金泽水库生态石笼护坡技术应用

2019-02-27佟宏伟黄时锋夏豪杰

中国水利 2019年2期

柏宁，佟宏伟，王洪，黄时锋，夏豪杰

（上海城投水务工程项目管理有限公司，201103，上海）

一、工程概况

近年，上海坚持“两江并举、多源互补”的供水水源发展战略，围绕量足质优、安全可靠目标，形成了长江口青草沙水库、陈行水库、东风西沙水库和黄浦江上游四大水源地及原水系统总体布局，为上海经济社会可持续发展提供保障。为了实现上海市西南五区集约化供水，稳定原水水质，提高应对突发水污染事故能力，保障区域供水安全，上海市决定建设黄浦江上游水源地金泽水库工程。

金泽水库工程位于黄浦江上游太浦河北岸的青浦区金泽镇，水库设计总库容910万m3，设计输水规模351万m3/d，主要建设内容包括取水闸工程、引水河工程、水库工程、输水泵站工程及环库河工程等。

根据前期研究及探讨，金泽水库将运用生态处理技术，建设强化预处理区、生态净化区、生态蓄水区，并在库周有针对性地进行水生态系统建设，形成库周净化带，以提高金泽水库水生态系统的水质净化及维持能力。基于金泽水库的生态水库定位，要求其护坡采用生态护坡形式。

二、水位变动带护坡形式选择

针对水源地工程特点及生态护坡形式的要求，水位变动带护坡形式选用3种常用生态护坡方案进行比选：方案一采用生态石笼护坡，方案二采用连锁块护坡，方案三采用绿化混凝土。3种方案比较见表1。

3种生态护坡形式在上海及周边地区均有一定的应用，其中生态石笼护坡在覆土条件下绿化效果较好，但由于金泽水库承担日常供水功能，水位有一定变化，为防止水土流失，在水位变动带的斜坡上不考虑覆土，因此石笼护坡上难以达到100%的绿化覆盖，局部有硬质护坡露出水面，但可通过植物配置达到遮盖的效果，且石笼护坡生态性较好，有利于水生动物的栖息生长。

连锁块护坡水位变化区域绿化覆盖率较低，且锁块之间的土体易流失。

绿化混凝土在覆土条件下绿化效果较好，为保证表面草皮根部伸入混凝土空隙，覆土厚度在40~60 mm为宜。但由于金泽水库承担日常供水功能，水位变化频繁，在水位变动带的覆土易流失，且绿化混凝土表面的植被在高温季节的养护要求较高。

根据表1和工程实际情况，方案一生态石笼护坡具有生态性好、抗冲刷能力较强、适应地基变形能力强等优点，虽然造价略高，但维护成本较方案二和方案三低，因此本工程推荐方案一，即内坡面水位变动带采用生态石笼护坡。

三、生态石笼护坡的技术特征及其优点

1.技术特征

生态石笼具有整体性、延展性、透水性良好等结构特点，因其可以通过连续紧密拼接形成大面积材料以供整体使用，生态石笼具有远超材料的整体性。与传统护坡工程使用的混凝土结构浆、(灌)砌石结构比较，生态石笼整体结构上具有无结构缝的特点。作为挡土墙组成部分，生态石笼的内填充石料存在空隙，地表水可以通过空隙较快排出。

从所处生态环境方面来讲，生态石笼生态性、抗冲性、防浪性良好。生态石笼空隙大，有利于植物生长。运用六角网结构的石笼作为护坡工程，变形后的护垫结构将自行调整以求达到新的平衡。由于笼内填充存在空隙，当有浪峰上拍时，浪花被粉碎，减少了对防护工程的破坏力度，可以避免墙身出现裂缝。

2.优点

优点可归为3个方面：①保护边坡免于水流冲刷导致的水土流失等事故；②保证整个河道生态链的连续并确保河道生态系统的完整；③植物和工程技术手段并行更加具有自然性和稳定性。

四、施工方案

金泽水库某标段库内侧护坡结构为：库高程-2.00～1.65 m（石笼镇脚顶）为1∶5土坡；在高程2.00 m设置10m宽度的平台；高程为2.00～3.50m为1∶5无锈熔接网生态石笼护坡，基层为300 g/m2土工布，其上设置10 cm厚碎石垫层；高程3.50～4.50 m坡面设置三维土工格室。石笼镇脚位于2.0 m平台远离水库侧及1.65 m标高处，断面尺寸为1m×1m。无锈熔接网生态石笼护坡位于标高2.00~3.50 m处。

1.施工流程

生态石笼护坡施工流程如图1所示。

2.材料要求

生态石笼所有石料均采用质地坚硬、完整、强度高、耐风化、具有良好抗水性的岩浆岩块石；石笼填充料内块石粒径控制在8~15cm的占90%以上，并用级配良好的碎石填充。

生态石笼为镀铝锌合金钢丝网，热镀10%铝锌合金石钢丝盐水喷雾试验1000 h以上不得出现红绣，其中镀层的腐蚀量不得大于170 g/m2。网孔为80 mm×115 mm，网丝、绑扎丝直径≥2.20 mm，边丝≥3.15 mm。2.20 mm钢丝 10%锌铝镀层重量≥350 g/m2，镀层铝含量≥10%；3.15 mm钢丝 10%锌铝镀层重量≥520 g/m2，镀层铝含量≥10%。

土工布为无纺土工织物，其中质量参数为：质量300 g/m2，抗拉强度纵向≥550N/5 cm，横向≥550N/5 cm，延伸率（纵横）<90%，垂直渗透系数大于1×10-3cm/s，等效孔径 O90为 0.07~0.2 mm；此外要求此布用双线包缝拼合。土工布应注意现场保管，避免长时间暴露在阳光下，不能划破，铺设平整，松紧度均匀，端部锚着牢固。

图1 生态石笼护坡施工流程图

3.石笼施工步骤

首先整平护坡基面，在基面上铺设土工布；土工布铺设完毕后，在土工布上摊铺10 cm碎石垫层，要求碎石摊铺厚度均匀，无突起部分。在碎石层上绑扎组装石笼，在确保石笼的间隔网片与网身呈90°相交后，进入绑扎、组装石笼工序，用同材质组合丝绑扎，用双股线绞紧。石笼间相邻的上下边框线或折线交接处采用螺旋组合丝绞绕收紧联结，联结成为一整体。采用人工填入填充料块石，外露面整平后，进入石笼封盖施工。在盖片与石笼顶部边框线、盖片与盖片间的相交线，每间隔15 cm处绑扎一道，并将盖片与盖片、盖片与石笼边框线及石笼之间的相交线全部绑扎在一起，使石笼紧密联结成一个整体。

4.施工工艺要求

先由人工完成对坡面进行清理，清除大块颗粒和杂质。再对平整完成的坡面进行边线、高程放样。自下而上铺设石笼时，护坡底边要与石笼镇脚严密靠拢，网片连接采用缝制式连接，上下网片要有连接线进行固定。块石的选择符合设计尺寸要求，石头的摆放要牢固、上面要平，填缝的小石块要大于网眼。完成装石后要进行检测，合格后进行封盖。