賓格網(wǎng)石籠在壩后消能工中的應(yīng)用

侯冠華

蕪湖市搏翔水利工程設(shè)計咨詢有限公司 安徽 蕪湖 241000

1 引言

大壩的壩后消能工一般有消力池(護(hù)坦)、海漫、防沖槽三部分組成[1]。其中,海漫的作用是消除水流余能,調(diào)整流速分布,均勻的擴散出池水流,使之與天然河道的水流狀態(tài)接近,以保障河床免受沖刷。海漫的構(gòu)造材料要有一定的柔性、透水性、且表面粗糙利于消能。賓格網(wǎng)石籠是用鍍鋅鋼絲或鋁鋅合金鋼絲等材料編制成網(wǎng)箱狀,內(nèi)部填充石料組裝形成柔性、透水的整體結(jié)構(gòu),目前,多用于邊坡防護(hù)及水土保持等工程。根據(jù)海漫的構(gòu)造要求及賓格網(wǎng)石籠的特點來看,兩者具有共通性。本文通過分析賓格網(wǎng)石籠應(yīng)用于海漫的適用性[2],并結(jié)合南陵縣弋江鎮(zhèn)青弋江透水壩工程實例,提出賓格網(wǎng)石籠應(yīng)用于海漫的適用條件。為大流量、砂石河床的海漫設(shè)計提供可參考的意見。

2 賓格網(wǎng)石籠應(yīng)用于海漫的適用性分析

2.1 適用特性的分析 常規(guī)的海漫是一種剛性結(jié)構(gòu),構(gòu)成材料一般為干砌石或漿砌石,厚度以0.3～0.6m居多。賓格石籠網(wǎng)具有以下特性,使其能夠代替常規(guī)材料用于海漫:

(1)良好的柔性體。鋼絲網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)通常做成六角網(wǎng)孔結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)在受擠壓或內(nèi)部石料坍塌等情況下能夠適應(yīng)變形而不發(fā)生內(nèi)料散溢。

(2)強透水性。網(wǎng)箱內(nèi)填充的石料孔隙率大,透水性良好。

(3)表面糙率大。以塊石作為填料,通過塊石不規(guī)則表面及粒徑的級配調(diào)整能夠有效增大表面糙率。

(4)整體性良好。塊石材料被鋼絲網(wǎng)約束,具有更強的抗沖刷能力。即使箱體變形,只要填充的石料塊徑大于網(wǎng)箱孔徑,石料也不會因沖刷流失。網(wǎng)箱之間通過鋼絲繩拴結(jié),因此具有很好的整體性。

2.2 與常規(guī)海漫施工難易程度比較 干砌石結(jié)構(gòu)由于粘結(jié)性差,單個塊石粒徑要求大,且施工主要靠人工手?jǐn)[,難度大,周期長;漿砌石結(jié)構(gòu)添加了水泥漿液,需要凝固期,且漿砌石結(jié)構(gòu)本身透水性不好,一般需增設(shè)排水孔,工藝流程相對復(fù)雜,增大了施工難度。賓格網(wǎng)箱尺寸可根據(jù)設(shè)計要求定制,網(wǎng)箱體在工廠加工成半成品,在現(xiàn)場組裝,填充石料后蓋網(wǎng)栓結(jié)即可,施工快捷方便。受環(huán)境、天氣影響小;可局部帶水作業(yè),對現(xiàn)場的適應(yīng)性強。

2.3 工程實例中的成本比較 南陵縣弋江鎮(zhèn)青弋江透水壩工程在方案設(shè)計階段進(jìn)行過造價對比。根據(jù)水利概算定額,利用當(dāng)時的人工、材料價格計算(塊石考慮就地取材),干砌塊石海漫單價為205元/m3,賓格網(wǎng)石籠為275元/m3,漿砌塊石為332元/m3。

就成本上來講,漿砌塊石海漫由于需要制備砌筑砂漿,以及其本身施工工藝的復(fù)雜性導(dǎo)致其單價最高。干砌塊石單價雖然最低,但本工程特點是下泄流量大、河床基礎(chǔ)為砂石層,根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗,臨近工程鋪筑的塊石料極易沖刷流失,因此,干砌塊石并不適用于本工程。相較而言,賓格網(wǎng)可折疊起來運輸,在工地現(xiàn)場裝配。石料等固體填充物可就地取材,對充填材料要求標(biāo)準(zhǔn)不高,石料、混凝土塊狀料填充均可。賓格網(wǎng)石籠造價低于漿砌石價格,在本工程中具有顯著的優(yōu)勢。

3 理論分析計算及結(jié)構(gòu)尺寸確定

賓格網(wǎng)的結(jié)構(gòu)要求:單個賓格網(wǎng)尺寸為2000×1000×1000mm(長×寬×高),網(wǎng)孔規(guī)格為80×100mm;格賓籠網(wǎng)為五絞六邊形網(wǎng),網(wǎng)材采用高熱鍍鋅鋁合金低碳鋼絲。填充料必須是堅固密實、耐風(fēng)化好的石料,網(wǎng)箱內(nèi)填充石直徑不小于12cm,每塊石頭質(zhì)量不小于5kg,70%以上宜采用大于30 kg的塊石,嚴(yán)禁使用風(fēng)化石。間相鄰的上下框線及四角必須用組合絲或綁絲綁扎,間隔250mm。網(wǎng)箱細(xì)部結(jié)構(gòu)尺寸見圖1。

圖1 賓格網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)圖

4 運行情況分析及處理

通過實地考察,南陵縣弋江鎮(zhèn)青弋江透水壩工程在工程竣工后,其賓格網(wǎng)石籠海漫已經(jīng)通過了4個汛期的考驗,未出現(xiàn)沖刷破壞現(xiàn)象,運行情況良好。

由于賓格石籠表面采用鋼絲網(wǎng),其特有的絞絲網(wǎng)形狀導(dǎo)致水草、河道垃圾等易附著在鋼絲上,并且,由于本工程壩后部分常年無水,只有汛期短暫過水,附著的河道垃圾影響工程形象,給后期管理增加了難度。處理方法是在汛后將曬干的垃圾集中外運處置,每年投入人員1～2人,運輸機械1輛,時間為一天,估算每年的處理費用在1千元左右。

由此可見,賓格網(wǎng)石籠在本工程中應(yīng)用合理且效果很好,雖然每年需增加管理費用于河道清障,但管理費用很少,且多出的管理費并非類似工程所必須的,只不過是本工程特有的工況所決定的。

5 結(jié)語

通過上文分析可知,在大流量、砂石河床條件下,針對壩后的海漫消能設(shè)施設(shè)計,采用傳統(tǒng)砌石結(jié)構(gòu)和賓格網(wǎng)石籠結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比,認(rèn)為采用賓格網(wǎng)石籠結(jié)構(gòu)具有明顯優(yōu)勢。其特點體現(xiàn)在穩(wěn)定性好、抵御破壞能力強、塑性變形能力大、施工簡便及消能防護(hù)效果好等。同時,在類似工程設(shè)計中,應(yīng)該注意賓格網(wǎng)表面容易附著河道垃圾,在深水河道中影響不大,但在淺流區(qū)或常年干枯的河道應(yīng)該考慮增加河道清理等后期管理費用。