浅论格宾石笼在矿区河道中的运用

于志昂

（新疆昌吉方汇水电设计有限公司，新疆 昌吉 831100）

格宾石笼又叫宾格网，是由格宾网片组成网箱，在网箱内填充块体材料而成的具有抗冲、护坡功能的新型材料结构形式[1]，为岸坡植物的生长提供稳定的环境。其实这种技术在2000多年前就形成雏形，参照竹笼和羊圈工艺被李冰父子用于都江堰工程中。现在已经被广泛用于交通、水利、市政、园林、水土保持等工程中，特别因为石笼具有柔韧性，针对有不均匀沉陷的地质环境有着自我调整性能，不易被拉断，有效阻止水土流失和洪水冲刷。

1 工程概况

呼图壁县石梯子西沟煤矿厂区处于东沟河、西沟河之间，煤矿矿区横穿东沟河、西沟河；项目区现状西沟河已防渗衬砌，东沟河上游东沟煤矿段已防渗衬砌，下游段为天然河道，未做任何防护措施。目前，西沟煤矿生产矿道正向东推进，将横跨东沟河，煤层的开采势必会影响地表开裂、下沉，东沟河的河水必然会危及到西沟煤矿的安全生产及工人的生命安全。所以，为了矿井的安全生产和可持续发展，也为了解决地方群众的安全及正常生产生活等一系列问题，对东沟河的治理是迫切的、势在必行的。河道防渗处理后，将大幅度降低因渗水导致采空区塌陷的危险，避免河道发生断流。

石梯子西沟煤矿厂区的东沟河排洪渠工程设计建设总长度为1.185 km，23座渠系建筑物。本工程排洪渠的轴线基本和原河道保持一致，局部进行了截弯取直调整。结合河道天然纵坡并满足排洪渠不冲、不淤的要求，对排洪渠的纵坡进行合理调整。

2 格宾石笼防护工程技术

2.1 导流堤防护形式选择

为将东沟河地表水顺畅的引入排洪渠内，需在东沟河左、右岸修建两段导流堤，全长55 m。其中:左岸段长20 m，右岸段长35 m。导流堤采用格宾石笼护坡形式，格宾石笼厚度50 cm，护坡下设30 cm厚砂砾石防冻垫层，垫层下设复合土工膜（200 g/m2/PE0.5 mm/200 g/m2）进行防渗，土工膜下设20 cm厚黄土保护层。基础临时开挖边坡为1∶1，开挖料回填碾压夯实后相对紧密度不小于0.75，夯土保护层夯实后相对密度不小于0.96。

2.2 排洪渠防护形式选择

排洪渠起点桩号位于河道桩号0+600处，末端位于河道桩号1+785处，排洪渠工程建设内容长度为1.185 km。根据《防洪标准》（GB 50201-2014），按照工矿企业的防护等级及防洪标准，本排洪渠的防洪标准为20年～50年一遇。设计取50年一遇，洪峰流量为34.9 m3/s。对于排洪渠的衬砌形式，根据可使用的当地材料、工程地质、水文地质条件、投资、管理运行等对该排洪渠可采用的2种衬砌结构形式进行定性比选，从中选用最优、最经济防渗型式。两个方案的造价比较见表1。

1）方案一:渠底及边坡采用格宾石笼衬砌（见图1）

排洪渠底部采用50 cm厚格宾石笼衬砌，边坡采用50 cm厚格宾石笼衬砌护坡，为减小河水沿井田开采可能引起地表塌陷、裂隙进入矿井，渠底及边坡下设30 cm厚砂砾石防冻垫层，垫层下设三层20 cm厚黄土保护层，三层黄土保护层中间为两层复合土工膜（200 g/m2/PE0.5 mm/200 g/m2）。

2）方案二:渠底及边坡均采用现浇砼板衬砌（见图2）

排洪渠全断面采用C20F200W6现浇砼板衬砌，渠道底部及边坡砼板厚15 cm，为减小河水沿井田开采可能引起地表塌陷、裂隙进入矿井，渠底及边坡下设30 cm厚砂砾石防冻垫层，垫层下设5 cm厚细砂保护层，细砂保护层下为复合土工膜（200 g/m2/PE0.5 mm/200 g/m2），复合土工膜下为20 cm黄土保护层。

表1 衬砌方案技术经济比较表（桩号0+000～1+185段）

图1 格宾石笼衬砌+复合土工膜防渗典型断面图

图2 现浇砼衬砌+复合土工膜防渗典型断面图

通过上述两个方案的比选，排洪渠桩号0+000～1+185段方案二造价相对低于方案一，施工工艺简单、方便，施工工期短，但是方案二水流流速较高，衬砌形势为刚性材料，断面会随着采空区塌陷而发生断裂，存在安全隐患；方案一衬砌形式为柔性材料，能够适应采空区塌陷而发生地表开裂，本着对工程安全运行的考虑，因此本阶段排洪渠桩号0+000～1+185段横断面防渗方案采用方案一，即全断面采用格宾石笼衬砌防渗方案。

3 施工方法

3.1 格宾石笼材料控制

格宾石笼编制所用的是铝锌钢丝，其抗拉强度、镀锌量和公差范围应该符合国际标准，抗拉强度不小于400 MPa，伸长率不小于12%。所有材料进场之后需要施工单位、监理单位、业主代表一并送检，检测单位由施工方和监理方共同选择，并将检测单位的资质、营业执照及进场质量证明加盖施工单位公章之后，报送监理单位确认。

3.2 基础面处理

渠道开挖采用WY-100型挖掘机挖土，汽车辅助，在监理人员认可渠道开挖后，回填戈壁料垫层，垫层经监理验收合格后，可进行格宾石笼施工，在此项工序完成验收后，进行渠道渠堤的回填，并用人工或推土机进行场地平整和清理。

3.3 复合土工膜铺设

复合土工膜采用两布一膜（200 g/m2/PE0.5 mm/200 g/m2)丙纶长丝复合土工膜。需满足水利部《聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范》（SL/T 231—98）和《土石坝养护修理规程》（SL 210-98）对复合土工膜的各项技术要求。

3.4 格宾石笼施工

格宾石笼施工需遵循《砌体工程施工质量验收规范》（GB 50203-2002）规定的要求。成品格宾石笼应按设计图首先就位后再填充石料，格宾石笼在搬运和填充石料过程中必须小心轻放，不得损坏格宾网铝锌钢丝外表涂层，层与层间的网箱或网箱组宜纵横交错叠砌，上下联结，严禁出现“通缝”。

3.4.1 组装网箱要求

1）组装网箱组或网箱时，网箱的间隔网片与网身应呈90°相交后，才可进行绑扎，组装成长方形或正方形网箱组或网箱。

2）组装网箱组或网箱时，绑扎用的组合丝、水平固定丝必须与网丝（编织网片用的钢丝）同材质。

3）构成网箱的各种网片交接处绑扎应符合以下要求:①间隔网与网身的四处交角各一道组合丝绑扎；②间隔网与网身交接处必须采用绑扎丝连接；③间隔网与网身的相邻框线，必须采用绑扎丝连接。

4）单元网箱间连接绑扎，应符合下列要求:①相邻单元网箱的上下四角各一道组合丝绑扎；②相邻单元网箱的上下框线或折线，必须采用绑扎丝连接；③相邻单元网箱的网片结合面每平米绑扎2处；④有下层网箱的，放置、绑扎上层网箱时，必须与下方网箱面层框线或网片绑扎、连成一体；

5）裸露部位的网箱，必须设置水平固定丝，水平固定丝在每层石料填放、铺平后设置。水平固定丝可以分为两种。一种是八字形拉筋，即水平及垂直间距为25 cm～35 cm，呈八字形向内与边网片或临土面连结并拉紧固定。另一种为前后面对拉筋，拉筋可以呈双股8字型（一般用在挡墙），也可为单根拉筋（一般用在单层护脚）。

6）网箱投放填充料前，为保证网箱裸露面的平整度，应在网箱裸露面绑扎竹竿、木棒、面板等，待填充料施工结束后拆除。

3.4.2 填石要求

1）格宾石笼中填充石料应质地均匀，无裂缝，无风化。填充料的粒径应控制在15 cm～25 cm粒径的达到80%以上，剩余采用级配良好的碎石填充，要求结构体容重必须≥1.80 t/m3。

2）必须依次、均匀、分层地向同层的各箱格内投料，严禁一次性填满单格网箱。填充料施工中，应控制每坯投料厚度在30 cm左右，一般一米高网箱分三、四层投料为宜，水平固定丝在每层石料填放、铺平后设置。

3）网箱外露一侧必须设置水平固定丝，在每层网箱填石高度达到30 cm铺平后设置。水平固定丝呈“八”字形。

4）裸露面的填充料，必须人工砌垒整平，填充料间应相互搭接，需要将石料平整砌垒，保证平整度，以保证外观；网箱迎水侧面选择有大面石摆放，不允许有碎石从网箱侧面漏出及框体散乱的现象；

5）填充料顶面宜适当高出网箱上部表面，宾格石笼建成后顶面高程容许有沉降，容许沉降值不超过10 cm。

最后进行封盖，每层网箱填石完毕后，需要用细碎石对网箱顶部平整度进行修正后方可进行封盖，宜先使用封盖夹固定每端相邻结点后，再加以绑扎。封盖网片与网箱上部边框线、盖片与盖片间的相交线，必须采用绑扎丝连接，封盖与网箱边框相交线，应每相隔25 cm绑扎一道。每层网箱封盖完成后，检查完高程是否符合设计要求后方可进行顶部一层网箱施工。

3 结语

相比于传统的干砌石或砂浆砌石，格宾石笼施工工艺更简单，施工进度快，成本费用低，且不受气候环境和人为因素影响[2]。此技术在堤防工程中很好地保留了河流的原生态结构，达到了生态护岸效果，体现了人与自然和谐相处的生态理念，具有很好的经济、社会和生态效益。在石梯子西沟煤矿厂区的东沟河排洪渠上运用格宾石笼技术有效解决了井下防治水工程安全问题，又很好地保存了地表水用于农业灌溉。