生态石笼护脚水下定投工法

程晓明，周阜军，潘栋飞，陶琛杰，张振花，徐天馨，张绍华

（1.江苏盐城水利建设有限公司，224056，盐城；2.江苏省宜兴市水利局，214200，宜兴；3.江苏省无锡市河湖治理和水资源管理中心，214000，无锡；4.安徽省广德市水利局，242200，广德；5.江苏省无锡金利达生态科技股份有限公司，214000，无锡）

生态石笼结构作为新工艺、新技术、新材料的新型生态结构，近年已成功在水利工程中应用。 但生态石笼护脚水下施工缺少相应规范标准，有必要对生态石笼水下施工技术、工法进行研究。

一、特点及适用范围

1.工艺特点

（1）施工易操作、速度快、工期短、成本低

当基底开挖平整完成后生态石笼即可进行施工， 无须施工围堰；事先岸上或船上组装好石笼, 然后吊车吊装安放就位, 或者用船运至预定地点抛置就位；无须电力供应，无熟练的技术工人也能现场施工，减少了围堰施工环节，可缩短工期；可因地制宜选用各种块石、 卵石或混凝土块，与填筑围堰后抽水进行干法施工方法相比，投资成本大大降低。

（2）适应性能好

石笼网柔性好、强度高，成网后适应变形的能力极强， 还不易被拉断。 当地基的土层发生沉降、 松动等不良现象时， 网体自身的柔性能随之适度微调， 网线交错拉紧，网内块石受力挤压， 整体结构不因地基土层变化而破坏， 与刚性结构相比，无沉降缝、温度缝、伸缩缝等硬性指标的要求， 更具安全稳定性，对于高冲刷形成的沉降变形其适应性更好。

（3）生态性能好

采用镁合金保护层的格宾网，可设计与自然环境协调的颜色，还能增强网的耐久性。 笼体内块石料之间的缝隙会被泥土充填（人工或自然），植物的根系可以通过石料之间的泥土深深扎入边坡，从而使工程措施与植被措施结合得更紧密，形成柔性的整体护面，满足水土保持和绿化环境的需要，也利于植被的恢复。

（4）抗冲性能强

当波浪冲击堤防护脚时，石笼网块石的空隙可起到消浪、消能的作用,可减少风浪对护坡的破坏力度。 石笼中的块石，因其自重的作用，与表土紧紧相贴；特别是表土浸水后，部分块石在其自重的长期作用下，渐渐沉入土层，可减少河水对堤防护脚基底土的冲刷，从而有效保护堤防护脚土层不被破坏。 由于石笼内块石受到笼体的约束形成整体， 笼体整体重量大，相比传统的抛石护脚防护，抗冲刷能力更强。

2.适用范围

该工法适用于水利水电、 交通、市政等工程中以下情况：①河道、湖泊堤防高冲刷部位护脚； ②沿海堤防低冲刷部位护脚； ③其他堤防坡脚防护。

二、工艺流程及操作要点

1.施工工艺流程

根据现场的水文和地理情况，结合生态石笼护脚的设计意图、石笼的结构特点、干法施工工艺及相关规范和标准， 确定施工工艺流程如下：基面水下开挖整理→石笼护脚定位放样→土工布铺设→笼体陆上拼装→石笼装箱填石→石笼水下定点抛投→石笼质量水下检查。

2.操作要点

（1）基面水下开挖整理

施工前清基（原则上按照现状地形清除块石、淤泥等杂物），清基宽度应超出抛石基面宽度不小于50 cm。

（2）土工布铺设

基面开挖验收合格后，先将土工布用滚铺法摊放在堤防护坡面上，先检查土工布是否有漏洞、 破损等缺陷， 然后每25 m 进行剪割作为一个铺设幅面。 沿纵向分段进行铺设、固定,按事先设置的控制点进行拉铺，拉铺到位后，用钢管进行固定（同时作为护脚定位控制线）。 土工布幅面采用手持式工业缝纫机接缝，搭接长度不小于30 cm， 铺设的土工布应在当天全部用石笼抛投覆盖。

（3）石笼护脚定位放样

利用固定土工布的钢钎放出生态石笼抛石护脚施工定位控制线，控制线采用直径50 mm 钢管（间距2 m）打入滩面， 定位控制线距设计护脚位置偏差不大于10 cm，在土工布铺设与生态石笼抛投时由此控制外侧线型。

（4）石笼陆上拼装

石笼网运到工地后，人工将网片展开拼装成型，避免损坏笼体和网线表面涂层。 边板和箱体、隔片间的连接采用直径3.0 mm 扣环（与网丝同质）固定，扣环间距≤200 mm。 箱体填充的块石用自卸车运至施工现场，经监理查验合格后分批堆放至临时堆料场，堆放时要保证场地平整与排水通畅。

（5）填充料装填

块石装填在岸上进行，先在施工区域内选择一处平地放置启闭型抛斗， 在抛斗内摆放事先拼装好的笼体。生态石笼石料采用小型挖掘机进行装箱，65 cm 高的箱体石料分为两层填充，上层采用人工配合码平。 填充石料宜高出网箱约10 cm， 空隙处以小块石填充，结束后再将顶部网片封盖固定。 笼体（包括笼盖）采用双绞钢丝绑扎连接， 专用工具机械绑扎，笼盖纵向部分和笼体绑扎间距小于25 cm。 石笼孔隙率不大于30%，采用重量控制，按照块石密度乘以70%计算，装填好的单个石笼不小于1.7 t。

（6）生态石笼抛投

生态石笼装填结束检查合格后进行抛投，要注意起吊、就位、抛投过程的质量控制。

（7）生态石笼质量水下检查

石笼抛投完成后，潜水员水下检查石笼间距、护脚范围位置、抛投后增厚值等指标。

三、质量要求

本工法遵照《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL 176—2007）《水利工程施工质量检验评定规范》（DB 32／T 2334.1—2013）《生态格网结构技术规程》（CECS 353:2013）要求执行。

1.质量标准

①生态石笼产品型号规格见表1。

表1 生态石笼产品型号规格

②土工布。 反滤土工织物采用300 g/m2无纺长丝土工布，质量标准应符合GB/T 17639—1998 标准。

③石块。 生态石笼填充石料粒径宜介于15～20 cm 之间，不在外表面的填料可允许有15%的石料超出该范围。 外观检查块石具有耐久性好、不易碎、无风化迹象。

2.质量控制要求

（1）生态石笼

①生态石笼成捆运到工地后，要在靠近安装位置的平整场地上打开，避免损坏笼体和网线表面涂层。

②石笼的几何尺寸、安装平面位置、高程均要符合设计要求。

③石笼网片端部与边丝的连接处，需采用专用机器将网面钢丝翻边缠绕在边丝上≥2 圈， 不能采用手工收边。

④施工时边板和箱体、隔片间的连接采用直径3.0 mm 的扣环（与网丝同质）固定，扣环间距≤200 mm。

（2）土工布搭接与铺设

①在现场进行土工布缝合， 所有缝合必须连续进行。在缝合前，土工布必须重叠最少150 mm，最小缝针距离织边（材料暴露的边缘）至少25 mm。用于缝合的线应为最小张力超过60 N的树脂材料，并有与土工布相当或超出的抗化学腐蚀和抗紫外线能力。 土工布上的“漏针”必须重新缝合。

②将土工布用滚铺法摊放在堤防护坡面上， 检查土工布是否有漏洞、 破损等缺陷后每25 m 进行剪割作为一个铺设幅面。 沿纵向分段按事先设置控制点进行水上拉铺、固定。

③拉铺到位后对土工布的一端用钢管进行锚固，然后将卷材沿堤防向拉伸， 再用装填好的石笼逐个拋投，利用石笼自重压住土工布。 铺设的土工布应在当天全部用石笼抛投覆盖。

④检查宽度是否合适，搭接处应平整、松紧适度。

（3）基面开挖整理

土工布铺设前用定位桩船配挖掘机进行水下清基平整，按照现状地形清除块石、淤泥等杂物，并用铲斗背面刮平基底，清基宽度应超出抛石基面宽度不小于50 cm。

（4）石料填充

①石料填充密实稳固，填充石料时，认真细心操作，要轻搬轻放，禁止乱抛乱砸，以免损坏笼（或垫）体和网线表面上的防腐涂层。

②护坡底边线、 顶边线要顺直、整齐。

（5）抛石

①定位要准确， 要根据测量人员给出的位置准确定位， 定位船内外八字锚要拉紧，防止定位船有大的摆动。

②为便于网格方量控制，所选用料大小要基本一致。

③力求抛石位置准确，抛石覆盖均匀。

④抛石量要足，施工中实行三方（业主、监理和施工单位）共同验收制度，并检查验收核实，认真做好记录，严禁漏抛和少抛。

⑤检测控制， 每个网格除满足设计量外，每抛完一组应进行一次检测，将检测结果与抛投前测量成果进行比较， 抛投厚度及均匀度是否达到设计要求。 发现漏抛、 少抛要及时进行补抛， 确保每个网格实际抛投体积与网格设计抛投量控制在0～+10%范围内。

3.质量检测要求

根据生态石笼护脚水下定点抛投的施工工艺及设计要求，结合《水利工程施工质量检验与评定规范》（DB32/T 2334.1—2013）的相关规定，编制了对应的工序质量、单元工程质量评定标准。

①石笼防冲体滩面基槽开挖设计图纸要求在原状滩面上进行开挖，主要有清除杂质、开挖基槽尺寸与平整度三项内容，根据《水利工程施工质 量 检 验 与 评 定 规 范》 （DB32/T 2334.1—2013）要求制定标准。

②石笼防冲体制备工序质量评定标准（见表2）。

表2 石笼防冲体制备工序质量评定

③石笼防冲体抛投工序质量评定标准（见表3）。

表3 石笼防冲体抛投工序质量评定

四、应用实例

生态石笼护脚水下定点抛投施工技术2020 年4 月在江苏省环太湖大堤剩余工程宜兴段施工1 标中实际应用。 生态石笼护脚施工位置在太湖大堤堤防护岸加固沿线坡脚， 目的是为了防止地基受到冲刷而影响堤防护岸稳定， 石笼规格为2.4 m×0.6 m×0.65 m， 下面均铺设一层300 g/m2无纺长丝土工布。 生态石笼护脚均在常水位以下。 该工程于同年6 月完工， 经过汛期的考验，堤防护岸稳定。目前水生植物生长茂盛， 堤防堤脚冲刷得到了有效控制，滩岸种植芦苇、茭草等水生植物进一步净化了太湖水质， 工程取得了良好的经济效益、 环境效益和生态效益。

生态石笼护脚水下定点抛投施工工法， 具有方便流水作业施工、缩短工期、提高工效等特点，可替代传统的抛石护脚、 围堰干法施工等工艺，具有十分广阔的应用前景。 ■