石笼网生态挡土墙在景宁县鹤溪河治理中的应用

2017-02-28孟良胤章来军周之静王树丰章利明

浙江水利科技 2017年1期

关键词：防洪堤石笼网片

孟良胤，章来军，周之静，王树丰，章利明

（杭州市园林绿化股份有限公司，浙江杭州 310020）

石笼网生态挡土墙在景宁县鹤溪河治理中的应用

孟良胤，章来军，周之静，王树丰，章利明

（杭州市园林绿化股份有限公司，浙江杭州 310020）

以浙江省瓯江治理工程景宁县鹤溪河治理工程为案例，研究石笼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，分析石笼网生态挡土墙的应用效益，探讨石笼网生态挡土墙在各类工程领域中的应用前景。

生态挡土墙；石笼网；河道治理

1 工程概况

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石笼网生态挡土墙。

2 石笼网生态挡土墙结构及特性

2.1 石笼网生态挡土墙结构

石笼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]。将钢丝网片绑扎成石笼网箱，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—石笼网生态挡土墙[2]。

2.2 石笼网生态挡土墙特性

石笼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，石笼网生态挡土墙拥有下列优点：

（1）结构稳定。石笼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。石笼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。由于石笼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。本工程石笼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 石笼网生态挡土墙施工技术

3.1 石笼网生态挡土墙设计参数[4-5]

3.1.1 石笼网片

本工程所使用的石笼网片网格编织采用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。石笼网片规格有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。石笼网片网格尺寸为80 mm×100 mm的六边形（见图1），网格尺寸允许误差为±3 mm。

图1 石笼网格示意图单位：mm

3.1.2 石笼网箱

本工程所使用的石笼网箱规格为2 m×1 m×1 m (长×宽×高)，由2种规格的石笼网片绑扎而成。网箱用网片分隔成2个独立单元（见图2）。

图2 石笼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1∶0.5。

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。

石笼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%。石笼网箱装满后，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板并绑扎固定，绑扎材料、长度、间距同网箱绑扎要求。

3.2.5 网箱堆砌[6]

下层网箱封箱固定完毕后方可布置上一层网箱。相邻两层网箱之间互相交错，呈“品”字形堆砌，不会产生“通缝”[7]。

网箱堆砌时随时注意检查立面的垂直度、外露面平整度、箱顶高程。垂直度允许误差＜15 mm，平整度允许误差≤20 mm，顶部高程允许误差为±15 mm，用垂线、2 m直尺、水准仪检查。

每一层网箱施工完毕后，检查挡土墙的断面尺寸及外露面平直度，断面尺寸允许误差为±15 mm，平直度允许误差＜30 mm，用钢卷尺、建筑弦线检查。

验收合格后对上下两层网箱的接触面进行绑扎固定。绑扎密度不低于5处/m2，以确保石笼网生态挡土墙的整体性。

3.2.6 反滤层铺设

无纺布采用人工铺设，机械缝合的方法进行作业。施工前清理挡墙墙背，去除杂物、尖锐物等。无纺布按照从下游至上游、从墙底至墙顶的顺序摊铺，搭接接缝垂直于坡度线，搭接接缝宽度不小于30 cm。

无纺布底端埋入最底层网箱箱底，长度不小于0.5 m，顶端超出墙顶，长度不小于0.3 m。

施工完毕后12 h内回填200 mm厚砂石覆盖保护无纺布，以免施工机械和人为破坏。

3.2.7 土方回填

土方回填在每层网箱及反滤层施工完毕后及时跟进施工。分层回填土方并压实，单层回填高度不超过0.3 m，压实度不小于0.92。

3.2.8 绿化栽植