格賓石籠在馬友營河生態(tài)治理工程中的應(yīng)用

曲 濤

（遼寧省河庫管理服務(wù)中心（遼寧省水文局），遼寧 沈陽 110002）

0 引言

城鎮(zhèn)河道具有防洪、排澇作用，對一個城市發(fā)展具有十分重要的意義。馬友營河河道比降大，河流沖刷能力強，現(xiàn)狀河道受侵蝕沖刷影響較大，岸坡穩(wěn)定性較差，難以滿足防洪需求，針對這種情況，亟需采取河道治理工程。河道治理工程已經(jīng)取得了豐碩的成果。徐恒[1]、陳正中[2]研究了格賓石籠在河道治理中的應(yīng)用；秦大偉等[3]、李旭[4]研究了生態(tài)袋護岸在河道治理中的應(yīng)用；常根朋等[5]研究了雙排樁護岸技術(shù)的應(yīng)用；李金瑞[6]分析了拋石護岸質(zhì)量控制關(guān)鍵問題。近年來河道護岸型式正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，不斷注重生態(tài)效益，選擇環(huán)境適宜型的防護堤已經(jīng)逐漸受到重視[7～10]。結(jié)合馬友營河治理工程，對格賓石籠在河道治理中的應(yīng)用進行研究。

1 工程概況

馬友營河是牤牛河的一條支流，河長31.06 km，流域面積為195.91 km2。項目區(qū)干流河道比降24‰，支流河道比降33‰。干流河道寬度5 m～70 m 不等，支流河道寬度5 m～12 m，河道上游相對較狹窄，下游相對較寬闊，這就導(dǎo)致河道上游河水流速大，導(dǎo)致河道侵蝕沖刷現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

2 河道綜合治理措施

2.1 河道拓浚工程

2.1.1 河道拓浚原則

1）為了保證河流現(xiàn)狀走向，河道清淤疏浚應(yīng)盡量沿著現(xiàn)狀河道布置，保證河水自然流態(tài)，同時，為了降低河水對岸坡的沖刷，應(yīng)保證河道順直或者較緩的轉(zhuǎn)彎，避免出現(xiàn)折線或急彎型河道。

2）在保證河道過水能力、岸坡穩(wěn)定性的情況下，應(yīng)盡量減少土地占用面積。

3）在河道修建橋梁的區(qū)域，應(yīng)保證擬建橋位置上下游均有一定長度的直線河道，以降低河水對橋梁的沖刷，保證橋梁的安全性。

2.1.2 拓浚斷面設(shè)計

從平面位置上分析，現(xiàn)狀河道兩岸均已布置岸坎線，因此，以岸坎線作為河道清淤拓浚的工程范圍線。從縱斷面分析，清淤拓浚以河道設(shè)計底高程為依據(jù)，針對河道淤積區(qū)域，采取清淤措施，針對侵蝕、沖刷嚴(yán)重的區(qū)域，采用回填措施，綜合清淤和回填措施以保證河床的平順，改善河道水流條件。在橫斷面上，考慮到項目區(qū)工程地質(zhì)條件，為保證河道岸坡的穩(wěn)定性，結(jié)合工程經(jīng)驗，按照1∶1.5 的設(shè)計坡度對馬友營河兩岸的岸坎進行填挖修整。由于當(dāng)?shù)鼐用裆鷳B(tài)保護意識較為薄弱，在河道堆積了大量的生活、建筑垃圾，針對這對部分河段，應(yīng)及時清理生活、建筑垃圾。

圖1 河道典型清淤拓浚斷面

2.2 河道防護堤工程設(shè)計

2.2.1 防護堤結(jié)構(gòu)方案比選

目前，在河道治理工程中常用的防護堤材料包括格賓石籠、C20 混凝土、漿砌塊石等，各種類型防護堤材料適用于不同的工程。為保證工程建設(shè)滿足安全、經(jīng)濟、環(huán)保條件，對3 種防護堤材料進行對比分析。

（1）格賓石籠

采用格賓石籠作為河道防護堤材料，設(shè)計格賓石籠基礎(chǔ)埋深1.50 m，岸坡開挖坡比為1∶1。河床以上設(shè)計格賓石籠高度為1.00 m，防護墊層采用砂卵礫石材料，可在現(xiàn)狀河道獲取，可節(jié)約運輸費用，同時也有利于河道施工進度的控制，為保證防護墊層的密實程度，砂礫粒徑應(yīng)控制在1.5 mm～30 mm 范圍內(nèi)。

（2）C20 混凝土

河道防護斷面采用全斷面的C20 現(xiàn)澆混凝土，河床以上C20 混凝土厚度為0.30 m，混凝土以下部位采用砂礫石墊層，厚度為0.60m，粒徑與格賓石籠一致，間隔10.0 m 設(shè)置一條伸縮縫，伸縮縫材料選用瀝青料，護坡基礎(chǔ)埋置深度為0.8 m。

（3）漿砌塊石

河道全斷面采用漿砌5 塊石護面，河床以上漿砌塊石厚度為0.5 m，河床以下部位使用砂礫石墊層，厚度為0.8 m，砂礫粒徑應(yīng)控制在1.5 mm～30 mm 范圍內(nèi)。

3 種方案對比見表1。

表1 不同防護方案比選

綜合考慮，采用格賓石籠作為馬友營河治理工程防護堤材料，施工工藝較為成熟，可節(jié)約工程投資，加快工程建設(shè)進度。

2.2.2 格賓石籠穩(wěn)定性分析

格賓石籠抗滑安全系數(shù)kc和抗傾覆安全系數(shù)km采用下式計算：

式中：f 表示摩擦系數(shù)，取0.35；∑W、∑P 分別表示垂向力、水平力之和；∑MV、∑MH分別表示抗傾力矩和抗覆力矩。

選取8 個斷面計算安全系數(shù)，采用上式進行計算，計算結(jié)果見表2。

表2 抗滑、抗傾覆安全系數(shù)

從表2 的計算結(jié)果可知，采用格賓石籠作為馬友營河防護堤材料時，其抗滑、抗傾覆安全系數(shù)計算結(jié)果均大于規(guī)范要求值，防護堤整體安全較為可靠，同時，格賓石籠施工時石籠外圍采用較為完整的塊石作為主要填充料，格賓石籠內(nèi)部填充料完整性較好，也在一定程度上保證了防護堤抗沖刷能力。采用格賓石籠材料防護堤結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

圖2 格賓石籠結(jié)構(gòu)圖

3 格賓石籠施工工藝

施工質(zhì)量是影響工程安全的重要因素，格賓石籠施工工藝較為簡單，但仍需按照工藝要求合格施工，才能保證馬友營河的整體治理效果。

3.1 施工流程

在河道治理過程中，格賓石籠的主要施工流程如下：防護堤位置測定→格賓石籠基礎(chǔ)開挖→岸坡鋪設(shè)反濾層材料→安裝格賓籠→裝填石料→封蓋。

3.2 施工工藝

3.2.1 護基施工

基礎(chǔ)施工質(zhì)量是影響格賓石籠防護堤安全的關(guān)鍵因素。格賓石籠護基施工工序如下：①首先需根據(jù)設(shè)計圖紙，通過測量人員放點定位確定基礎(chǔ)標(biāo)高，開挖放線；②格賓石籠基礎(chǔ)開挖采用人工配合機械的方式，先采用機械開挖，機械開挖后應(yīng)當(dāng)采用人工整平、清理，并將開挖土堆放至堆土區(qū)，經(jīng)驗收合格后可進行下一步工序；③按照設(shè)計要求的反濾料鋪設(shè)反濾層；格賓籠安裝，為了運輸方便，可將格賓石籠材料分開運輸，在施工現(xiàn)場拼接，格賓網(wǎng)邊緣間隔0.5 m 使用鉛絲固定，綁扎質(zhì)量必須合格，格賓籠豎板應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格垂直，以提高格賓籠的耐久性；④裝填石料，為了避免石料裝填過程中格賓籠發(fā)生變形，在裝填之前，可采用鋼板、木板加以固定，石料充填采用先邊緣后內(nèi)部的順序，邊緣材料完整的石料，內(nèi)部充填碎石，以保證內(nèi)部充填度，在完成石料裝填時，人工檢查平整度，塊石高于擋板2 cm～3.0 cm 為宜；⑤格賓石籠石料充填并平整后可進行封蓋，相鄰節(jié)點均采用封蓋夾固定，間隔0.25 m 用鋼筋綁扎加固。

3.2.2 護坡施工

按照1∶1 的坡比對河道岸坡進行開挖、整平；為提高排水效果，鋪設(shè)反濾層，反濾層材料為土工布，土工布沿著垂直水流方向布置，且鋪設(shè)時需預(yù)留土工布的變形量，搭接長度控制在0.2 m～0.3 m 為宜；墊層鋪設(shè)，選擇粒徑在1.5 mm～30 mm 的砂礫石作為墊層材料，墊層鋪設(shè)應(yīng)當(dāng)平整，可用人工、機械夯實；護坡格賓石籠安裝、石料充填、封蓋方式與護基一致，此處不再重復(fù)。

3.2.3 注意事項

在格賓石籠施工過程中，應(yīng)注意以下事項以保證防護堤的施工質(zhì)量：①土工布強度較低，在鋪設(shè)墊層時，應(yīng)避免石料破壞土工布，影響排水效果；②格賓石籠充填的石料規(guī)格必須滿足設(shè)計要求，防止粒徑過大或者過小，影響格賓石籠的穩(wěn)定；③石料裝填時，不能一次裝填單個石籠，應(yīng)和臨近格賓石籠一起充填；④格賓石籠長度誤差應(yīng)控制在±3%～5%之間；⑤施工過程中應(yīng)及時檢查、反饋，及時修正。

4 結(jié)論

為了改善馬友營河現(xiàn)狀，通過方案比選，提出采用格賓石籠具有造價低、施工工藝簡便、適應(yīng)不均勻沉降能力強等優(yōu)勢。結(jié)果可供同類工程參考。