雅魯藏布江砂性土地區(qū)格賓石籠護(hù)坡施工技術(shù)探討

石 雨，馬江飛，楊金華

(1.山南市扎囊縣水利局，西藏 山南，850800；2.中國水電基礎(chǔ)局有限公司西藏分公司，拉薩，850000)

1 引言

中國境內(nèi)雅魯藏布江可以劃分成上、中、下三段，上游段：杰馬央宗冰川的末端至里孜，中游段：里孜至派鄉(xiāng)，下游段：派鄉(xiāng)至巴昔卡。中、上游地區(qū)，植被覆蓋很差，巖石物理風(fēng)化作用強(qiáng)烈，雨水季節(jié)大量泥沙流失，河谷、山坡沖積、洪積扇堆積十分普遍，沿岸多為砂性土。砂性土土體疏松，抗沖刷能力差，在江水的浸泡、浪蝕、沖刷下，岸坡土體易產(chǎn)生崩岸和侵蝕性破壞，岸坡穩(wěn)定性較差。當(dāng)遇較大洪水時，難以抵擋住激烈洪水的沖擊，對沿岸的農(nóng)田、村莊威脅較大。該區(qū)域目前主要存在著防洪工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、河岸侵蝕嚴(yán)重等問題。洪水常引起堤防漫潰、河岸坍塌等災(zāi)害，造成人畜傷亡、房屋倒塌、農(nóng)田淹沒、草場受損，致使流域內(nèi)糧食減產(chǎn)，交通、通信等基礎(chǔ)設(shè)施毀壞，洪水嚴(yán)重威脅著沿岸居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會的健康發(fā)展，對雅魯藏布江流域進(jìn)行河道整治迫在眉睫。

2 砂性土地區(qū)護(hù)坡方案

雅魯藏布江流域雨季洪水流量大，為避免對河勢、行洪產(chǎn)生不利影響，一般采用平順護(hù)岸型式。平順護(hù)岸有傳統(tǒng)的護(hù)坡，如混凝土，近年隨著大家對生態(tài)的關(guān)注，生態(tài)護(hù)岸也有了較大的發(fā)展。傳統(tǒng)的河堤護(hù)坡方式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有防止水流和波浪對岸坡基土的沖蝕和淘刷作用，但水體封閉在河道中，切斷了水體和近岸陸地土壤之間各生態(tài)要素間的物質(zhì)、能量及信息系統(tǒng)的有機(jī)聯(lián)系，破壞了原有水陸交錯帶的生物群落。水生植物、水生動物不能正常生長而消失，生物多樣性下降，從而影響整個河流的生態(tài)環(huán)境，對河道生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)造成的負(fù)面影響較大。

表1 各型式護(hù)坡工程綜合比較

通過比較可以看出，漿砌塊石和混凝土護(hù)坡適應(yīng)邊坡變形能力和透水性較差，一旦發(fā)生護(hù)坡破壞，維修成本較高，漿砌塊石和混凝土護(hù)坡植物不易生長，不適應(yīng)砂性土地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境；干砌塊石和格賓石籠適應(yīng)邊坡變形能力和透水性較好，二次維修成本均較低，利于恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。

3 格賓石籠護(hù)坡

格賓石籠是由機(jī)編雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面構(gòu)成的組裝成蜂巢網(wǎng)箱的工程構(gòu)件，其中裝入卵石等填充料后連接成一體，是一個同性質(zhì)的巨大塊狀體結(jié)構(gòu)。具有較強(qiáng)的耐腐蝕性、柔韌性、透水性、抗沖及防浪性。能適應(yīng)軟基等易出現(xiàn)不均勻沉降的特殊地層，是生態(tài)護(hù)坡的良好選擇。我國在20世紀(jì)90年代初引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，并將其應(yīng)用在護(hù)岸和擋墻兩個領(lǐng)域。從型式上來看，石籠結(jié)構(gòu)分為直立式、臺階式和貼坡式。直立式護(hù)岸結(jié)構(gòu)對地基承載力要求較高；臺階式護(hù)岸結(jié)構(gòu)使用石籠網(wǎng)箱構(gòu)成臺階式結(jié)構(gòu)，適用于不同高度的岸坡；貼坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)用于斜坡的防護(hù)。格賓石籠可同時大規(guī)模人工機(jī)械一起施工，施工效率高，能夠節(jié)約人力和成本，還能充分利用河道內(nèi)現(xiàn)有石料，可有效節(jié)約投資。施工產(chǎn)生的棄渣沿堤頂內(nèi)側(cè)棄渣，不僅節(jié)約資源，減少轉(zhuǎn)運(yùn)，還可作為綠化的基層土。目前，格賓石籠在河道治理項(xiàng)目中的應(yīng)用已趨于成熟[1]。

格賓石籠優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)如下：有較好的柔韌性，結(jié)構(gòu)抗水流沖刷能力強(qiáng)，籠箱之間沒有結(jié)構(gòu)縫，有利于其適應(yīng)外力施加的變形，能滿足河道較大流速對岸坡的沖刷，適應(yīng)凍脹變形，不易破損，是寒冷地區(qū)理想的護(hù)坡材料。同時，格賓石籠具有生態(tài)環(huán)保的特點(diǎn)，水中懸移物和淤泥得以沉淀于填石縫中，可以植入綠色植物，生態(tài)修復(fù)性強(qiáng)。格賓石籠中的石塊具有一定的縫隙和少量土壤可供植物生長，對網(wǎng)箱栽植植物，可以美化環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)修復(fù)。而且植物的生長，發(fā)達(dá)的根系又可以防止石塊松動，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)固網(wǎng)箱的效果。實(shí)現(xiàn)水體與坡下土體間的自然對流交換功能，達(dá)到生態(tài)平衡。

石籠結(jié)構(gòu)也存在一定的劣性，比如存在較多空隙，滲流通過這些空隙產(chǎn)生滲透、沖刷，從而導(dǎo)致土壤流失，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等現(xiàn)象[2]。為了減少滲流帶走土壤導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，在腳槽、護(hù)坡壓頂格賓石籠下鋪設(shè)無紡布，在能夠滲水的同時保證土壤的留存，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

根據(jù)張桂榮等人[3]的研究，河水側(cè)向沖蝕淘刷的作用下，岸坡坡腳的巖土體往往會遭到嚴(yán)重破壞，引起岸坡失穩(wěn)下滑。為保持上部護(hù)坡工程穩(wěn)定，在護(hù)坡底部設(shè)置格賓石籠腳槽(結(jié)構(gòu)尺寸隨坡度變化)，腳槽為窄深型(深度大于寬度)，確保后期使用過程中不被洪水淘刷毀壞，在腳槽與漫灘之間，腳槽與坡頂之間均采用薄型格賓石籠，頂部設(shè)置水平的格賓石籠壓頂。

4 砂性土格賓石籠的施工

4.1 施工工藝

測量放樣→清除表層腐植土→原坡面壓實(shí)→填筑土料→分層鋪平灑水、碾壓→修坡成形→鋪設(shè)土工布→鋪設(shè)格賓網(wǎng)→填充石料→封蓋箱體→種植植被。

4.2 施工難點(diǎn)

雅魯藏布江流域的護(hù)坡施工存在以下幾個難點(diǎn)：

(1)必須在汛前完成，確保行洪安全。雅魯藏布江干流洪水具有持續(xù)時間長、過程起落緩慢、峰型平緩的特點(diǎn)。護(hù)岸施工一般只能選擇9月～次年7月河道流量減少的時段施工，工期相對集中，施工強(qiáng)度較大。

(2)施工區(qū)域一般含水量豐富，且砂性土易被明水沖刷，降排水是護(hù)岸工程順利施工的首要問題。

(3)工程呈帶狀分布，不同地段的施工條件變化差異大，涉及地域廣，少數(shù)民族多。需進(jìn)行大量的協(xié)調(diào)與溝通工作，對施工組織與管理水平提出了較高的要求。

(4)雅魯藏布江流域處于高寒高海拔地區(qū)，人員、機(jī)械降效嚴(yán)重，熟練技術(shù)工稀缺。

4.3 砂性土地區(qū)格賓石籠施工控制要點(diǎn)

4.3.1 基礎(chǔ)開挖及清理

(1)基礎(chǔ)開挖：開挖平整度較高可以減少因底部縫隙過大而造成的底部沖刷現(xiàn)象。開挖時用鋼筋插入坡頂及坡腳位置，按照坡比進(jìn)行掛線，順堤線方向，每隔20m布置一個控制斷面，在每個斷面的坡腳、中部、坡頂部位分別打樁。

(2)場地清理：施工范圍內(nèi)的樹木、雜草及淤泥等表層含有機(jī)質(zhì)可能影響工程安全，所以，施工時必須清除。清基為旱地施工，對施工中地下水和施工用水，采取截、排水措施；建基面以上需留20cm厚的保護(hù)層用人工開挖、整平，以保護(hù)地基原狀土不受擾動；為防止修整后的開挖邊坡遭受雨水沖刷，邊坡的護(hù)面和加固工作在雨季前完成；高寒地區(qū)冬季施工的開挖邊坡修整及其護(hù)面和加固工作，需要在解凍后進(jìn)行。

4.3.2 坡面碾壓

新老填筑層間結(jié)合坡度不陡于1∶2.5，否則挖機(jī)及碾壓設(shè)備無法在坡面作業(yè)。壓實(shí)時不得出現(xiàn)漏壓和虛浮層、平松料、彈簧料和光面等不良現(xiàn)象，相對密度不小于0.60。

4.3.3 無紡布鋪設(shè)

無紡布鋪設(shè)時，自下而上進(jìn)行，先鋪底部腳槽，再鋪坡面，搭接形式為上幅壓下幅，無紡布塔接長度≥50cm，以縫布機(jī)進(jìn)行連接。施工時上游側(cè)織物搭接在下游側(cè)織物上，以防搭接不良被水流沖散。施工人員不得穿硬底鞋及帶釘?shù)男瑹o紡布不能過緊，以免施工過程產(chǎn)生過大變形，保證鋪設(shè)平順，避免張拉受力，折疊、打皺等情況發(fā)生?？椢锱c土面壓平貼緊，避免架空，要隨鋪隨填，及時進(jìn)行覆蓋，以防陽光照射老化。同時，為防止大風(fēng)吹損，鋪好的無紡布采用沙袋或軟性重物壓住。

4.3.4 格賓石籠組裝

石籠內(nèi)間隔網(wǎng)與網(wǎng)身成90°相交，絞合時沿一條豎直線絞合，四處交角至少綁扎一道，絞合后的隔板在同一豎直面上，經(jīng)綁扎形成石籠或石籠組。根據(jù)俞宏慶等人[4]的研究，格賓結(jié)構(gòu)最大鼓脹量在格賓結(jié)構(gòu)的中部。因此，在每次箱內(nèi)填石1/3高后設(shè)置水平拉筋線，以兩網(wǎng)目為間距，按照正反八字形設(shè)置，向內(nèi)絞緊拉筋；相鄰石籠組上下四角各綁扎一道，上下框線或折線，每間隔50cm綁扎一道，網(wǎng)片結(jié)合面每平方米綁扎1處。

4.3.5 填充料施工

填充料一般為當(dāng)?shù)貓?jiān)固性良好的塊石或卵石，雅魯藏布江流域一般為卵石。施工時注意石料塊徑大于石籠網(wǎng)的網(wǎng)孔，否則砂性土經(jīng)過長時間的沖刷后容易流失，造成石塊從網(wǎng)箱中掉出導(dǎo)致石籠變形坍塌，達(dá)不到防護(hù)效果。

施工填充料前，可在外露面綁扎鋼管等剛性材料以保證柔性的格賓網(wǎng)能夠保持尺寸，待填充料施工結(jié)束后拆除；腳槽施工可在石籠內(nèi)部或外部采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的鋼結(jié)構(gòu)套筒固定尺寸，待石料填充完成后再抽出?？紤]高原缺氧及降效，盡量使用挖機(jī)進(jìn)行作業(yè)以提高效率，隨時考慮現(xiàn)場是否有機(jī)械行走所需的作業(yè)空間，以及懸臂是否能夠到達(dá)指定的位置。

從坡底往坡頂方向分層、分級向網(wǎng)箱內(nèi)填充石料進(jìn)行裝填，邊板兩邊的石頭同時進(jìn)行裝填，避免造成隔板彎曲，填充后用φ30鋼釬插入料體多次搖動密實(shí)以達(dá)到較高的密度，小塊石料不得放在石籠邊緣位置。在搬運(yùn)和填充石料過程中小心輕放，以免損壞格賓網(wǎng)外表防腐涂層。

頂面石料用人工或機(jī)械砌平，封口石鋪設(shè)時，將大面朝上，小面朝下，確保表面平整、密實(shí)，空隙處以小碎石填塞，石料間相互搭接?？紤]到砂性土易沉降的問題，需留有2.5cm～4cm的超高。

4.3.6 箱體封蓋施工

頂部石料經(jīng)測量高程滿足要求后蓋上籠蓋，整齊籠子邊緣后用連接扎絲將箱籠與箱籠、格賓網(wǎng)搭接。封蓋與石籠邊框相交線，按照間隔10cm～15cm雙圈～單圈～雙圈交替絞合綁扎。

4.3.7 水下格賓石籠施工

作為護(hù)岸工程，難免有部分腳槽外側(cè)格賓石籠位于水下。水下施工斷面為不規(guī)則斷面，砂性土經(jīng)水流沖刷后坍塌導(dǎo)致實(shí)際情況復(fù)雜。該部位一般在干地裝籠水下拋投，特別注意選擇風(fēng)力較小的時段以避免外部因素導(dǎo)致拋投位置不準(zhǔn)確。

5 結(jié)語

通過分析總結(jié)，對雅魯藏布江流域砂性土石籠護(hù)坡的適用性、優(yōu)點(diǎn)、施工控制要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，總結(jié)了相應(yīng)的施工難點(diǎn)，并根據(jù)難點(diǎn)指明了相應(yīng)施工環(huán)節(jié)的解決措施，提出了增加剛性結(jié)構(gòu)套筒及挖機(jī)裝籠等適用于高寒高海拔地區(qū)的施工措施，給類似工程的施工提供了參考。