一定的柔韌性，對變形適應好，主要用于河岸斜坡、邊坡防護結(jié)構(gòu)，也可作為軟弱基礎的褥墊層。用于河岸護坡能防止邊坡水流、風浪沖刷，實現(xiàn)河水與坡后水體間的自然對流功能，達到生態(tài)平衡，提高邊坡穩(wěn)定性。

石籠擋土墻是將一定規(guī)格的石籠層疊堆砌的擋土建筑物，根據(jù)地形和工程需要，可壘砌成墻式、斜坡式、臺階式等多種形式。石籠擋土墻構(gòu)件內(nèi)石塊間的空隙可排出墻后土壤水，降低墻后地下水位，提高墻體的穩(wěn)定性。同時墻體賓格網(wǎng)箱是鐵絲制作的籠子，在外力作用下具有較強的變形協(xié)調(diào)能力，可增強石塊間的握裹力，提高墻體的變形適應能力。石籠擋墻同漿砌石、混凝土重力擋墻，均是通過墻體自身重量來維持擋墻在土壓力下的穩(wěn)定，可按重力式擋墻的計算方法和規(guī)范要求進行穩(wěn)定復核。

2 水工石籠的優(yōu)點

2.1 抗沖性、穩(wěn)定性強

石籠用作護坡、護岸和擋墻工程，其防沖能力是通常拋石防護工程的2倍。水流沖擊拋石護岸時，塊石受壓后一旦發(fā)生移動，岸坡土層會被沖走，甚至導致整個防護工程失穩(wěn)損壞。而石籠屬柔性結(jié)構(gòu)，即使防護工程中的塊石發(fā)生位移，其結(jié)構(gòu)可自我調(diào)整，且石籠整體性相對固定，能夠適應新的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而不會產(chǎn)生整體失穩(wěn)破壞；在軟土地基上的石籠可自我調(diào)整適應基礎不均勻變形，易于整體穩(wěn)定；石籠具有極強的透水性，在水位驟降時有利于岸坡后土壤中孔隙水的排出，提高岸坡穩(wěn)定性。

2.2 環(huán)境友善性好

石籠內(nèi)的填充料為松散結(jié)構(gòu)，存在較多的空隙，滲透性強，能夠充分確保河岸與河流水體間的水量交流和調(diào)節(jié)功用，滯洪補枯，增強水體的自凈能力；其多孔性利于動物棲息，植物生長；水位以上石籠覆土或填塞縫隙，可種植物，美化環(huán)境。

2.3 耐久性強

石籠賓格網(wǎng)片一般采用防腐處理過的低碳鋼絲，且外表可增加PVC/PE維護層，抗腐蝕性強，經(jīng)久耐用，經(jīng)試驗使用年限能夠滿足100年，遠超過工程的設計使用年限。填充料采用弱風化的硬質(zhì)塊石或卵石，抗凍融、風化剝蝕能力強，使用壽命長。

2.4 施工方便，經(jīng)濟適用

施工時，無需水、水泥、模板和電力，方便節(jié)能，且可按設計綁扎組裝成各種形狀，連接組合為一個整體?？善叫小⒘魉鳂I(yè)，多組一起施工，可量體裁衣的充分運用當?shù)厥腺Y源，因地制宜，施工方便，經(jīng)濟適用。

3 石籠的質(zhì)量控制措施

制作時網(wǎng)片需采用低碳鋼絲編織，鋼絲表面保護有熱鍍鋅、鍍鋅鋁合金、涂PVC等，進入工地現(xiàn)場的網(wǎng)片必須有質(zhì)量合格證書。根據(jù)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700-2006）規(guī)定，鋼絲尺寸、外形、重量及允許偏差、力學性能必須滿足規(guī)范要求，進場材料必須進行抽檢，對同一質(zhì)量等級、同一品種、同一交貨狀態(tài)的鋼絲，每批重量應不大于60 t進行一次抽樣檢測。檢測項目包括外觀尺寸、拉伸、冷彎和沖擊等指標，試驗成果必須滿足規(guī)范要求，為確保網(wǎng)片的穩(wěn)固性和抗拉性，賓格網(wǎng)雙股鋼絲必須三絞達到1080°的旋轉(zhuǎn)要求，網(wǎng)孔必須均勻，不得扭曲變形，孔徑偏差應小于設計孔徑的5%。對于外包PVC等防腐材料的鋼絲，涂膜質(zhì)量、厚度必須符合設計和規(guī)范要求，涂膜材料極限抗拉強度應不小于25 MPa，斷裂伸長率不低于18%。鋼絲與外包層必須緊密結(jié)合。

填充料必須密實性好、強度高、耐風化，規(guī)格和質(zhì)量應符合設計和規(guī)范要求，且其飽和抗壓強度、凍融損失量、軟化系數(shù)、干密度等指標滿足《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》（SL251-2015）中對堆石體的質(zhì)量要求，嚴禁使用風化料。

石籠建造、組裝過程包括基坑開挖、石籠網(wǎng)拼裝、石籠網(wǎng)組裝、石料填充、蓋板絞合等。施工時根據(jù)設計圖紙，準確丈量放線后采用小型挖掘機進行基坑開挖，若坑底未入巖，基底選用50 cm厚片石＋20 cm砂礫石找平。石籠網(wǎng)拼裝按單元完成，拼裝后的石籠要絞合牢固、所有豎直面板上邊際在同一水平面上，且保證蓋板邊際能夠與面板上端水平邊際絞合。根據(jù)工程放線，將拼裝好的石籠網(wǎng)緊密規(guī)整地擺放在設計位置上，擺放時應背對背、面對面，便于石料填充、蓋板絞合和節(jié)約材料，石籠填充滿后將相鄰的石籠網(wǎng)邊際用長鋼絲緊密絞合。

第二層及以上部分的石籠底部邊際需與基層絞合在一起。填充石料時必須均勻地向同層的各箱格內(nèi)碼入，不能將單個網(wǎng)箱一次性放滿，每層放料厚度在30 cm左右，一般1 m高網(wǎng)箱分3~4層放料為宜，頂面填充石料宜高出石籠2~3 cm。填充后的石料應彼此銜接牢固，石料孔隙率不大于28%，且位于地面以上石籠填充的石料，外側(cè)面要平整規(guī)則。絞合石籠蓋子前，要對全部構(gòu)件進行檢查，對局部曲折變形、外表面不平坦等不滿足施工要求的部位進行校正，確保外觀質(zhì)量和孔隙率滿足設計要求后，用鋼絲單、雙圈對所有邊際進行縫合，絞合后邊際要成一條直線，絞合點的鋼絲嚴密靠攏。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的河道岸坡整治措施多采用砌石、混凝土墻等剛性結(jié)構(gòu)，阻斷了河道內(nèi)外自然生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)，已不適應生態(tài)河道治理理念，而石籠結(jié)構(gòu)較好地實現(xiàn)了工程結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的有機結(jié)合，能夠營造良好的親水環(huán)境，該施工工法必將成為堤岸防護、險工治理、防洪搶險兼河道生態(tài)治理的首選結(jié)構(gòu)型式。