格宾护岸墙在耒阳市导子乡曹流村溪沟清淤护岸工程中的应用研究

2016-08-12黄栋良湖南省地质科学研究院湖南长沙410007

低碳世界 2016年13期

彭　钊，黄栋良，张　慧，姚　鹏（湖南省地质科学研究院，湖南　长沙　410007）

彭钊，黄栋良，张慧，姚鹏（湖南省地质科学研究院，湖南长沙410007）

湖南省耒阳市属全国矿山地质环境重点治理区，是典型以采煤为主的资源型工矿城市，由于矿山长期大规模开采已造成地质环境严重破坏，给当地居民的生产生活带来了极大影响，严重阻碍了经济转型进程。耒阳市导子乡曹流村溪沟清淤护岸工程为矿山地质环境治理项目，项目采用格宾护岸墙护岸，主要解决采煤引起的溪沟淤塞，农田灌溉、排涝问题，能较好地实现工程结构与生态环境的有机结合，与传统的浆砌石护岸墙相比，能达到更好的治理效果。

格宾护岸墙；护岸工程；应用研究

引言

湖南省耒阳市属全国矿山地质环境重点治理区，根据《全国矿山地质环境保护与治理规划》（2009～2015年）（国土资发［2010］44号），耒阳市由中央纳入资源枯竭型城市矿山地质环境重点补助对象，自2010年开始，中央财政用三年时间连续进行中央财政支持矿山地质环境治理重点工程。耒阳市导子乡曹流村溪沟清淤护岸工程属2013年度资源枯竭型城市耒阳市地质环境治理重点工程项目之一，主要解决采煤引起的溪沟淤塞，农田灌溉、排涝问题，工程治理采用格宾护岸墙护岸。

格宾是生态格网结构的一种，近年来广泛运用于交通、水利、园林、水土保持、矿山地质环境治理等工程，是一种新型材料结构。在中国，生态格网结构起源于2000多年前的竹笼，羊圈工艺，李冰在都江堰中首次使用，这是传统意义上的生态格网结构。如今，作为新型工艺、新技术、新材料的新型生态格网结构，成功地应用于水利、公路、市政道路、铁路、堤防工程的保护工程中，较好地实现了工程结构与生态环境的有机结合。同时与一些传统刚性结构比较起来其有自身的优点，因此在世界范围内已经成为保护河床、治理滑坡、防治泥石流、防止落石兼顾环境保护等的首选结构型式。

1　工程概况

曹流村溪沟位于耒阳市导子乡曹流村，从陆家湾桥下游300m起，沿溪沟向下已采用浆砌护岸治理，沿溪沟向上为天然冲沟，因多年淤积及部分地段垮塌，断面不规则，过水能力不足，不能满足行洪及农田灌溉用水需求。

针对上述情况，本次溪沟清淤护岸工程，主要解决曹流村300余亩农田灌溉及防洪排涝问题。设计对530m溪沟淤泥进行清除，对溪沟K0+000～K0+530段两侧堤岸采用2.5m高格宾挡墙进行防护。

图1　陆家湾桥上游溪沟淤积严重

2　设计原则

（1）基本保持溪沟原有位置及宽度不变，对局部急弯地段取直；

（2）保留原有构筑于水渠及岸边的水利设施与交通设施，如过水管道、引水沟渠、人行桥等；

（3）护岸墙保证美观、稳定、水流畅通。

3　设计标准

（1）堤防工程的级别为4级，暴雨重现期为20年；

（2）降雨标准：20年一遇的最大降雨强度38.9mm/h设计，最大日降雨量212mm；

（3）流速标准：设计流速最大不超过5m/s；

（4）护岸墙工程：抗滑安全系数设计Kc≥1.30；抗倾安全系数K0≥1.60。

4　治理工程布置

4.1围堰工程设计

曹流村溪沟施工面在工期内需无积水操作，由于开设导流沟受许多因素限制，设计采用筑土围堰分块施工的方法，以缩短施工工期。围堰顶宽0.6m、迎水面坡度为1：0.5、背水面坡度为1：0.3，底宽为1.8m，高1.5m；每50m长进行一次围堰，并且每个围堰考虑利用两次，围堰土来源于护岸墙施工开挖的土方。另外在导流围堰工程施工过程中，为缩短工期，施工单位可根据溪沟实际情况采用分块施工的方法进行施工。

4.2清淤工程设计

根据现场踏勘以及提供的《勘查报告》，确定将曹流村溪沟K0+000～K0+530全段进行清淤，清淤的平均厚度为0.41m，平均宽度为12.0m，主要清除淤泥质土和砾砂，方量约2606.25m3。

4.3护岸工程设计

溪沟两岸采用格宾护岸墙支护，左右两岸护岸采用统一标准，高2.5m，由3级构成，第一级墙高1.0m，宽1.5m，第二级墙高1.0m，宽1.0m，第二级墙高0.5m，宽0.5m，格宾挡墙每延米2.75m3，总长560m。挡墙墙背采用聚酯长纤无纺布反滤，无纺布每延米2.5m2，护坡顶部以上土体裸露部分采用人工籽播绿化，平均宽度0.8m。墙体保持顺畅，平滑，其行洪断面不得小于原河道宽度。格宾护岸墙基础持力层为粉质粘土层（如图2～3）。

4.4格宾技术特点

（1）自透水性

格宾具有天然的透水性，一来可以迅速降低结构后填土内由于降雨等原因导致的过高地下水位，消散孔隙水压力，维持土体强度，降低发生滑坡的危险；二来无需传统结构的排水设施，节省工序，加快施工效率。三来可以加强水体交换能力，促进植被生长和生态系统的恢复。

图2　导子乡曹流村溪沟清淤护岸工程剖面设计图

图3　格宾护岸墙断面图

（2）生态环保性

首先整体结构并没有采用任何污染性材料，结构主材料石材为自然界中寻找，附加的限制性材料钢丝网对于自然也没有任何污染。而由于结构内存在较多的填石孔隙，这样一来可以实现河水和结构后土体的自由水交换，增强水体的自我净化能力，改善水质；二来为各类水生动植物提供生存空间，维持生态系统的平衡，建设生态水利工程。三来不需要水泥等污染水质和环境的人工材料，对环境不会造成太大的破坏，且自然界易于修复这种工程破坏。

（3）柔性结构设计

特有的柔性结构设计及高伸张率的低碳钢丝使得格宾具有很强的柔韧性及变形能力，尤其能够适应基础的不均匀沉降及河床的变形。

（4）耐久性

采用高镀高尔凡方式进行防蚀处理的钢丝具有较强的耐久性能。格宾由具有优良防腐性能的钢丝经过机械编织，组装而成，优良的镀层工艺和编织技术，保证了镀层厚度的均匀性和抗腐蚀性。

（5）抗冲刷性

结构本身的抗水流冲刷能力较强；另一方面可以迅速沉积土壤，促进植被生长，利用绿色植被降低水流对结构的冲刷。

（6）施工便捷，效率高

格宾可按设计图，工厂化生产制作出半成品，施工现场按施工图进行组装定型。操作简便、工序少、无需特殊的技术工人、受气候干扰小，整体施工效率颇高且效果易于保证。在有机械进行配合的时候，更加能够加快施工进度。工人无需特别培训。同比此类结构的施工效率很高，也就是说，可以大大减少施工周期。

（7）经济性

格宾填充所需石头可以采用浆砌石、干砌石等传统结构无法利用的碎石或鹅卵石，石头成本较低，尤其在鹅卵石丰富的河流附近施工更可以大幅度降低造价，相对于混凝土等传统结构具有一定的经济优势。

4.5设计原理

格宾重力式挡墙的基本稳定原理同浆砌石重力挡墙和混凝土重力挡墙相同，均是通过墙体自身重量来维持挡墙在土压力下的稳定。格宾重力式挡墙的外形通常有外台阶、内台阶、宝塔式三种。而由于格宾材料的特性，格宾挡墙无法做成如仰斜式的斜墙。重力挡墙的设计计算在国内已经有了很完善的计算方法和规范。