格賓石籠護(hù)坡技術(shù)在中小河流治理工程中的實(shí)踐應(yīng)用研究

收稿日期：2023-12-22

作者簡(jiǎn)介：余曙玉（1991—），女，廣東肇慶人，助理工程師，主要從事水工結(jié)構(gòu)研究。

摘 要：我國(guó)中小河流數(shù)量較多，水量較大，以往不重視對(duì)中小河流的治理工作，導(dǎo)致諸多中小河流在一定程度上受損，難以滿足防洪要求。中小河流治理的重要性日益突出，在生態(tài)文明建設(shè)背景下，應(yīng)重視生態(tài)護(hù)岸技術(shù)的應(yīng)用。在綜合分析格賓石籠護(hù)坡技術(shù)與傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)區(qū)別的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際工程案例，從參數(shù)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)處理、土工布鋪設(shè)、格賓石籠組裝與填裝等方面入手，探討了格賓石籠護(hù)坡技術(shù)在中小河流治理工程中的實(shí)踐應(yīng)用要點(diǎn)，旨在為類似中小河流治理工程有效應(yīng)用格賓石籠護(hù)坡技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞：格賓石籠護(hù)坡技術(shù)；中小河流；治理

中圖分類號(hào)：TV87 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）03–0-03

近年來(lái)，水利部持續(xù)發(fā)布有關(guān)水生態(tài)文明建設(shè)的工作意見(jiàn)，2023年全國(guó)各地積極踐行“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路，推動(dòng)河湖保護(hù)、管理、治理工作高質(zhì)量推進(jìn)[1]。在此背景下，中小河流治理工作引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。

為有效維護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)平衡，需緊緊圍繞安全、生態(tài)、自然、和諧的目標(biāo)，營(yíng)造人與自然和諧共生的水域空間。傳統(tǒng)的護(hù)坡技術(shù)已經(jīng)難以滿足中小河流治理的生態(tài)要求，作為一種常用的生態(tài)型護(hù)坡技術(shù)，格賓石籠護(hù)坡技術(shù)在中小河流治理工作中得到了廣泛應(yīng)用[2]。不同中小河流河道治理工程，因受河流大小、流速、流量、流域地形、地質(zhì)條件、生態(tài)環(huán)境要求等因素的影響，存在較大差異。在應(yīng)用格賓石籠護(hù)坡技術(shù)時(shí)，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行靈活調(diào)整，確保河道治理工程既有效又經(jīng)濟(jì)，同時(shí)對(duì)環(huán)境的影響最小。研究已有工程對(duì)格賓石籠護(hù)坡技術(shù)的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，有助于類似工程更加高效地應(yīng)用該生態(tài)護(hù)坡

技術(shù)。

1 格賓石籠護(hù)坡技術(shù)與傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)的區(qū)別

以往很多水利工程對(duì)硬質(zhì)護(hù)岸技術(shù)的應(yīng)用頻率相對(duì)較高，硬質(zhì)護(hù)岸技術(shù)雖然可以保障工程建設(shè)水安全目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)，但在生態(tài)性方面存在一定的短板[3]。相比于傳統(tǒng)的硬質(zhì)護(hù)岸技術(shù)，生態(tài)護(hù)岸技術(shù)不僅可以保障水安全，還能夠兼顧水體和周邊河岸生態(tài)環(huán)境的物質(zhì)交換，在一定程度還有利于河流生物的棲息等。格賓石籠護(hù)坡技術(shù)將工程技術(shù)和環(huán)境保護(hù)有機(jī)融合，施工較為簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，可以根據(jù)地形靈活鋪設(shè)，適應(yīng)各種復(fù)雜的地形條件，且具有良好的生態(tài)效果。加上經(jīng)濟(jì)和效率方面的優(yōu)勢(shì)較為突出，受到了諸多中小河流治理工程的青睞[4]?，F(xiàn)將格賓石籠護(hù)坡技術(shù)與常用的護(hù)坡技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，為工程實(shí)踐應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)和參考。

2 工程概況

某中小河流治理工程的河道治理長(zhǎng)度8.62 km，河道落差在3.3 m左右，平均坡降大概為0.4‰。該河道因?yàn)楝F(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，與防洪標(biāo)準(zhǔn)相比，相去甚遠(yuǎn)，整體防洪能力相對(duì)較差，每次洪災(zāi)的發(fā)生對(duì)周邊村莊及農(nóng)田等都會(huì)產(chǎn)生明顯威脅，進(jìn)入每年汛期還需要投入較多人力、物力進(jìn)行抗洪搶險(xiǎn)等工作，要求對(duì)河道護(hù)岸重新設(shè)計(jì)和建造，以提升河道治理能力。

結(jié)合工程勘察結(jié)果可知，該河流水流速度相對(duì)較緩，局部具有軟弱地基、石料相對(duì)豐富。政府部門對(duì)該河道治理工程主要提出了施工周期短、造價(jià)低、生態(tài)性優(yōu)良等要求。經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比多種護(hù)岸技術(shù)，最終決定應(yīng)用格賓石籠護(hù)坡技術(shù)建造護(hù)岸。

3 格賓石籠護(hù)坡技術(shù)在中小河流治理工程中的實(shí)踐應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

參數(shù)設(shè)計(jì)主要包含明確護(hù)頂高度和護(hù)腳寬度，其中，前者主要是指以護(hù)坡頂部為起始點(diǎn)，以垂直河岸方向?yàn)樽呦?，朝著河岸灘延伸的具體距離。護(hù)坡與河岸灘之間的結(jié)合緊密程度與護(hù)岸工程的安全性、穩(wěn)定性息息相關(guān)。

在明確石籠尺寸時(shí)，需要參考《生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的具體要求。在明確護(hù)坡頂高時(shí)，需要充分考慮現(xiàn)狀灘頂高程，如果其在5年一遇洪水設(shè)計(jì)水位以下，應(yīng)當(dāng)保證直接護(hù)坡頂高到岸坡的頂部位置；如果其在5年一遇洪水設(shè)計(jì)水位以上，需保證護(hù)坡頂高在5年一遇洪水設(shè)計(jì)水位以上0.5 m，還應(yīng)充分考慮岸坎上下高度關(guān)系，并以此為依據(jù)，有效布置對(duì)岸線防護(hù)高度，有效提升工程治理的經(jīng)濟(jì)性和合理性。

在明確護(hù)腳寬度時(shí)，結(jié)合公式（1），計(jì)算防護(hù)工程產(chǎn)生的沖刷深度：

（1）

式（1）中，a代表岸坡與水流流向之間的交角，單位°；m代表迎水面邊坡系數(shù)；d代表坡腳位置土壤計(jì)算粒徑，單位為m；Vj代表水流的局部沖刷速度，單位為m/s；

g代表重力加速度，單位為m/s2。

結(jié)合沖刷深度實(shí)際的計(jì)算結(jié)果，針對(duì)本工程格賓石籠護(hù)岸護(hù)腳水平防護(hù)寬度最終設(shè)計(jì)值為5 m。在設(shè)計(jì)工作中，綜合分析格賓石籠的孔隙率相對(duì)較大，為此，針對(duì)格賓石籠擋墻背水側(cè)設(shè)計(jì)了1層土工布，以便開(kāi)展反濾處理，其規(guī)格控制在400 g/m2。此外，針對(duì)該項(xiàng)目擋墻基礎(chǔ)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)鋪設(shè)了厚度大約10 cm的砂墊層。該項(xiàng)目最終選擇的單體格賓石籠網(wǎng)箱規(guī)格控制在2 m×1 m×1 m。

3.2 基礎(chǔ)處理要點(diǎn)

在實(shí)際開(kāi)展格賓石籠護(hù)坡施工時(shí)，先安排人員對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行全面、徹底、認(rèn)真的清理，確保將草皮、腐殖土等全部清理出施工現(xiàn)場(chǎng)?？紤]格賓石籠在延伸性方面具有其他護(hù)坡技術(shù)難以比擬的優(yōu)勢(shì)，一般情況下，將清基范圍控制在基面線的30～50 cm之間，平均深度控制在20 cm以上，以確保結(jié)構(gòu)坐落在穩(wěn)定土體之上，并有足夠的空間鋪設(shè)和固定格賓石籠。在完成基礎(chǔ)清理工作之后，還需安排人員進(jìn)一步平整和壓實(shí)基面，將壓實(shí)寬度控制在填土邊界以內(nèi)，需在30 cm以上，同時(shí)全部清除基礎(chǔ)范圍之內(nèi)的樹(shù)根和垃圾等雜物，以防止這些物質(zhì)影響地基的均勻性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)要求完成回填工作，包括選擇合適的回填材料、控制回填厚度、確?；靥畈牧系募?jí)配和質(zhì)量等。在具體開(kāi)挖施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)先開(kāi)挖下游再開(kāi)挖上游。針對(duì)河道內(nèi)局部存在的軟土地基，可以應(yīng)用拋塊石處理，該工程選擇應(yīng)用換填80 cm左右進(jìn)行夯實(shí)處理。夯實(shí)后，應(yīng)進(jìn)行檢查，以確保塊石層均勻、穩(wěn)定，并達(dá)到設(shè)計(jì)的壓實(shí)度。必要時(shí)，可以進(jìn)行試夯或試驗(yàn)段施工，以確定最佳的夯實(shí)方法和參數(shù)?？紤]到填筑厚度相對(duì)較薄，對(duì)施工的要求較為嚴(yán)格。在具體運(yùn)輸填筑料時(shí)，主要采取車輛運(yùn)輸?shù)姆绞?，運(yùn)輸至填筑區(qū)域之后，沿著底開(kāi)始翻卸。此外，針對(duì)實(shí)際的施工區(qū)域，還應(yīng)當(dāng)安排人員開(kāi)展深度整平和規(guī)范填筑。針對(duì)施工相對(duì)困難的位置，并不適合應(yīng)用車輛運(yùn)輸，可以選擇人工運(yùn)輸代替。為了保證整體填筑施工精度滿足要求，在具體施工時(shí)要求控制每層填筑厚度在10 cm以內(nèi)。

3.3 土工布鋪設(shè)要點(diǎn)

完成堤防面整體處理工作，確保處理工作滿足要求后，安排人員繼續(xù)進(jìn)行土工布的鋪設(shè)施工。為了保證土工布的鋪設(shè)質(zhì)量和效果，應(yīng)當(dāng)選擇在干燥、無(wú)風(fēng)、無(wú)雨的天氣條件下進(jìn)行。在實(shí)際鋪設(shè)土工布的過(guò)程中，具體的鋪設(shè)順序最好是先完成上部分的鋪設(shè)，再繼續(xù)鋪設(shè)下部分，確保整體鋪設(shè)坡面具有較高的平整度，將雜物清理干凈。

將土工布全部運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)后，不能夠直接鋪設(shè)，應(yīng)安排人員先進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)檢，合格之后才能繼續(xù)鋪設(shè)工作。為了大幅度避免土工布變形或硬化等問(wèn)題的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制，盡量縮短土工布鋪設(shè)完成之后與下一階段施工的間隔周期。土工布的鋪設(shè)應(yīng)按照從上到下、從內(nèi)到外的順序進(jìn)行，避免出現(xiàn)空鼓、褶皺等現(xiàn)象。為了確保接縫位置的密封性和穩(wěn)定性，應(yīng)采用專用膠水或熱熔焊接的方式連接土工布接縫處。鋪設(shè)完成后，應(yīng)對(duì)土工布進(jìn)行保護(hù)處理，避免后續(xù)施工過(guò)程中對(duì)其造成損壞。

3.4 格賓石籠組裝和填裝要點(diǎn)

在實(shí)際組裝格賓石籠的過(guò)程中，為保證組裝質(zhì)量，提前分析可能影響施工的因素發(fā)現(xiàn)，完全裝填狀態(tài)的格賓石籠質(zhì)量相對(duì)較大，控制具有一定難度，因此，最終決定將作為骨架使用的鋼絲網(wǎng)提前在平坦、堅(jiān)硬的地面上打開(kāi)。

為了有效防護(hù)籠體和鋼絲網(wǎng)，將各類損壞問(wèn)題控制在最小范圍之內(nèi)，在其表面鋪設(shè)PVC保護(hù)層。格賓石籠各個(gè)單元的網(wǎng)箱和網(wǎng)身在實(shí)際連接的過(guò)程中，要求施工人員將兩者的相接角度保持為90°，確保經(jīng)綁扎后形成的是標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)方形網(wǎng)箱組或網(wǎng)箱。間隔網(wǎng)和四面夾角在固定連接時(shí)，主要選擇應(yīng)用雙股綁扎的方式。綁扎間距主要控制在30 cm以內(nèi)，在實(shí)際綁扎時(shí)，可以根據(jù)施工情況靈活調(diào)整綁扎方式，既可以采取連續(xù)纏繞的方式，又可以采取間距綁扎的方式。

完成上述基礎(chǔ)處理工作之后，在原本設(shè)計(jì)好的位置繼續(xù)安裝已經(jīng)完成組裝的格賓石籠體，針對(duì)相鄰的籠體進(jìn)行綁扎連接，具體組裝效果詳情見(jiàn)圖1。

完成格賓石籠組裝施工之后，安排施工人員在石籠中有序填充規(guī)格與質(zhì)量滿足要求的石塊，填充施工應(yīng)滿足均勻一致的要求，若單個(gè)網(wǎng)格中的填料存在不均勻的情況，會(huì)加大偏重等問(wèn)題的發(fā)生概率。一般建議先從石籠的底部開(kāi)始填充較大塊的石頭，然后向上逐漸填充小塊的石頭，以確保結(jié)構(gòu)的密實(shí)度和穩(wěn)定性。每個(gè)石籠的填充高度要適當(dāng)，不能過(guò)高或過(guò)低，以確保與相鄰的石籠連接緊密，形成整體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

在具體填料的過(guò)程中，可以做一定程度的碼排，有效滿足設(shè)計(jì)密度。填料與施工質(zhì)量具有緊密聯(lián)系。一般施工情況下，對(duì)于具有較大粒徑的塊石，應(yīng)分布在籠子的周邊，避免凹凸線性等問(wèn)題的發(fā)生，中間部位填塞時(shí)主要應(yīng)用粒徑相對(duì)較小的石塊。其中，選擇粒徑最小的石塊，其粒徑應(yīng)當(dāng)在格賓石籠最小孔徑以上。在擺放最后一層石塊的過(guò)程中，可以依據(jù)大面朝上、小面朝下的原則進(jìn)行擺放，還需要確保施工人員嚴(yán)格依據(jù)平整度要求控制石塊的擺放。

最后，還需要進(jìn)行封蓋施工，在封蓋之前，必須仔細(xì)檢查石料的填充情況，確保石料的大小、形狀、硬度、填充的均勻性等滿足要求。在確保石料填充施工完全滿足要求后，應(yīng)對(duì)最上層的石料進(jìn)行整平處理，以確保封蓋能夠平整鋪設(shè)，有助于減少后期維護(hù)工作并提高外觀質(zhì)量。當(dāng)應(yīng)用分體式的籠蓋時(shí)，應(yīng)在完成所有籠子全部填充之后，再開(kāi)展封蓋施工，并且應(yīng)當(dāng)以籠體和隔片邊線為走向，開(kāi)展綁扎施工。

3.5 施工注意事項(xiàng)

在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視格賓石籠錯(cuò)縫搭接，在鋪設(shè)各層格賓石籠時(shí)，要保證上下兩層之間的石籠錯(cuò)開(kāi)，形成縱橫交錯(cuò)的樣式，這有助于分散荷載和提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免通縫的出現(xiàn)。各層格賓石籠的擺放形式要保證為“丁”字箱體，即相鄰石籠的拼接方式要形成“丁”字形，這樣可以有效增加結(jié)構(gòu)的整體性和抗剪切能力。此外，還應(yīng)當(dāng)預(yù)留合適的沉降量，工程施工時(shí)，在監(jiān)測(cè)擋墻沉降的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)局部沉降量在300 mm左右，在進(jìn)行基坑開(kāi)挖施工時(shí)，預(yù)留沉降量應(yīng)控制在300 mm左右。即使預(yù)留了沉降量，在工程完工后也應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行定期的沉降監(jiān)測(cè)，確保工程使用過(guò)程中的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在中小河流治理中，河道護(hù)岸建設(shè)對(duì)河岸穩(wěn)定性、抗沖刷能力具有決定性影響。綜合分析常用的護(hù)坡技術(shù)，結(jié)合中小河流治理工程實(shí)際情況，選擇應(yīng)用最為適合的格賓石籠護(hù)坡技術(shù)，在完成護(hù)頂高度和護(hù)腳寬度等重要參數(shù)設(shè)計(jì)之后，實(shí)際施工時(shí)，需要將基礎(chǔ)處理、土工布鋪設(shè)、格賓石籠組裝及填裝作為質(zhì)量控制工作的要點(diǎn)，最終建造的格賓石籠護(hù)坡在滿足設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)洪水不越堤要求的同時(shí)，還能夠?yàn)楹拥浪w和周邊自然環(huán)境實(shí)現(xiàn)物質(zhì)自由交換提供保障，為維持生態(tài)平衡提供助力，同時(shí)促進(jìn)水生生物的棲息和繁衍、保護(hù)河岸免受水流侵蝕。

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