水工石笼的特点及其质量控制措施分析

2019-02-16许尚杰程素珍周国栋

山东水利 2019年12期

许尚杰，程素珍，周国栋

（1.山东省水利科学研究院，山东济南 250014；2.日喀则市水利局，西藏日喀则 857000；3.中国石化管道储运有限公司，江苏徐州 221000）

水工石笼是外侧由格宾网片构成箱形，内填碎石、片石、卵石等块体构件的一种特制生态格网结构的笼子，主要用于堤防岸坡、岸脚防护、防洪抢险等工程，能够防止河岸或构筑物受水流冲刷破坏。水工石笼在生态护坡、岸脚防护、抢险等工程中具有广泛的推广价值，目前石笼的结构型式、质量控制措施、质量要求等还缺少明确的技术标准。因此根据以往的设计、施工经验，参照有关规范，在此对石笼的结构型式、工程特点、质量控制措施等进行总结，为类似工程提供参考。

1 水工石笼的结构型式

水工石笼由格宾网片和填充物两部分组成，根据工程设计要求将网片组装成箱笼，内充块石等填充物，形成结构稳定块石集合体。石笼按其形状分为石笼箱、石笼护垫和石笼挡土墙等结构形式。

石笼箱是由一片大的六角宾格网片折叠成长方体的4个大面，两头由两小片的六角网片编制成的箱体，为使石笼结构强度更高，抵抗洪水冲击能力更强，可以对石笼进行加筋处理。为方便施工，也可以把石笼制作成三角形、梯形等型式。石笼箱体积大、垒砌结构稳定，主要用于加固河堤、导流和护脚等，能够控制和引导河流及洪水，确保河堤、岸坡和护脚稳定。

石笼护垫是由六角宾格网片剪裁、折叠而成的片状箱体，为加强护垫结构强度，可由隔板将护垫分成若干单元格，并对护垫边端钢丝直径加粗。护垫厚度在0.15~0.5 m，其具有一定的柔韧性，对变形适应好，主要用于河岸斜坡、边坡防护结构，也可作为软弱基础的褥垫层。用于河岸护坡能防止边坡水流、风浪冲刷，实现河水与坡后水体间的自然对流功能，达到生态平衡，提高边坡稳定性。

石笼挡土墙是将一定规格的石笼层叠堆砌的挡土建筑物，根据地形和工程需要，可垒砌成墙式、斜坡式、台阶式等多种形式。石笼挡土墙构件内石块间的空隙可排出墙后土壤水，降低墙后地下水位，提高墙体的稳定性。同时墙体宾格网箱是铁丝制作的笼子，在外力作用下具有较强的变形协调能力，可增强石块间的握裹力，提高墙体的变形适应能力。石笼挡墙同浆砌石、混凝土重力挡墙，均是通过墙体自身重量来维持挡墙在土压力下的稳定，可按重力式挡墙的计算方法和规范要求进行稳定复核。

2 水工石笼的优点

2.1 抗冲性、稳定性强

石笼用作护坡、护岸和挡墙工程，其防冲能力是通常抛石防护工程的2倍。水流冲击抛石护岸时，块石受压后一旦发生移动，岸坡土层会被冲走，甚至导致整个防护工程失稳损坏。而石笼属柔性结构，即使防护工程中的块石发生位移，其结构可自我调整，且石笼整体性相对固定，能够适应新的结构稳定，而不会产生整体失稳破坏；在软土地基上的石笼可自我调整适应基础不均匀变形，易于整体稳定；石笼具有极强的透水性，在水位骤降时有利于岸坡后土壤中孔隙水的排出，提高岸坡稳定性。

2.2 环境友善性好

石笼内的填充料为松散结构，存在较多的空隙，渗透性强，能够充分确保河岸与河流水体间的水量交流和调节功用，滞洪补枯，增强水体的自净能力；其多孔性利于动物栖息，植物生长；水位以上石笼覆土或填塞缝隙，可种植物，美化环境。

2.3 耐久性强

石笼宾格网片一般采用防腐处理过的低碳钢丝，且外表可增加PVC/PE维护层，抗腐蚀性强，经久耐用，经试验使用年限能够满足100年，远超过工程的设计使用年限。填充料采用弱风化的硬质块石或卵石，抗冻融、风化剥蚀能力强，使用寿命长。

2.4 施工方便，经济适用

施工时，无需水、水泥、模板和电力，方便节能，且可按设计绑扎组装成各种形状，连接组合为一个整体。可平行、流水作业，多组一起施工，可量体裁衣的充分运用当地石料资源，因地制宜，施工方便，经济适用。

3 石笼的质量控制措施

制作时网片需采用低碳钢丝编织，钢丝表面保护有热镀锌、镀锌铝合金、涂PVC等，进入工地现场的网片必须有质量合格证书。根据《碳素结构钢》（GB/T700-2006）规定，钢丝尺寸、外形、重量及允许偏差、力学性能必须满足规范要求，进场材料必须进行抽检，对同一质量等级、同一品种、同一交货状态的钢丝，每批重量应不大于60 t进行一次抽样检测。检测项目包括外观尺寸、拉伸、冷弯和冲击等指标，试验成果必须满足规范要求，为确保网片的稳固性和抗拉性，宾格网双股钢丝必须三绞达到1080°的旋转要求，网孔必须均匀，不得扭曲变形，孔径偏差应小于设计孔径的5%。对于外包PVC等防腐材料的钢丝，涂膜质量、厚度必须符合设计和规范要求，涂膜材料极限抗拉强度应不小于25 MPa，断裂伸长率不低于18%。钢丝与外包层必须紧密结合。

填充料必须密实性好、强度高、耐风化，规格和质量应符合设计和规范要求，且其饱和抗压强度、冻融损失量、软化系数、干密度等指标满足《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2015）中对堆石体的质量要求，严禁使用风化料。

石笼建造、组装过程包括基坑开挖、石笼网拼装、石笼网组装、石料填充、盖板绞合等。施工时根据设计图纸，准确丈量放线后采用小型挖掘机进行基坑开挖，若坑底未入岩，基底选用50 cm厚片石＋20 cm砂砾石找平。石笼网拼装按单元完成，拼装后的石笼要绞合牢固、所有竖直面板上边际在同一水平面上，且保证盖板边际能够与面板上端水平边际绞合。根据工程放线，将拼装好的石笼网紧密规整地摆放在设计位置上，摆放时应背对背、面对面，便于石料填充、盖板绞合和节约材料，石笼填充满后将相邻的石笼网边际用长钢丝紧密绞合。

第二层及以上部分的石笼底部边际需与基层绞合在一起。填充石料时必须均匀地向同层的各箱格内码入，不能将单个网箱一次性放满，每层放料厚度在30 cm左右，一般1 m高网箱分3~4层放料为宜，顶面填充石料宜高出石笼2~3 cm。填充后的石料应彼此衔接牢固，石料孔隙率不大于28%，且位于地面以上石笼填充的石料，外侧面要平整规则。绞合石笼盖子前，要对全部构件进行检查，对局部曲折变形、外表面不平坦等不满足施工要求的部位进行校正，确保外观质量和孔隙率满足设计要求后，用钢丝单、双圈对所有边际进行缝合，绞合后边际要成一条直线，绞合点的钢丝严密靠拢。