水利工程生態(tài)護(hù)坡中格賓石籠網(wǎng)的運(yùn)用研究

李佳

摘 要：將格賓石籠護(hù)坡技術(shù)應(yīng)用于水利工程，有利于水生植物的生長(zhǎng)繁衍、物種多樣性的增加、河流系統(tǒng)與周邊環(huán)境的信息交流，以及形成良好的水生態(tài)景觀。文章首先論述了格賓石籠網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其次分析了技術(shù)要求，然后結(jié)合實(shí)例對(duì)該技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：格賓石籠;技術(shù)要求;施工要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TV861文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2021）07-001-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.001

水利工程在滿足防洪與結(jié)構(gòu)安全的條件下，應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)夭牧线x擇生態(tài)護(hù)坡，以滿足美化環(huán)境、降低成本和維護(hù)水系統(tǒng)循環(huán)的要求，實(shí)現(xiàn)人水和諧、固腳護(hù)岸、生態(tài)景觀效果和抗沖刷能力顯著增強(qiáng)的目的。文章以格賓石籠網(wǎng)技術(shù)為例進(jìn)行探究。

1 格賓石籠網(wǎng)生態(tài)護(hù)岸技術(shù)概述

格賓石籠網(wǎng)是將符合要求的塊體材料填充于網(wǎng)格組裝成的箱體內(nèi)，形成耐久性、安全性的柔性結(jié)構(gòu)[1]。實(shí)際工程中，格賓石籠生態(tài)護(hù)岸存在造價(jià)低、施工方便、生態(tài)環(huán)保性和安全性好等優(yōu)點(diǎn)，詳細(xì)如下：造價(jià)低，石塊、格賓網(wǎng)等工程量為格賓石籠擋墻的主要構(gòu)成，可就地取材;施工便捷，機(jī)械設(shè)備和原材料無須電力供應(yīng)，有利于節(jié)約資源，格賓網(wǎng)材不需要特殊培訓(xùn)就能在工地上組裝，按要求設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行填料、綁扎即可;生態(tài)環(huán)保性，高透水性和高孔隙率為格賓石籠結(jié)構(gòu)的典型特征，生物、水流與土壤之間可以相互涵養(yǎng)，并且對(duì)原生物棲息環(huán)境產(chǎn)生的影響較低，本土生物能夠較好地生存于完工后的環(huán)境內(nèi)，此外可使用河內(nèi)塊石，方便就地取材，可防治土壤侵蝕、減少對(duì)土體的干擾;安全性，格賓石籠結(jié)構(gòu)不僅存在較好的基礎(chǔ)變形適應(yīng)性、柔韌性，而且可以形成有效固坡、護(hù)坡的整體透水結(jié)構(gòu)，在一定程度上抵抗沖刷和風(fēng)浪沖擊。

2 格賓石籠網(wǎng)生態(tài)護(hù)岸技術(shù)要求

格賓石籠網(wǎng)采用普通鋅-5%鋁-混合稀土合金鋼絲，合金鋼絲有3種類型，分別是網(wǎng)絲、邊絲及綁絲。網(wǎng)絲直徑2.7mm，邊絲直徑3.4mm，綁絲直徑2.2mm，鋼絲的抗拉強(qiáng)度400MPa～500MPa，鍍層重量不小于230g/m2，鋼絲鍍層應(yīng)連續(xù)均勻。格賓石籠內(nèi)填充的卵石，要求粒徑大于100mm，超徑不大于15%，孔隙率不大于20%。在連接網(wǎng)墊各單元格時(shí)，采用綁扎連接相鄰角點(diǎn)和邊線，且保障網(wǎng)格距離低于20cm。在組合鄰近石籠網(wǎng)組的網(wǎng)片時(shí)，要保障綁扎2處/m2。同時(shí)，在完成綁扎工作后，要在內(nèi)部添加適宜的石塊，一般粒徑要控制在80cm～120cm，且含量達(dá)到90%以上。需要注意的是，在添加石料時(shí)，要保障每組護(hù)坡網(wǎng)墊網(wǎng)格的均衡性，且符合預(yù)期填料密實(shí)度的要求[2]。

3 實(shí)例分析水利工程生態(tài)護(hù)坡中格賓石籠網(wǎng)的運(yùn)用

某堤防工程主要用于阻擋洪水，該段現(xiàn)狀沒有堤防，設(shè)計(jì)新建堤防沿保護(hù)區(qū)邊界，對(duì)流速較大、沖刷較嚴(yán)重的堤段迎水側(cè)堤坡進(jìn)行防護(hù)，將堤頂進(jìn)行整治并新作路面。設(shè)計(jì)新建堤防沿保護(hù)區(qū)邊界，新建堤防長(zhǎng)2.797km，對(duì)應(yīng)樁號(hào)為0+000～2+797，上游接到高地，下游與支流堤防相接，形成封閉的防洪體系。對(duì)流速較大、沖刷較嚴(yán)重的堤段迎水側(cè)堤坡進(jìn)行防護(hù)，將堤頂進(jìn)行整治并新作路面。該段堤防設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，設(shè)計(jì)洪峰流量1 010m3/s，堤防級(jí)別為4級(jí)。

3.1 方案比選

目前，護(hù)岸型式主要有墻式、坡式兩類?？紤]到河段比降大、水流流速大的特點(diǎn)，墻式護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式選取要充分考慮抗沖刷的特點(diǎn)，因此選取格賓石籠網(wǎng)、漿砌石擋墻進(jìn)行比選。結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從工程角度分析，格賓石籠網(wǎng)方案優(yōu)點(diǎn)較多，抗沖性好，不易產(chǎn)生斷裂等破壞，對(duì)基礎(chǔ)要求較小、耐久性好、對(duì)施工人員要求不高，在河道的上中下游中適用范圍較廣;從改善生態(tài)環(huán)境的角度分析，易于植被生長(zhǎng)，因此選擇格賓石籠網(wǎng)方案。

3.2 參數(shù)設(shè)計(jì)

護(hù)腳寬度確定，取3～5倍的斜沖的沖刷深度。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，按照以下公式確定防護(hù)工程產(chǎn)生的沖刷深度：

式中：α為岸坡與水流流向的交角，°;?hp為局部沖刷深度，m;m為迎水面邊坡系數(shù);d為坡腳處土壤計(jì)算粒徑，m;g為重力加速度，m/s2;Vj為水流的局部沖刷流速，m/s，結(jié)果如表1所示。

根據(jù)沖刷深的計(jì)算結(jié)果，確定各段護(hù)岸護(hù)腳的水平防護(hù)寬度為5m。

格賓石籠網(wǎng)擋墻背水側(cè)鋪設(shè)400g/m2的土工布進(jìn)行反濾，格賓石籠網(wǎng)擋墻基礎(chǔ)下設(shè)100mm砂墊層，格賓石籠網(wǎng)網(wǎng)箱單體規(guī)格為2.0m×1.0m×1.0m，網(wǎng)箱沿水流方向上每隔1.0m設(shè)置一道隔片。網(wǎng)箱采用機(jī)械編制網(wǎng)籠，網(wǎng)孔尺寸130mm×150mm。護(hù)腳防護(hù)型式采用綠濱墊水平防護(hù)，水平防護(hù)寬度為5m。綠濱墊水平防護(hù)網(wǎng)箱單體規(guī)格分別為5.0m×2.0m×0.45m，網(wǎng)箱沿水流方向上每隔1.0m設(shè)置一道隔片，下設(shè)400g/m2的土工布進(jìn)行反濾、100mm砂墊層。

3.3 施工要點(diǎn)

3.3.1 鋪設(shè)土工布

在河堤頂面、石籠底層加設(shè)一層土工布，目的在于穩(wěn)定、約束石籠的位移，并將土壤的局部應(yīng)力傳遞或分散于大面積中，從而增強(qiáng)土體與土工布間的摩擦阻力。同時(shí)，土工布對(duì)土體或水面可以起防護(hù)和防沖作用，還可以阻擋土壤顆粒通過，減少因土粒流失引發(fā)的土體結(jié)構(gòu)破壞問題。鋪設(shè)土工布前，將布下基面鏟平，土工布質(zhì)量也經(jīng)檢驗(yàn)合格;自下側(cè)開始，依次向上側(cè)平展鋪設(shè)，避免土工布打皺;土工布接縫與坡面線相互交錯(cuò)，水平接縫距離不得小于1.5m。對(duì)于坡面，應(yīng)對(duì)土工布的一端進(jìn)行錨固處理，并鋪開卷材，確保土工布為緊固狀態(tài)，同時(shí)還需在土工布上方均勻鋪設(shè)砂袋。土工布鋪設(shè)時(shí)，兩端拉緊，沒有褶皺。鋪設(shè)完畢后，及時(shí)施工墊層，以防止土工布長(zhǎng)時(shí)間暴露。

3.3.2 格賓網(wǎng)箱組裝

網(wǎng)箱隔網(wǎng)為單層，隔網(wǎng)沿長(zhǎng)度方向布置，間距1.0m。網(wǎng)片網(wǎng)孔為13cm×15cm，采用鋅-5%鋁-混合稀土合金鋼絲，網(wǎng)面鋼絲直徑2.5mm，邊絲直徑3.0mm，扎絲直徑2.2mm;鋼絲直徑2.2m、2.5m、3.0m，鍍層重量≥215g/m2、230g/m2、245g/m2。網(wǎng)身與間隔網(wǎng)之間垂直相交，綁扎后構(gòu)成正方形或長(zhǎng)方形的網(wǎng)墊。單獨(dú)的網(wǎng)箱中各網(wǎng)片按要求位置用綁絲固定在邊網(wǎng)上，綁扎絲間距25cm。單獨(dú)網(wǎng)箱成型后，將各網(wǎng)箱前后左右并排，各網(wǎng)箱之間確保四角位置也用綁絲連接，網(wǎng)箱間連成一體。

3.3.3 填充卵石

該工程的塊石料場(chǎng)與項(xiàng)目距離較遠(yuǎn)，而地區(qū)河道河床與周邊的卵石較多，質(zhì)地堅(jiān)硬。網(wǎng)箱采用符合設(shè)計(jì)要求的卵石填充，填充時(shí)采用挖掘機(jī)分層填充，每層的厚度控制在25cm以下，不得一次填滿。考慮到石頭的沉降問題，表層填石適當(dāng)高出網(wǎng)箱約5cm。每組格賓網(wǎng)箱應(yīng)同時(shí)進(jìn)行投料，確保格賓籠形狀時(shí)刻保持方正狀態(tài)[3]。在投料過程中，需先在箱底部鋪設(shè)粒徑為70mm～100mm的卵石，在箱籠的四個(gè)邊角位置堆砌粒徑為100mm的卵石，使用適宜級(jí)配的石料分層鋪設(shè)。當(dāng)石料填充高度達(dá)到箱體設(shè)計(jì)高度時(shí)，再選用比例為20%的顆粒級(jí)配較好的砂礫進(jìn)行填充，確保填充密實(shí)，無空隙。對(duì)于外露部位，需施工人員整平，確保外部美觀。

3.3.4 扎封箱蓋

在封蓋前，頂部石料必須堆砌平整。施工單位使用封蓋夾對(duì)各端的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行固定，后綁扎。封蓋與網(wǎng)箱的邊框線必須相交，間隔25cm綁扎一道。

4 結(jié)語

綜上所述，格賓石籠網(wǎng)具有生態(tài)環(huán)保、適應(yīng)性強(qiáng)、便于施工、經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)，在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、防洪安全等工程中發(fā)揮著巨大作用。文章所述工程采用該技術(shù)，可以有效控制河勢(shì)，加大河道行洪斷面，平順河勢(shì);同時(shí)，可以防護(hù)兩岸耕地、林地、植被灘地岸坎，保護(hù)生物多樣性的植被緩沖帶不被侵蝕，為減少水土流失、防止河床沖刷，穩(wěn)定河流流域內(nèi)良好的生態(tài)系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李建杰.鉛絲格賓石籠在東碾河治理工程中的應(yīng)用[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2015，23（4）：92-94.

[2] 張志學(xué).格賓石籠在內(nèi)陸河防洪工程中的應(yīng)用[J].云南水力發(fā)電，2018，34（2）：93-95.

[3] 劉彥昌.淺談格賓石籠的施工方法[J].黑龍江水利科技，2018，46（6）：188-189.