卵漂石铅丝笼在西藏水土流失治理工程中的应用

皇甫大林，雷晓洪，海 滨，马 波

(1.西藏自治区水土保持局，拉萨 850003；2.西藏自治区水文水资源勘测局，拉萨 850000)

卵漂石铅丝笼在西藏水土流失治理工程中的应用

皇甫大林1，雷晓洪2，海 滨1，马 波1

(1.西藏自治区水土保持局，拉萨 850003；2.西藏自治区水文水资源勘测局，拉萨 850000)

卵漂石铅丝石笼具有经济、简易、透水、柔性、美观等特点，现广泛应用于西藏水土流失治理项目中的拦挡、护岸、沟床固定等工程。应用结果表明：卵漂石铅丝笼用于西藏各行业开发建设项目的挡土墙、挡渣墙时，当拦挡高度h≤1.5 m时，可直接采用矩形、梯形、直角梯形断面；当拦挡高度1.5 m1.0 m，将基础埋深控制在1.0 m以内，0.5 m左右为宜。在顺直段、地基好、不宜受淘刷的河段，顺坝长度可根据铅丝笼每卷长度分段；在河流弯道和易发生不均匀沉降、易淘刷部位以8～15 m为宜。实践证明：卵漂石铅丝笼顺坝、丁坝具有良好的抗变形适应性和抗冲刷性，即使在山洪作用下基础被淘空导致整体垮塌的情况下仍能发挥作用，在汛后利用垮塌石笼作为基脚在其上补做护岸工程效果更佳。

卵漂石；铅丝石笼；西藏；水土流失治理;施工工艺

1 概 念

1.1 铅丝笼

铅丝笼也称铅丝石笼，是格宾网的一种。铅丝是指高强的低碳高镀锌钢丝或含5%～10%铝锌稀合金镀层钢丝，其本身并不含铅，就如同“铅笔不含铅”一样，是由于其历史沿革造成的。格宾网是单词“gabion”的音译，百度英语词典中的解释是：篾筐、金属筐、石笼、土笼、石筐。铅丝格宾网是将抗腐耐磨高强的低碳高镀锌钢丝或5%～10%铝锌稀合金镀层钢丝(或同质包覆聚合物钢丝)，由机械或手艺织造将双线绞合编织成多绞状、六边形网目的网片(因手艺织造速度慢，网孔不均匀，不适合大规模生产，故本文仅介绍机械编制的铅丝笼)。

1.2 卵漂石

卵石是指风化岩石经水流长期搬运而成的粒径为60～200 mm的无棱角的天然粒料；>200 mm者则称漂石。其不同于片石(由爆破或楔劈法开采，厚度≥15 cm)、块石(由岩层或大块岩石开劈而成，形状大致方正，上下面大致平整，厚度≥20 cm，宽度约为厚度的1～1.5倍，长度约为厚度的1.5～3倍)，更不同于条石(和块石要求差不多，但是厚度7～25 cm都有，而且每个侧面凹凸高差不大于10 mm)。

1.3 卵漂石铅丝石笼

顾名思义，卵漂石铅丝石笼就是在铅丝笼网箱内填筑卵漂石，在水利工程中多填筑块石、毛石，也有的用混合石料填筑。根据几何断面形状可分为梯形、矩形和组合形；根据是否设骨架可分为钢筋骨架铅丝石笼、内部对拉钢丝铅丝石笼和纯铅丝石笼。铅丝笼的网眼孔径一般有60 mm×80 mm，80 mm×100 mm，80 mm×120 mm，100 mm×120 mm，120 mm×150 mm等规格；笼网铅丝分3种：网丝、边丝、绑丝。网丝直径一般为2～4 mm，边丝直径略粗于网丝为0.5～1 mm，绑丝以2.2 mm居多。为避免石料漏出或被挤出笼网，石笼网内填毛石、块石的粒径应大于网眼最小孔径(要求严格的石料最小边尺寸应大于最小孔径)，卵石和漂石因其几何外形的特殊性粒径应大于网眼最小孔径1/3以上。

2 铅丝石笼特点

铅丝石笼是刚性散粒和弹性钢丝网组成的复合体，与传统刚性材料(混凝土、浆砌石)相比具有造价低廉、对基础要求低、施工简便快捷等优点，与干砌石相比具有整体性好、适应变形能力强等特点。

2.1 优 点

卵漂石铅丝石笼与毛块石铅丝石笼相比，对填筑石料的要求更低、石料更易获取，并具有高孔隙率和良好的透水性，同时还有经济、简易、适应性强及生态功能好等优点。

(1) 经济性：充分利用当地建材，造价低廉。与片石、块石相比，卵漂石遍布河床和第四系冲洪堆积物中，开采简便、不用加工，较各种料石更加经济。

(2) 简易性：施工简便、速度快。实践证明，普通农牧民工人稍加培训后在技术人员的指导下能够保质、保量、按时完成施工任务。

(3) 适应性：对基础要求不高，抗变形能力强。能够适应基础不均匀沉降和淘刷、冲刷甚至地震引起的变形，几乎可以适应各种类型的基础。

(4) 生态性：大孔隙率和透水性决定其良好的生态功能。大孔隙不阻碍水体与土壤间的自然交换(如河流铅丝石笼护岸工程，在洪水期河床中的水流向两岸渗透，在枯水期两岸中的地下水向河床补给)，孔隙还为水中生物和微生物创造生存环境，增强水体的自净化能力，保护和改善了水质。

(5) 美观性：铅丝石笼的背水面和表面可以覆土，利于植被恢复，使工程措施迅速地和当地景观融为一体。

2.2 缺 点

与传统的混凝土、浆砌块石等传统材料相比，铅丝石笼具有强度低、刚度小、耐久性差等缺点，不适用于荷载大、使用年限长的建筑物。

另外，铅丝石笼也很难做到外观尺寸规整，对于卵漂石铅丝石笼尤为明显，需要在外轮廓设置钢筋骨架或内部设置拉结钢丝，才能保证自身稳定和规则的外部轮廓。

3 在西藏水土流失治理工程中的应用

铅丝石笼网在水利工程中“筑堰围堤”应用较广泛，近年来在水土流失治理中也广泛应用于拦挡工程(挡土墙、挡渣墙、拦渣堤)，坝式护岸护滩工程(丁坝、顺坝)，沟床固定工程(谷坊、护坦)等[1]。

对于卵漂石铅丝石笼在水利、水土保持工程中也可使用，但受其自身缺点限制，与块石铅丝石笼相比因其体积小、断面尺寸小，故难做到铅直。

3.1 基本断面

目前，卵漂石铅丝笼主要有矩形、台阶矩形，梯形、下挖梯形，直角梯形、下挖直角梯形等，各种断面的设计主要以卵漂石铅丝石笼的自身稳定为依据，并结合工程实例来取值确定[2]。

3.1.1 矩形、台阶矩形

由于卵漂石无法填筑为铅直的几何尺寸，因此，该种断面需要辅以纵向和横向钢筋骨架制作成网箱方能实现，其钢筋骨架宜采用直径12～16 mm的Ⅱ级(20MnSi)、Ⅲ级(20MnSiV)或新Ⅲ级(HRB400)钢筋，单体矩形石笼的高度不宜高于2 m，当单体高度或宽度>1.5 m时，宜使用直径4 mm镀锌钢丝进行水平对拉和垂直吊拉，对拉和吊拉的位置宜在钢筋骨架的中部；台阶矩形的总高度不宜高于5 m(高于5 m时需做专门的论证设计)，总台阶数不宜>3阶，阶与阶之间使用绑丝绑扎；不论是单体还是台阶矩形，其最小边尺寸不宜<0.5 m，台阶矩形每台收缩幅宽不宜<0.2 m。矩形、台阶矩形断面示意如图1所示。

图1 矩形、台阶矩形断面示意图Fig.1 Schematic diagram of rectangular and stepped rectangular sections

3.1.2 梯形、下挖梯形

在梯形石笼高度1.0 m和下挖梯形石笼高度1.2 m以上且坡度≤0.3 m时，宜采用直径4 mm镀锌钢丝进行水平对拉和垂直吊拉，对拉的位置设在地面线以上总高度的1/3为宜，吊拉则设置在中部；不设钢筋骨架梯形石笼总高度不宜超过1.5 m，下挖梯形则在此基础上加上挖深(基础埋深以0.5 m为宜)[3]，最小边尺寸应>0.5 m。梯形、下挖梯形断面示意如图2所示。

图2 梯形、下挖梯形断面示意图Fig.2 Schematic diagram of trapezoid sections

3.1.3 直角梯形、下挖直角梯形

该类型的断面必须辅以钢筋骨架或在直角边采用干砌块石，否则很难保证自身稳定。其高度、最小边尺寸，钢筋骨架和对拉、吊拉钢丝设置应参照上述2种断面综合选用，不设钢筋骨架的高度不宜超过1.5 m。直角梯形、下挖直角梯形断面示意见图3。

图3 直角梯形、下挖直角梯形断面示意图Fig.3 Schematic diagram of right trapezoid sections

3.2 工程应用

卵漂石铅丝笼可将其视为“被铅丝笼包裹成整体的干砌卵漂石”，一般采用重力式干砌石坝选取参数进行设计。

3.2.1 拦挡工程

卵漂石铅丝笼广泛应用于西藏各行业开发建设项目的挡土墙、挡渣墙。采用重力式挡土墙计算，当拦挡高度h≤1.5 m时，可直接采用矩形、梯形、直角梯形断面；当拦挡高度1.5 m

3.2.2 丁坝、顺坝工程

丁坝、顺坝成功应用于西藏曲水县茶巴朗水土流失治理工程和拉孜县曲下镇木村芒嘎普曲护岸等工程。采用坝式护岸护滩设计，顺坝沿治导线布置，丁坝可按河流治导线在凹岸成组布置。断面多采用台阶梯形和梯形，基础埋深根据冲刷深度确定，若冲深>1.0 m则增设护脚以减小冲坑深度，将基础埋深控制在1.0 m以内，0.5 m左右为宜。在顺直段、地基好、不宜受淘刷的河段，顺坝长度可根据铅丝笼每卷长度分段；在河流弯道、易发生不均匀沉降、易淘刷部位以8～15 m为宜。

西藏洪水洪峰值高、流速快、历时短，实践证明卵漂石铅丝笼顺坝、丁坝具有良好的抗变形适应性和抗冲刷性，即使在山洪作用下基础被淘空导致整体垮塌的情况下仍能发挥作用，在汛后利用垮塌石笼作为基脚在其上补做护岸工程效果更佳。

3.2.3 沟床固定工程

铅丝石笼拦沙坝和谷坊在西藏曲水县热堆沟小流域水土流失治理工程中有失败案例，主要原因是铅丝石笼拦沙坝高度较高，在山洪瞬时作用下自身易失稳，因此不建议使用卵石铅丝石笼应用于拦沙坝和较高的谷坊。

护坦多采用平铺的方式，厚度一般选0.3～1.0 m。

4 施工工艺和注意事项

4.1 施工工艺

(1) 加筋措施：为避免铅丝笼网因卵漂石料挤压变形，除轮廓尺寸不宜过大外，还宜设置对拉、吊拉钢丝和钢筋骨架[4]。

(2) 模架定线：为保证良好的直线外形应制作模架定线填筑卵漂石，并控制好粒径采用人工摆砌。模架可以使用根据建筑物外轮廓尺寸订制的方木条，定线在2个模架间每隔10～15 cm设置。

(3) 预留超高：应确保超填石料2.5～3.0 cm高，以便为沉陷留有余地。

(4) 合理分缝：合理分缝并正确使用绑丝绑扎，该连贯成整体的要连贯，彼此独立的要留缝，以做到受力明确。

(5) 错缝施工：若为组合断面，应错缝铺排，避免出现贯穿缝。

(6) 覆土回填：背水面和不涉水表面应回填土和覆盖腐殖土，以利于植被恢复，覆土与石笼网之间应铺设无纺土工布。

4.2 注意事项

(1) 及时维护：铅丝笼网因洪水夹带卵漂石冲击易损伤，汛后应维护，建立合理的岁修制度。

(2) 防锈处理：镀锌钢丝表面损伤后易锈蚀降低使用年限，应采用耐腐蚀的涂层钢丝，如使用5%～10%铝锌稀合金镀层钢丝和PVC或涂层包塑钢丝。

(3) 材料检验：目前市场上有无良厂商为追求经济利益，在使用机械编织铅丝笼前将钢丝人为冷拉加长，此做法不但减小钢丝线径降低强度，还严重损伤钢丝保护层，因此材料进场前应严格检验。

(4) 开采限制：对于河道比降较大，宜发生河床下切的河段应严禁在此段捡拾卵漂石，以避免河床下切加剧。

5 结 语

卵漂石铅丝笼在西藏水利工程中的应用已近20 a，近几年逐步在水土保持工程中应用，该工艺符合生态理念并具有积极地返璞归真的意义，应在具体工程实践中不断探索研究，为构建生态、和谐、美丽西藏发挥积极作用。

[1] 胡甲均.长江流域水土保持小型水利水保工程设计手册[M].武汉： 长江出版社，2006.(HU Jia-jun.Manual of Small Water Conservation Engineering Design in Yangtze River Basin[M].Wuhan: Yangtze River Press,2006.(in Chinese))

[2] 长江流域水土保持技术手册编辑委员会.长江流域水土保持技术手册[M].北京：中国水利水电出版社，1999.(The Editorial Board.Soil and Water Conservation Technical Manual in Yangtze River Basin[M].Beijing: China Water Power Press,1999.(in Chinese))

[3] 陕西省水土保持勘测规划研究所.西藏曲水县茶巴朗水土流失综合治理示范工程初步设计报告[R].拉萨：西藏自治区水土保持局，2010.(Shannxi Provincial Institute of Soil and Water Conservation Survey and Design.Preliminary Design Report of Soil Erosion Comprehensive Control and Demonstration Project in Qushui County,Tibet[R].Lhasa: Bureau of Soil and Water Conservation of Tibet Autonomous Region,2010.(in Chinese))

[4] 西藏自治区水土保持局.西藏拉孜县曲下镇木村综合发展规划报告[R].拉萨：西藏自治区水土保持局，2011.(Bureau of Soil and Water Conservation of Tibet Autonomous Region.Comprehensive Development Planning Report of Mu Village,Lazi County,Tibet[R].Lhasa: Bureau of Soil and Water Conservation of Tibet Autonomous Region,2011.(in Chinese))

(编辑：陈绍选)

Application of Gravel and Boulder Gabion inSoil Erosion Control Projects in Tibet

HUANGFU Da-lin1,LEI Xiao-hong2,HAI Bin1,MA Bo1

(1.Soil and Water Conservation Bureau of Tibet Autonomous Region,Lhasa 850003,China;2.Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Tibet Autonomous Region,Lhasa 850000,China)

Gravel and boulder gabion,which is economical,simple,permeable,flexible,and aesthetic,is widely applied to the blocking,bank protection,and gully stabilization works of water and soil loss control projects in Tibet autonomous region in China.We summarize that when gravel and boulder gabion is applied to retaining walls in various construction projects in Tibet,if the retaining heighth≤1.5m,the shape of gravel and boulder gabion’s cross-section can be rectangular,trapezoid,and right trapezoid;while when 1.5m

gravels and boulders;gabion;Tibet;soil erosion control;construction technique

2015-01-16；

2015-01-28

皇甫大林(1973-)，男，江苏丰县人,高级工程师，长期从事水利水土保持工程勘察、设计、施工、管理和预防监督等工作，(电话)0891-6332649(电子信箱)523154928@qq.com。

10.3969/j.issn.1001-5485.2015.03.025

S157.2

A

1001-5485(2015)03-0125-04

2015,32(03):125-128