鉛絲石籠在河道控導(dǎo)工程中的應(yīng)用

朱秉江

（甘肅省山丹縣馬營河流域管理處，甘肅山丹734103）

近些年，受上游水庫聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行的影響，使河道來水來沙條件出現(xiàn)顯著改變，中小流量顯著增加，造床流量減少，河床淤泥堆積量有逐年上升的趨勢，灘槽高差，以致主流頻繁擺動，對淘岸構(gòu)造形成嚴(yán)重的沖刷作用，對沿河居民農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生命財產(chǎn)安全形成較嚴(yán)重的影響[1]。針對以上情況，在河道工程整治階段，施工方擬定采用鉛絲石籠護(hù)岸的工法，取得了較好的效果，現(xiàn)對其在河道控導(dǎo)工程起到的作用及具體應(yīng)用方法加以分析。

1 工程概況

馬營河是黑河最東的一條支流，也是山丹縣境內(nèi)最大的河流，全長113 km，自然坡降范圍為1/30～1/40，河床曲折，呈“S”形，地層巖性河岸表層是低液限黏土，河床上、下段分別是沖洪積含礫砂層、沖洪積中細(xì)砂層。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測發(fā)現(xiàn)，本河道兩崖坎標(biāo)高為0.3～2.9 m。

2 河岸沖淘崩塌的成因與鉛絲石籠的作用

針對河岸沖淘崩塌的成因，主要是水流與灘岸兩者相互作用后形成的產(chǎn)物?？梢詫⑺骺闯墒且环N持續(xù)不斷的慣性流體，若其和灘岸相接觸過程受到阻礙以后，將會誘導(dǎo)水流分股過程，當(dāng)回流與搜根流兩者相遇后便會形成有巨大離心及向心力的環(huán)流，以致橫向不能均衡的輸沙，若環(huán)流和河床土質(zhì)無法維持均衡狀態(tài)時，河床就會被破壞，進(jìn)而形體有所改變，產(chǎn)生不規(guī)則的沖刷坑，流速越大，沖刷坑越深，灘岸邊坡系數(shù)越小，沖刷坑越深[2]。

將鉛絲石籠用于河道灘岸整治工程中能起到較好的穩(wěn)固作用；采用鉛絲石籠維護(hù)河道灘岸基本土體，使其免受沖淘，以上是近些年國內(nèi)很多河道工程項目中防止土體被破壞、減少流失量的常用手段，鉛絲石籠對土體直接和水流接觸過程形成阻止作用，進(jìn)而減輕水流對土體的沖刷侵蝕作用，且石籠自體沉重，穩(wěn)定性較強(qiáng)，很難被水流沖破，與其他加固穩(wěn)定護(hù)坡方法相比較，其能承受高速度水流的沖刷作用。在河道防護(hù)工程中，鉛絲石籠不僅能對分隔分流起到阻斷作用，也能承受水流沖刷惡劣環(huán)境的考驗。故而在生產(chǎn)實(shí)踐中，要求選用的鉛絲石籠鉛絲韌性優(yōu)良、高強(qiáng)度、耐腐蝕性好，可以選用硬度大、抗沖擊能力強(qiáng)的花崗巖，保障其使用壽命。

3 工程設(shè)計、施工技術(shù)方法

3.1 鉛絲石籠工程設(shè)計

3.1.1 設(shè)計沉排護(hù)腳3.1.1.1沉排壓載。通過肉眼觀察，沉排護(hù)腳是采用鉛絲編成的網(wǎng)格式籠狀物，內(nèi)部切有塊石，針對網(wǎng)格的規(guī)格大小，以不漏掉填充的石塊為限度。本工程設(shè)計鉛絲石籠時選用8#鉛絲編成網(wǎng)格，按照0.5 m×0.5 m間距布設(shè)對拉鉛絲，綁緊上下網(wǎng)片和砌體，借此方式強(qiáng)化石籠的整體性。

3.1.1.2 確定沖刷深度。因有水流側(cè)蝕作用，使護(hù)腳受到一定限制，護(hù)腳位置河床一定沖深，針對護(hù)腳尺寸，要符合河床沖刷到最低高程時護(hù)腳構(gòu)造坡度依然能維持穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對岸坡的有效維護(hù)。采用下式測算沖刷深度[3]：

式中，α為水流流向和岸坡的夾角（°），取45°；m為護(hù)腳終止后的邊坡系數(shù)，取3；Vj為水流發(fā)生偏斜時，局部沖刷流速（m/s），取1.1。

3.1.2 設(shè)計沉排護(hù)坡

3.1.2.1 確定護(hù)坡坡度。結(jié)合土工試驗資料，河岸土質(zhì)、飽和土的內(nèi)摩擦角通常分別是26°、22°，其穩(wěn)定坡比一般為1∶2.5。

3.1.2.2 沉排壓載。使用8#鉛絲制作成網(wǎng)格，按1.0 m×1.0 m間距布置對拉鉛絲，綁緊上下網(wǎng)片和砌體，增強(qiáng)石籠的整體性。

3.1.2.3 護(hù)坡封頂。護(hù)坡的頂部設(shè)計情況影響著石籠護(hù)坡結(jié)構(gòu)的抗滑性、穩(wěn)定性。本河道護(hù)岸工程封頂利用平封法，平封延展長度取1.0 m。

3.2 施工技術(shù)方法

3.2.1 基礎(chǔ)清理 項目施工借助1 m3挖掘機(jī)，75 kW推土機(jī)器械進(jìn)行，清理基礎(chǔ)基面上滯留的淤泥、木屑等雜物。加強(qiáng)堤基清理寬度指標(biāo)的控制，可以利用基礎(chǔ)設(shè)計寬度和壩前后側(cè)1.0 m的富余寬度之和進(jìn)行計量。針對基礎(chǔ)清理階段形成的廢棄殘渣，應(yīng)統(tǒng)一運(yùn)輸、攤堆在堤防后背水側(cè)，基礎(chǔ)清理深度平均為30 cm。雜物清除結(jié)束后，組織工人沿壩軸線予以整頓，通過碾壓維持并鞏固堤基原狀態(tài)[4]。

3.2.2 挖掘基礎(chǔ) 利用1 m3挖掘機(jī)挖掘基礎(chǔ)，開挖作業(yè)面分層水平掘進(jìn)，各層挖掘深度維持1.0 m，挖掘邊坡堤內(nèi)側(cè)按1∶2、另一側(cè)按1∶1.75挖掘，借此方式減少作業(yè)量，確保施工活動安全穩(wěn)定推進(jìn)。針對壩坡側(cè)，嚴(yán)禁出現(xiàn)超挖情況，要預(yù)留出20 cm保護(hù)層，為人工削坡修整操作創(chuàng)造便利條件。針對由基礎(chǔ)內(nèi)挖掘出的土方，將其堆積在基礎(chǔ)挖掘坑河床側(cè)，用作回填基坑的用料。

3.2.3 填筑壩體 利用器械挖出河床內(nèi)的砂礫石，并將其運(yùn)輸?shù)缴系碳邪仓茫仆翙C(jī)整頓物料，壓路機(jī)碾壓，分層式填筑壩體，各層鋪土厚以40～65 cm為宜，各碾壓作業(yè)面長度≥200 m，碾壓面高程差≤±5 c。

3.2.4 鉛絲籠裝塊石施工 具體是在預(yù)定的位置，施工方組織人力對鉛絲籠進(jìn)行綁扎處理，人工將石塊裝進(jìn)石籠體內(nèi)。鉛絲綁扎連接不同石籠體，使其安穩(wěn)性符合設(shè)計要求，不同鉛絲籠之間要形成一定錯開縫，整齊安放，將300～500 mm塊石或卵石投放至鉛絲籠中，本工程項目中填石的平均粒徑為400 mm[5]。明確要求要分層填筑塊石，填筑過程中要做密實(shí)處理，推薦用砂礫石灌縫進(jìn)行填充。

4 結(jié)束語

本河道工程治理階段應(yīng)用了鉛絲石籠護(hù)砌技術(shù)，在2017年12月底開工，歷經(jīng)2018—2020年的汛期檢驗，確認(rèn)本工程綜合狀態(tài)良好，新建設(shè)出的防洪堤段沒有出現(xiàn)被水流淘空、塌陷等不良情況，采用的工藝技術(shù)、項目建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)均符合設(shè)計要求，實(shí)現(xiàn)對兩灘農(nóng)耕生產(chǎn)、村落安全的有效保護(hù)，具有較高的社會效益。