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生态格宾网挡土墙在景宁县鹤溪河治理中的应用

时间:2017-06-27 16:52 作者:晟江格宾网www.gabionchang.com 点击:

  格宾网生态挡土墙在景宁县鹤溪河治理中的应用
 
  摘 要:以浙江省瓯江治理工程景宁县鹤溪河治理工程为案例,研究格宾网生态挡土墙的结构和特性及其在水利工程中的施工技术,分析格宾网生态挡土墙的应用效益,探讨格宾网生态挡土墙在各类工程领域中的应用前景。
 
  关键词:生态挡土墙;格宾网;河道治理
 
  工程概况
生态格宾网挡土墙
 
  浙江省瓯江治理工程景宁县鹤溪河治理工程位于景宁畲族自治县鹤溪镇。鹤溪河是瓯江的二级支流,全长 15.32 km,流域面积 51.1 km2。当地水文资料记载显示,20 世纪 60 年代至今,鹤溪河发生过多次大型洪涝灾害,对两岸畲族人民生命财产安全构成严重威胁。 工程任务:抗洪防汛排涝,提升河岸景观生态效果。建设内容:鹤溪河(永安桥至鹤苑桥段)沿岸总长 4.77 km 的防洪堤,其中东岸防洪堤长 2.23 km,西岸防洪堤长 2.54 km。工程目标:东岸城区具备抵御 50 a 一遇特大洪水的能力,西岸城区具备抵御 20 a 一遇大洪水的能力。 鹤溪河夏季汛期水流湍急,对河底及驳岸的侵蚀十分严重。综合考虑现场实际情况、工程耐久性等因素,本工程的防洪堤选用格宾网生态挡土墙。
 
  2 生态格宾网挡土墙结构及特性
 
  2.1 格宾网生态挡土墙结构
 
  格宾网是低碳钢丝由特殊机器编织而成的双绞合六边形网格金属网 [1]。将钢丝网片绑扎成格宾网箱,箱内填充级配碎石和卵石,网箱交错堆叠,就构成了一种柔性重力式支挡结构 — 格宾网生态挡土墙 [2]。
 
  2.2 格宾网生态挡土墙特性
 
  格宾网生态挡土墙能与自然环境和谐共处、融为一体,在水利、公路、市政、园林工程中均有应用,相比于目前广泛应用的刚性结构挡土墙,格宾网生态挡土墙拥有下列优点:(1)结构稳定。格宾网生态挡土墙属于柔性结构,能 (1)结构稳定。格宾网生态挡土墙属于柔性结构,能根据外力变化产生相应的位移和形变,不易发生倾覆、滑移、折断等结构破坏,能有效地抵抗洪涝、地震、塌方、滑坡等自然灾害。
 
  (2)透水透气。格宾网箱碎石和卵石填料间的空隙能保证土壤中的水分与河水自由交换,避免挡土墙背受到额外的水压力。
 
  (3)生态环保。石笼挡墙所用的钢丝与石料均为环境友好材料。石料间的孔隙是动物理想的栖息地,也为植物生长提供了有利条件。石笼挡墙中的动物、植物、微生物能起到改善水质,净化空气的作用。
 
  (4)美化环境。石笼挡墙的墙面适宜种植植物,可以构建具有观赏价值的植物景观配置,在发挥防洪护岸作用的同时,也起到装饰造景的效果。
 
  (5)施工便捷。石笼挡墙施工技术简单易学,对施工人员专业技术水平要求低。现场环境条件对施工的影响也相对较小。
 
  (6)经久耐用。所选用的镀锌低碳钢丝具有强度高、韧性好、耐锈蚀、耐损耗等优点 [3]。填料所用的块石和卵石结构密实,抗侵蚀,难水解。本工程的设计使用年限为 50 a。
 
  (7)造价低廉。由于格宾网生态挡土墙属于柔性结构且透水性好,故无需设置伸缩缝和排水系统。本工程格宾网箱石料采用现场挖掘的碎石和卵石,因地制宜,变废为宝。
 
  3 格宾网生态挡土墙施工技术
 
  3.1 格宾网生态挡土墙设计参数
 
  3.1.1 格宾网片
格宾网挡土墙
 
  本工程所使用的格宾网片网格编织采用 12# 钢丝,直径 φ2.05 mm,截面积 3.30 mm2。网片边框制作采用 10# 钢丝,直径 φ2.59 mm,截面积 5.26 mm2。钢丝抗拉强度不小于 420 N/mm2,延伸率不低于 10%。钢丝表面采用热镀锌保护,镀锌量不小于 275 g/m2。镀锌钢丝直径容许误差为±0.06 mm。格宾网片规格有 2 m×1 m 和 1 m×1 m 两种。网片由厂家预制,尺寸允许误差为 ±10 mm。格宾网片网格尺寸为 80 mm×100 mm 的六边形(见图 1),网格尺寸允许误差为 ±3 mm。 图 1 格宾网格示意图 单位:mm 3.1.2格宾网箱
 
  本工程所使用的格宾网箱规格为 2 m×1 m×1 m( 长 × 宽 × 高 ),由 2 种规格的格宾网片绑扎而成。网箱用网片分隔成 2 个独立单元(见图 2)。
 
  图 2 格宾网箱规格示意图 单位:mm 3.1.3 网箱填料
 
  填料采用级配碎石和卵石,石料强度等级 MU60,密度不小于 2.6 t/m3,粒径范围 D = 80 ~ 200 mm,粒径小于网孔尺寸(80 mm)的石料应少于 15%。 3.1.4 挡墙尺寸
 
  石笼挡墙防洪堤的断面结构见图 3。墙体高度 3.0 m,墙顶宽度 1.0 m,墙底宽度 3.0 m,墙面、墙背倾斜坡度均为 3 000 图 3 防洪堤断面示意图 单位:mm 3.1.5 反滤层
 
  挡土墙墙背满铺规格 50 m×5 m,单位面积质量 450 g/m2 的涤纶短纤针刺无纺土工布作为反滤层。 3.2 施工顺序
 
  施工测量 → 土方开挖 → 地基处理 → 垫层施工 → 网箱绑扎 → 石料装填 → 网箱堆砌 → 整体固定 → 反滤层铺设 → 土方回填 → 植被种植 → 后期养护。 3.2.1 施工测量
 
  本工程采用实时动态控制系统(RTK)测量放样,在施工中对挡土墙的坐标位置及高程进行实时动态控制,测量放样测点密度:直线段 5 m/ 个,曲线段 1 m/ 个。 格宾网挡土墙轴线偏位误差≤ 15 mm,用 J6 经纬仪检查。 3.2.2 地基处理
 
  本工程使用 PC - 200 反铲挖机进行土石方工程施工。挖掘土方到设计高程后夯实整平,地基压实系数不小于0.95。地基上铺 150 mm 厚碎石垫层,夯实后进行后续施工。 基底高程允许误差 ±20 mm,用 DS3 水准仪检查。 3.2.3 网箱绑扎
 
  将网片两两垂直展开,用钢丝绑扎网片边框组成网箱。网箱的每个角点、每条边框都要均匀绑扎。绑扎采用 12# 钢丝,双股钢丝绑扎并绞紧,每处绑扎长度不小于 15 cm,相邻两处绑扎间距不大于 20 cm。 网箱绑扎完毕后,用钢卷尺检查其尺寸。网箱长度和宽度允许误差 ±15 mm,高度允许误差 ±10 mm。 3.2.4 石料装填
 
  石料装箱以机械作业的方式为主,辅以人工夯实。首先将现场开挖的石料清洗干净,剔除风化石、腐殖质、建筑垃圾等。机械装填时将粒径较大的石料填在网箱外围,较小的填在网箱中央。石料装填分层进行,每层装填高度不超过 0.25 m,每层装填完成后人工用碎石填充石料间隙并夯实,着重夯实网箱边角处,以确保网箱填充密实不变形,石料空隙率控制在 15% ~ 25%。格宾网箱装满后,人工将顶面碎石摊铺整平。顶面碎石可高出网箱上口约 2 ~ 3 cm(预留沉降量)。石料顶面高度和平整度验收合格后封闭网箱盖 ·87· 板并绑扎固定,绑扎材料、长度、间距同网箱绑扎要求。 工前清理挡墙墙背,去除杂物、尖锐物等。无纺布按照从 3.2.5 网箱堆砌 [6] 下游至上游、从墙底至墙顶的顺序摊铺,搭接接缝垂直于 下层网箱封箱固定完毕后方可布置上一层网箱。相邻 坡度线,搭接接缝宽度不小于 30 cm。 两层网箱之间互相交错,呈“品”字形堆砌,不会产生“通 无纺布底端埋入最底层网箱箱底,长度不小于 0.5 m, 缝”[7]。 顶端超出墙顶,长度不小于 0.3 m。 网箱堆砌时随时注意检查立面的垂直度、外露面平整 施工完毕后 12 h 内回填 200 mm 厚砂石覆盖保护无纺 度、箱顶高程。垂直度允许误差< 15 mm,平整度允许误 布,以免施工机械和人为破坏。 差≤ 20 mm,顶部高程允许误差为 ±15 mm,用垂线、2 m 3.2.7 土方回填 直尺、水准仪检查。 土方回填在每层网箱及反滤层施工完毕后及时跟进施 每一层网箱施工完毕后,检查挡土墙的断面尺寸及外 工。分层回填土方并压实,单层回填高度不超过 0.3 m,压 露面平直度,断面尺寸允许误差为 ±15 mm,平直度允许 实系度不小于 0.92。 误差< 30 mm,用钢卷尺、建筑弦线检查。 3.2.8 绿化栽植 验收合格后对上下两层网箱的接触面进行绑扎固定。绑 回填土施工完毕后,表层覆盖栽植土,土层厚度不 扎密度不低于 5 处 /m2,以确保格宾网生态挡土墙的整体性。 小于 40 cm。按照景观设计要求进行绿化栽植,具体植物配 3.2.6 反滤层铺设 置见表 1。 无纺布采用人工铺设,机械缝合的方法进行作业。施 表 1 格宾网生态挡土墙植物配置表 4 格宾网生态挡土墙应用效益分析
 
  4.1防洪效益
 
  自2015 年 3 月完工以来,工程已经安全度过了 7 — 8 月的主汛期。经过半年的沉降、倾斜、滑坡等变形观测,未发现石笼挡墙防洪堤存在质量问题和安全隐患。 石笼挡墙防洪堤在鹤溪河边构成了一道坚固的屏障,保证了两岸人民的生活生产安全。 4.2 景观生态效益
 
  经过绿化栽植及后期养护,不到 1 a 的时间,格宾网挡土墙墙顶、墙面、墙趾的绿化覆盖率均已超过 50%。防洪堤形成了整体景观效果,与自然环境相得益彰,成为鹤溪河岸一道亮丽的风景线。挡土墙的孔隙成了鱼类和小动物的栖息地,河道水质明显改善。格宾网挡土墙真正做到了融入环境、美化环境、改善环境。 4.3 经济效益
 
  石笼挡墙就地取材、施工便捷,总长 4.77 km 的石笼挡墙防洪堤实际工期仅用时 6 个月,比原计划工期提前了 3 个月。工程总投资 2 237 万元,参考丽水市 2015 年 3 月的建筑工程信息价,与传统的浆砌块石挡土墙相比,格宾网挡土墙节约了 8% 的工程造价,经济优势明显。 5 结 论
 
  格宾网生态挡土墙在浙江省瓯江治理工程中尚数首次应用,获得了良好的应用效益,也存在着诸多不足。本工程为周边地区瓯江流域治理提供了经验: (1)石笼挡墙石料用量大,应尽量考虑就近取材,可大大节省运输成本。
 
  (2)格宾网箱尺寸固定,河床地形起伏较大时网箱堆砌会遇到一定的困难,应根据现场实际情况定制特殊尺寸的网箱。
 
  (3)堤顶路面(即网箱顶面)布满卵石和碎石,平整度难以与石材铺装面相媲美,人行走时的安全性与舒适度受到一定影响,宜设置防护栏和游步道。
 
  (4)目前格宾网箱绑扎主要依靠人工操作,若能使用新工艺新设备(如焊接、自动捆扎机等)施工,可大大提高施工效率。
 
  (5)钢丝的耐久性是保证工程质量的关键,在腐蚀性较强的环境中可考虑采用 PVC 涂层或高尔凡镀层(5%Al - Zn 合金 + 稀土元素)等新技术以进一步提高钢丝的耐久性。
生态格宾网
 
  在水利工程中,石笼挡墙不仅可充当防洪堤,还可以作为水坝,起到泄洪、导流的作用。此外,在公路、市政、园林等工程领域中,石笼挡墙也具有广阔. ·88· 左岸坝肩的可能滑动棱体由 f11 断层、f12 断层和水平方向剪断岩层组合切割而成。左岸坝肩稳定安全系数见表 5。 表 5 左岸坝肩稳定安全系数表 4.2计算结果分析 (1)常规计算中,右岸坝肩可能滑动棱体 1 的安全系数能满足规范要求;可能滑动棱体 2 的安全系数在基本组合下为 2.72,特殊组合下为 2.30,不能满足规范要求,需采取以下工程措施进行处理:在 160.0 m 高程做断面为 2.5 m×3.0 m 的水平混凝土洞塞,穿过 f8 断层,并沿层间错动带向下游方向设 10.0 m 长混凝土洞塞,同时利用该开挖平洞对 f8 断层和 f7 断层进行灌浆处理,处理后的右岸可能滑动棱体 2 的安全系数见表 6。 表 6 处理后右岸坝肩滑动棱体 2 稳定安全系数表 可见,采取一定工程措施对右岸坝肩进行处理后,其稳定安全系数可以满足规范要求。 的应用前景。石笼挡墙作为边坡、路基的支挡结构,可以充分发挥施工便捷、安全稳定的优势。园林工程构筑物对结构稳定性的要求往往不高,但对景观效果要求较高,因此石笼挡墙可以应用在园林工程常见的驳岸、边坡、景墙等处,有着非常好的景观效果。 格宾网生态挡土墙在中国的应用方兴未艾,但其在景观性、生态性等方面有着传统挡土墙无法比拟的优势。随着人们生态环保的意识不断加强,格宾网生态挡土墙终将会被广泛应用。 (2)左岸坝肩稳定安全系数值都较大,能够满足规范要求。 (3)通过仿真计算得出的坝肩稳定安全系数较常规计算值要大。从计算结果看,长潭电站大坝采用外掺 MgO 不分缝拱坝技术,不需对坝肩采取工程处理措施其稳定安全系数也能满足规范要求,但考虑到该新型拱坝技术尚处于推广应用阶段,为安全起见,仍应对坝肩部位采取必要的抗滑稳定处理。 5 结 语 在长潭拱坝坝肩的三维稳定分析中,分别得出常规计算和外掺 MgO 混凝土快速筑坝仿真计算中的坝肩稳定安全系数,并对二者进行了比较。通过近似比较分析,初步发现外掺 MgO 不分缝拱坝对坝肩岩体稳定是有利的。利用该有利特性可以达到简化坝肩处理的目的。
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