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格宾网垫在塌岸防治工程中的应用

时间:2017-02-11 14:23 作者:晟江格宾网www.gabionchang.com 点击:

[摘 要] 格宾网垫作为一种新技术应用于塌岸防治工程,在三峡库区某标段塌岸防治工程的应用中,工程质量等级达到优良。通过其成功的应用,分析得出其诸多优点,如柔性、高强度、透水性、经济性等等。以期在以后的塌岸防治工程中起到借鉴的作用,开拓设计者和施工者的思路和眼界。
    格宾网(Gabion) 的外观与蜂巢相似所以又称蜂巢格网,是采用高强度的镀锌低碳钢丝,由机器编织成的双绞六角形钢丝网。由于其独特的性能,早在一个多世纪以前就被世界各地广泛应用于各种工程建筑中。在我国水利工程中尚处于试用阶段,三峡库区某标段是比较早进行格宾网垫施工的标段且效果非常显著。

1、工程概况:
   三峡库区某标段位于宜昌市夷陵区三斗坪镇一带,西距西陵长江大桥 1Km,距三峡大坝 4.5Km;所属岸坡为人工土质岸坡;岸坡再造破坏主要形式为:岸坡坍塌后退、局部塌滑和路基下陷;本标段全长794m。
 
2、工程设计要求及施工参数确定:
2.1、稳定校核:

 
1)本标段格宾网垫层作为一种土工结构,它依赖于边坡和岸滩自身的稳定,经过校核计算坡脚、坡脚外、坡脚以上的 3 种圆弧滑动状态,垫层设计厚度为 50cm,顶部高程为 66.00m,底部高程为58.50m。
 
2) 本标段格宾网垫槽设计断面为 1.0m×1.0m,考虑到垫层为柔性透水结构,采用土工布作为反滤层。

2.2、坡度:
   考虑到格宾网垫层结构的自重较大,填石属松散体,在较陡的条件下容易失稳,本标段岸坡防护工程设计采用 1∶2.5 的格宾网垫护坡。
 
2.3、排水导渗:
    网垫为柔性透水结构,为了保护堤坡的稳定,本标段岸坡防护工程采用土工布作为反滤层。

2.4、格宾填充料:
    三峡库区石料资源丰富,选用石料块径以不溜出网目为标准,石料块径在 D~ 1.5D 时更好,更具经济性,且有助于将所受外力均匀分布以及柔韧性的提升。

3、编织格宾网材的材料:
   本标段格宾网垫护坡采用高强度镀锌低碳钢丝,由机器编织而成的六边形网孔钢丝网,为了提高其耐久性,在钢丝表面还包覆有树脂膜。垫层的规格:长 5m,宽 2m,高 0.5m,网孔规格为 80mm×115mm。
   包覆树脂膜要求:网线 φ2.6mm,包树脂后 φ3.7mm;框线φ3.2m m,包树 脂后 φ4.3mm;扎丝 φ2.2mm,包树 脂 后φ3.2mm。
   钢丝表面镀铝、锌要求:φ3.2mm 钢丝含 260g/m 2,φ2.6mm钢丝含 250g/m 2,φ2.2mm钢丝含 240g/m 2,其中铝含量 5%±1%,锌含量占 95%±1%。

4、工程施工:
4.1、施工前准备:

 
1)清除现场块石、树根等障碍物;
 
2)了解现场地质情况;
 
3)修整进出场道路。
 
4.2、施工顺序:
 
1) 按图纸要求,先进行测量放线,高于设计坡面线处用反铲削坡,低于设计坡面线处进行人工填土,严格按设计高程及坡度进行整坡,坡度用样架控制法控制。最后对坡面进行夯实,使土密度达到设计要求。施工过程中,发现局部地段含水量较大,有地下水外渗现象。当即切断水源,开挖排水沟,并将已经变松的土进行清除、换土,以保证边坡的稳定;
 
2)伴随着格宾网垫的安装从堤脚向堤顶方向铺筑 10cm 厚砂砾石垫层;
 
3)铺设土工布,然后安装格宾网垫层。本标段格宾网垫层箱体采用门幅为 2m,长约 5m的网片折边并加拼中间隔片构成。顶盖采用门幅为 4m、长约 25m的整体式网片封盖,沿江水流方向铺设。具体操作步骤为:以人工沿坡度(垂直) 方向打开 5m 宽格宾网,将两边在250mm处上掀折起约 90°立面成箱形。并将间隔网片按每 2m1 片垂直绑扎在箱体内成 1 排约 3m×2m的网箱。将每排网箱相互靠拢并绑扎牢固,使之连成一片整体垫层。绑扎线为同材质,直径 2.2mm。
    绑扎线须用两股以上绑扎并绞紧。绑扎点间隔以 200~250mm为宜。沿间隔网片边沿和沿相邻箱与箱结合上下框线,从角部开始,以上述间隔依次绑扎绞紧。
 
4)运达现场可用机械填充石料,网箱脚槽分 3 次填充石料,每次填 1/3 高度。每次填充后,分别在 1/3 和 1/2 高度处加向内拉筋,以防网箱变形。向内拉筋每隔 300mm加 1 根。格宾网垫层填充石料逐个填充,均匀投料,以保证格宾网网垫层形状完整。填充到密致坚实表面平整为准。空隙可用小碎石填塞,石块大口面尽量向上放在面层。
 
5)填石完毕并铺砌平整后,将选定的网卷打开拉平,沿江水流方向铺设在垫层上。将其与箱框每 200~250mm一次绑扎绞紧。

5、注意事项:
 
1)厚度在 30cm 以下,不需使用拉筋;
 
2)格宾网材可按施工要求加工成各种尺寸的网片;
 
3)受季节影响,当江水降到脚槽之下时,才便于格宾网垫层施工;
 
4)每一级护坡都是一个独立体,相互不要联结。上级护坡传下来的力,下级传至自身坡脚的基础之上。
图 1  打开格宾网组合格宾单元         图 2  填充石材
图 1  打开格宾网组合格宾单元
图 2  填充石材
 
式中:Ei—第 i 层补强层材料的抗压回弹模量(MPa);hi—第 i 层补强的厚度(cm);n-1—补强层层数。
 
2.4.2、加铺补强层结构设计:
    加铺补强层结构设计应根据原路面综合评价,公路等级、交通量,考虑与周围环境相协调,结合纵、横断面调坡设计等因素,选用直接加铺,或开挖原路至某一结构层位,或采取加铺一层或多层沥青补强层,或加铺半刚性基层、贫混凝土基层等结构层设计方案。在确定设计弯沉值时,应根据加铺层的结构选用路面类型系数。
   原路面与补强层之间视加铺层的结构与厚度,宜洒布粘层沥青,或采取相应的减裂措施,或铺设调平层,或直接加铺结构层等。
    加铺补强层可按以下步骤进行:
 
1)计算原路面的当量回弹模量。
 
2)拟定几种可行的结构组合与结构层厚度,并通过试验或参照当地成熟经验确定各补强层的材料参数。
 
3)根据加铺层的类型确定设计指标,当以路表回弹弯沉为设计指
 
标时,弯沉综合修正系数按下式计算。
F=1.45 ( ιs ) 0..61  ( Et ) 0..61
2000δ P
       
 
式中:F—弯沉综合修正系数;ιs—路表计算弯沉值(0.01mm);P,δ—标准车型的轮胎接地压强(MPa)和当量圆半径(cm);

(a)纵向封盖 (b)横向封盖 图 3 封盖
 
(a)纵向封盖 (b)横向封盖
图 3 封盖
5)在格宾网垫层工程中,有一点非常值得我们注意,水上施工在岸坡先铺设格宾网箱,再填石块,然后封盖,见图 1~3。在水下施工时则正好相反。
 
6、检验
图 4	施工完成后的格宾网垫层
图 4 施工完成后的格宾网垫层
施工完毕后,按照《三峡库区地质灾害治理工程质量检验评定标准》对 6 个分部工程,54 个分项工程分别评定,质量综合评定得分为94.03 ,工程质量等级达到优良
 
7、结语
格宾网垫在本标段的成功应用,有很多地方值得借鉴,此次工程
中体会最深的有以下几点:
1)柔性是格宾网垫突出的特点,能承受岸坡因水流冲刷引起的塌落和不均匀沉降,而且不会发生拉裂,这种特性对于不稳定河岸的护坡来说显得很重要;
2)格宾网垫具有足够的强度,足以保护充填的石材,避免被水冲走,达到护岸的效果。国外对格宾网垫的强度作了很多的研究。通过对网垫进行剪切、压缩试验,得到的主要成果如下:填入块石后的单向抗压强度达到 2.9~ 3.8MPa;冲剪试验测得的抗剪强度为 240~ 380kPa;
3)由于石材之间存在较大的空隙,因此格宾网垫具有很好的透水性,因此岸坡前后的水位差保持稳定,不会出现较大的渗透压力。在本标段中,采用格宾网垫与土工布合用,取得了很好的排水和保土效果;
4)几乎不需要维护,网垫中的石材不会被水冲走;
5)结构简单,技术含量低,预制的金属网运至现场组装,在现场填料,施工方便快捷;
6)地基不需要特别的处理,只要对场地进行平整,很多情况下不需要做排水系统,所以非常的经济;
7)填充料间的空隙终究会被土壤填满,为绿化植被生长创造条件,实现美化环境,改善生态环境的要求。
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