生態(tài)石籠護腳水下定投工法

程曉明，周阜軍，潘棟飛，陶琛杰，張振花，徐天馨，張紹華

（1.江蘇鹽城水利建設有限公司，224056，鹽城；2.江蘇省宜興市水利局，214200，宜興；3.江蘇省無錫市河湖治理和水資源管理中心，214000，無錫；4.安徽省廣德市水利局，242200，廣德；5.江蘇省無錫金利達生態(tài)科技股份有限公司，214000，無錫）

生態(tài)石籠結構作為新工藝、新技術、新材料的新型生態(tài)結構，近年已成功在水利工程中應用。 但生態(tài)石籠護腳水下施工缺少相應規(guī)范標準，有必要對生態(tài)石籠水下施工技術、工法進行研究。

一、特點及適用范圍

1.工藝特點

（1）施工易操作、速度快、工期短、成本低

當基底開挖平整完成后生態(tài)石籠即可進行施工， 無須施工圍堰；事先岸上或船上組裝好石籠, 然后吊車吊裝安放就位, 或者用船運至預定地點拋置就位；無須電力供應，無熟練的技術工人也能現場施工，減少了圍堰施工環(huán)節(jié)，可縮短工期；可因地制宜選用各種塊石、 卵石或混凝土塊，與填筑圍堰后抽水進行干法施工方法相比，投資成本大大降低。

（2）適應性能好

石籠網柔性好、強度高，成網后適應變形的能力極強， 還不易被拉斷。 當地基的土層發(fā)生沉降、 松動等不良現象時， 網體自身的柔性能隨之適度微調， 網線交錯拉緊，網內塊石受力擠壓， 整體結構不因地基土層變化而破壞， 與剛性結構相比，無沉降縫、溫度縫、伸縮縫等硬性指標的要求， 更具安全穩(wěn)定性，對于高沖刷形成的沉降變形其適應性更好。

（3）生態(tài)性能好

采用鎂合金保護層的格賓網，可設計與自然環(huán)境協調的顏色，還能增強網的耐久性。 籠體內塊石料之間的縫隙會被泥土充填（人工或自然），植物的根系可以通過石料之間的泥土深深扎入邊坡，從而使工程措施與植被措施結合得更緊密，形成柔性的整體護面，滿足水土保持和綠化環(huán)境的需要，也利于植被的恢復。

（4）抗沖性能強

當波浪沖擊堤防護腳時，石籠網塊石的空隙可起到消浪、消能的作用,可減少風浪對護坡的破壞力度。 石籠中的塊石，因其自重的作用，與表土緊緊相貼；特別是表土浸水后，部分塊石在其自重的長期作用下，漸漸沉入土層，可減少河水對堤防護腳基底土的沖刷，從而有效保護堤防護腳土層不被破壞。 由于石籠內塊石受到籠體的約束形成整體， 籠體整體重量大，相比傳統的拋石護腳防護，抗沖刷能力更強。

2.適用范圍

該工法適用于水利水電、 交通、市政等工程中以下情況：①河道、湖泊堤防高沖刷部位護腳； ②沿海堤防低沖刷部位護腳； ③其他堤防坡腳防護。

二、工藝流程及操作要點

1.施工工藝流程

根據現場的水文和地理情況，結合生態(tài)石籠護腳的設計意圖、石籠的結構特點、干法施工工藝及相關規(guī)范和標準， 確定施工工藝流程如下：基面水下開挖整理→石籠護腳定位放樣→土工布鋪設→籠體陸上拼裝→石籠裝箱填石→石籠水下定點拋投→石籠質量水下檢查。

2.操作要點

（1）基面水下開挖整理

施工前清基（原則上按照現狀地形清除塊石、淤泥等雜物），清基寬度應超出拋石基面寬度不小于50 cm。

（2）土工布鋪設

基面開挖驗收合格后，先將土工布用滾鋪法攤放在堤防護坡面上，先檢查土工布是否有漏洞、 破損等缺陷， 然后每25 m 進行剪割作為一個鋪設幅面。 沿縱向分段進行鋪設、固定,按事先設置的控制點進行拉鋪，拉鋪到位后，用鋼管進行固定（同時作為護腳定位控制線）。 土工布幅面采用手持式工業(yè)縫紉機接縫，搭接長度不小于30 cm， 鋪設的土工布應在當天全部用石籠拋投覆蓋。

（3）石籠護腳定位放樣

利用固定土工布的鋼釬放出生態(tài)石籠拋石護腳施工定位控制線，控制線采用直徑50 mm 鋼管（間距2 m）打入灘面， 定位控制線距設計護腳位置偏差不大于10 cm，在土工布鋪設與生態(tài)石籠拋投時由此控制外側線型。

（4）石籠陸上拼裝

石籠網運到工地后，人工將網片展開拼裝成型，避免損壞籠體和網線表面涂層。 邊板和箱體、隔片間的連接采用直徑3.0 mm 扣環(huán)（與網絲同質）固定，扣環(huán)間距≤200 mm。 箱體填充的塊石用自卸車運至施工現場，經監(jiān)理查驗合格后分批堆放至臨時堆料場，堆放時要保證場地平整與排水通暢。

（5）填充料裝填

塊石裝填在岸上進行，先在施工區(qū)域內選擇一處平地放置啟閉型拋斗， 在拋斗內擺放事先拼裝好的籠體。生態(tài)石籠石料采用小型挖掘機進行裝箱，65 cm 高的箱體石料分為兩層填充，上層采用人工配合碼平。 填充石料宜高出網箱約10 cm， 空隙處以小塊石填充，結束后再將頂部網片封蓋固定。 籠體（包括籠蓋）采用雙絞鋼絲綁扎連接， 專用工具機械綁扎，籠蓋縱向部分和籠體綁扎間距小于25 cm。 石籠孔隙率不大于30%，采用重量控制，按照塊石密度乘以70%計算，裝填好的單個石籠不小于1.7 t。

（6）生態(tài)石籠拋投

生態(tài)石籠裝填結束檢查合格后進行拋投，要注意起吊、就位、拋投過程的質量控制。

（7）生態(tài)石籠質量水下檢查

石籠拋投完成后，潛水員水下檢查石籠間距、護腳范圍位置、拋投后增厚值等指標。

三、質量要求

本工法遵照《水利水電工程施工質量檢驗與評定規(guī)程》（SL 176—2007）《水利工程施工質量檢驗評定規(guī)范》（DB 32／T 2334.1—2013）《生態(tài)格網結構技術規(guī)程》（CECS 353:2013）要求執(zhí)行。

1.質量標準

①生態(tài)石籠產品型號規(guī)格見表1。

表1 生態(tài)石籠產品型號規(guī)格

②土工布。 反濾土工織物采用300 g/m2無紡長絲土工布，質量標準應符合GB/T 17639—1998 標準。

③石塊。 生態(tài)石籠填充石料粒徑宜介于15～20 cm 之間，不在外表面的填料可允許有15%的石料超出該范圍。 外觀檢查塊石具有耐久性好、不易碎、無風化跡象。

2.質量控制要求

（1）生態(tài)石籠

①生態(tài)石籠成捆運到工地后，要在靠近安裝位置的平整場地上打開，避免損壞籠體和網線表面涂層。

②石籠的幾何尺寸、安裝平面位置、高程均要符合設計要求。

③石籠網片端部與邊絲的連接處，需采用專用機器將網面鋼絲翻邊纏繞在邊絲上≥2 圈， 不能采用手工收邊。

④施工時邊板和箱體、隔片間的連接采用直徑3.0 mm 的扣環(huán)（與網絲同質）固定，扣環(huán)間距≤200 mm。

（2）土工布搭接與鋪設

①在現場進行土工布縫合， 所有縫合必須連續(xù)進行。在縫合前，土工布必須重疊最少150 mm，最小縫針距離織邊（材料暴露的邊緣）至少25 mm。用于縫合的線應為最小張力超過60 N的樹脂材料，并有與土工布相當或超出的抗化學腐蝕和抗紫外線能力。 土工布上的“漏針”必須重新縫合。

②將土工布用滾鋪法攤放在堤防護坡面上， 檢查土工布是否有漏洞、 破損等缺陷后每25 m 進行剪割作為一個鋪設幅面。 沿縱向分段按事先設置控制點進行水上拉鋪、固定。

③拉鋪到位后對土工布的一端用鋼管進行錨固，然后將卷材沿堤防向拉伸， 再用裝填好的石籠逐個拋投，利用石籠自重壓住土工布。 鋪設的土工布應在當天全部用石籠拋投覆蓋。

④檢查寬度是否合適，搭接處應平整、松緊適度。

（3）基面開挖整理

土工布鋪設前用定位樁船配挖掘機進行水下清基平整，按照現狀地形清除塊石、淤泥等雜物，并用鏟斗背面刮平基底，清基寬度應超出拋石基面寬度不小于50 cm。

（4）石料填充

①石料填充密實穩(wěn)固，填充石料時，認真細心操作，要輕搬輕放，禁止亂拋亂砸，以免損壞籠（或墊）體和網線表面上的防腐涂層。

②護坡底邊線、 頂邊線要順直、整齊。

（5）拋石

①定位要準確， 要根據測量人員給出的位置準確定位， 定位船內外八字錨要拉緊，防止定位船有大的擺動。

②為便于網格方量控制，所選用料大小要基本一致。

③力求拋石位置準確，拋石覆蓋均勻。

④拋石量要足，施工中實行三方（業(yè)主、監(jiān)理和施工單位）共同驗收制度，并檢查驗收核實，認真做好記錄，嚴禁漏拋和少拋。

⑤檢測控制， 每個網格除滿足設計量外，每拋完一組應進行一次檢測，將檢測結果與拋投前測量成果進行比較， 拋投厚度及均勻度是否達到設計要求。 發(fā)現漏拋、 少拋要及時進行補拋， 確保每個網格實際拋投體積與網格設計拋投量控制在0～+10%范圍內。

3.質量檢測要求

根據生態(tài)石籠護腳水下定點拋投的施工工藝及設計要求，結合《水利工程施工質量檢驗與評定規(guī)范》（DB32/T 2334.1—2013）的相關規(guī)定，編制了對應的工序質量、單元工程質量評定標準。

①石籠防沖體灘面基槽開挖設計圖紙要求在原狀灘面上進行開挖，主要有清除雜質、開挖基槽尺寸與平整度三項內容，根據《水利工程施工質 量 檢 驗 與 評 定 規(guī) 范》 （DB32/T 2334.1—2013）要求制定標準。

②石籠防沖體制備工序質量評定標準（見表2）。

表2 石籠防沖體制備工序質量評定

③石籠防沖體拋投工序質量評定標準（見表3）。

表3 石籠防沖體拋投工序質量評定

四、應用實例

生態(tài)石籠護腳水下定點拋投施工技術2020 年4 月在江蘇省環(huán)太湖大堤剩余工程宜興段施工1 標中實際應用。 生態(tài)石籠護腳施工位置在太湖大堤堤防護岸加固沿線坡腳， 目的是為了防止地基受到沖刷而影響堤防護岸穩(wěn)定， 石籠規(guī)格為2.4 m×0.6 m×0.65 m， 下面均鋪設一層300 g/m2無紡長絲土工布。 生態(tài)石籠護腳均在常水位以下。 該工程于同年6 月完工， 經過汛期的考驗，堤防護岸穩(wěn)定。目前水生植物生長茂盛， 堤防堤腳沖刷得到了有效控制，灘岸種植蘆葦、茭草等水生植物進一步凈化了太湖水質， 工程取得了良好的經濟效益、 環(huán)境效益和生態(tài)效益。

生態(tài)石籠護腳水下定點拋投施工工法， 具有方便流水作業(yè)施工、縮短工期、提高工效等特點，可替代傳統的拋石護腳、 圍堰干法施工等工藝，具有十分廣闊的應用前景。 ■