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格宾石笼在水闸除险加固工程中的应用

时间:2016-05-05 13:33:52 | 来源:晟江格宾网 | 作者:晟江格宾网 306

    以格宾石笼技术在山东黄河曹店引黄闸除险加固工程中的应用为实例,结合格宾石笼在结构和材质方面的合理工程特性,通过与传统的护坡、护底施工工艺的比较,分析格宾石笼的优势,并总结格宾石笼在水闸除险加固工程的施工技术要点,为今后水闸除险加固工程施工提供施工新方法、施工新材料。
格宾石笼在水闸除险加固工程中的应用
工程概况:
   曹店引黄闸位于黄河右岸山东省东营市曹店险工 16# 坝(打渔张险工)上,闸纵轴在大堤桩号 200+770 处,为两联四孔箱式涵闸结构,洞身断面为矩形(3m×3m),洞身长 90m,共分 9 节,每节长 l0m,建筑物级别同黄河大堤为 Ι 级,防洪标准采用相应黄河大堤段的防洪水位设防,设计防洪水位 19.71m (黄海高程,以下同),设计引水位 9.71m,设计引水流量为 30m3/s,加大引水流量为 80m3/s,抗震设防烈度 7 度。该闸主要承担着东营市及胜利油田工农业用水任务。该闸于 1984 年竣工并投入运行至今,本次除险加固任务是对不满足设计及安全要求的部位进行修复加固,主要工程内容有:
格宾石笼在水闸除险加固工程中的应用
1. 闸前、涵洞及闸后清淤;2. 修复补强闸墩、涵洞内壁、涵洞出口处混凝土缺陷;3. 修复涵洞与涵洞间沉降缝明止水;4. 机架桥排架进行拆除后新建;5. 上游右岸裂缝翼墙勾缝、塌陷护坡清除,新建格宾石笼护坡;6. 其他部位砌石护坡局部维修加固;7. 观测设施修复;8. 凿除更换工作门门槽预埋件,拆除防沙闸门;9. 更换钢筋混凝土闸门为钢闸门;10. 更换固定卷扬式启闭机 4 台;11.更换电气设备、照明设备、变压器和备用柴油发动机;12.原干砌石海漫改为格宾石笼海漫;13. 启闭机房拆除重建;14. 上游两岸翼墙平台及迎水面护坡浆砌石修复;15.下游两岸砌石护坡勾缝;16. 防护栏杆安装等,见图 1。其中,上游引水渠道迎水面护坡修复加固是工程的重要内容之一。上游引水渠道迎水面护坡受大溜顶冲,在多年水流的冲刷下,已有部分出现严重坍塌,护坡及防冲槽石料走失严重,这也是加速原工程闸门、机械、涵洞及护底损毁老化的重要原因。因此,传统的护砌方式不能满足抗冲要求,故而采用更为先进的格宾石笼方案进行防护。另外一部分为下游引渠底部海漫,由格宾石笼护底代替石料走失严重的原抛石槽护底。格宾石笼总工程量
505m3


格宾石笼的特性及优势:
 
   格宾石笼是用高强度、耐磨损、抗腐蚀的高镀锌低碳钢丝或铝锌合金钢丝或同质包塑钢丝编织成双绞六边形网目的网箱结构,填充块石等材料后形成一个蜂巢型结构体,靠笼体承受张力,靠块石等填充物承受压力。这种结构牢固可靠,表现出诸多优势特性。
(1)防浪抗冲能力强,格宾石笼工程结构可承受的水流速度最大可达 6 m/s,抗冲刷能力强于浆砌石和普通混凝土等其他常用工程结构。
(2)结构柔韧性强,结构坚固、稳定,即使一两根网线断裂,网状结构也不会轻易解散。笼箱柔韧性好,整体结构有较好的延展性,适应变形能力强。
(3)耐腐蚀性强,在水质腐蚀性较强或遭受污染的江河、内陆中小河流岸坡的迎水面,可选用包覆有一层特殊优化的抗腐蚀聚氯乙烯树脂(PVC 或 PE)材料的镀锌线来制作格宾石笼,这种线材抗压抗剪性好,经久耐用,能有效保护金属线抵抗各类侵蚀。
(4)透水性强,格宾石笼的特殊结构使其具有良好
图 1  护坡及护底示意图

的透水排水性能,可以有效的解决空隙水压力的影响,防止由流体静力造成的损坏,更利于坡体结构的稳定。
(5)生态优势明显,在格宾石笼的石块间可填充土料,在填料时可撒入草籽或移植草皮、灌木等,日后长出的植被根系由石块间的土进入坡体可以长期起到浅层的固坡作用,而且还满足了水土保持和生态环境保护的要求;
(6)经济性优势,格宾石笼结构在各种常用的护坡方案中有着较好的经济性。
(7)施工便利性显著,格宾石笼的组装和施工不需要使用水、水泥、电和模板等,施工方法简单且不受季节限制,冬季气温较低时亦可施工;填充块石可就地灵活利用当地资源;组装施工的特性使其更便于同时平行施工、流水作业,根据工期需要调整施工进度。格宾石笼在水闸除险加固工程使用的施工要点结合工程设计要求,在施工过程中总结出几个施工要点。
格宾石笼在水闸除险加固工程中的应用
(1)软基处理:护坡基础应在施工前作夯实或抛块石处理,然后再进行格宾石笼施工,有助于格宾石笼与护坡实现更好的结合。护坡内部块石抛填地基厚度不小于 1.0m,坡面要密实、无杂质并按设计要求削坡整平,抛石面也应保证平整。
(2)按设计要求铺设砂砾石和复合土工膜,且应符合 SL260 - 98 标准。
(3)格宾石笼的组装:一是格宾网必须在安装位置附近的平坦坚硬的地面上分组打开,将格宾网折叠的部位整平。在此过程中应避免损伤笼体及线材包覆层。二是按设计要求的绑扎间距和绑扎方式用绑扎丝将笼体组装成设计形状。绑扎方式有连续缠绕和按间距绑扎两种,绑扎间距一般在 200 到 300 mm 之间。基础整平处理后将组装好的笼体安装在设计的位置上,再将相邻的笼体绑扎联结。
(4)填充施工:将规格、质量符合设计要求的石块均匀地向各网格内填料,严禁先将单个网格内填满料。填料时要根据块石形状合理码排,空隙用小碎石填塞、整平,以追求更高的笼体密度。填充所选块石直径须大于网目两倍,填充材料容重应大于 1.7 t/m3。
(5)笼体封盖:块石填充完成后,面层石料须保持平整,确保笼体边缘齐整后盖上笼盖并进行绑扎连接。用拉筋来规整笼体形状,间距控制在 300 mm 左右。
格宾石笼在水闸除险加固工程中的应用
注意事项:
    根据相关专业资料和施工中的观测,影响格宾石笼结构安全的因素有很多,如石笼铺设高度所带来的水位、流速、水流冲蚀等,在这些破坏因素的影响下,格宾石笼的损坏主要有两类:一是在水流冲刷下受块石摩擦导致笼体断裂散体或由于水流流速过高、块石质地不够坚硬引起的笼体内部块石被不断冲蚀、移动、漏出导致石笼内部被掏空而丧失功能;二是由于格宾石笼的基础因土质流失或沉降失稳而遭到变形损坏。
   无论是对石笼本身还是对石笼基础的垫层而言,水流冲蚀的破坏是必然存在的。因此第一种情况只能通过两方面来应对,一是高标准的选材来尽量延长格宾石笼的工程寿命,二是在施工过程中通过优化块石的码放排列来尽可能的提高石笼的密度和抗冲刷能力。第二种情况,特别是坡面土质中粉质壤土的成分略高时,土质在水的作用下更易流失,可以通过在石笼和天然土层的结合面上布置一层可透水的垫层,如土工织物等。其他相关的补强和应对措施目前只能在施工中不断探索和积累。
 
结论:
  格宾石笼技术目前已成为河岸护坡、泥石流及滑坡灾害防治、防止落石且兼顾生态环境保护的首选结构形式,被众多国家广泛应用于建造成本低、耐久性要求高的各类小型水工建筑物。它拥有防浪抗冲能力强、结构柔韧性强、透水性强、耐腐蚀性强等众多优点,并且在生态环境保护、水土保持、经济性以及施工便利性上有着较为明显的优势。山东黄河曹店闸除险加固工程中,在受水流冲刷最为严重的上游右岸护坡和闸后引水渠海漫处用格宾石笼代替了原有的浆砌石或抛石工程结构,充分利用格宾石笼结构的优势,保证工程结构的质量和稳定。在施工中要着重注意对笼体的保护和块石填充的施工顺序及要领,并做好应对各类破坏因素的补强措施,以保证格宾石笼结构的使用寿命,使其更好地发挥其工程特性。经完工后一年的后续跟踪观测,该闸运行良好,未出现质量隐患。




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