铅丝笼石在童子坝河上游段坡式护岸中的应用

何培福

摘 要：铅丝笼石以其生态环保、耐蚀耐气候、工艺简单、适应变形能力强的特点，广泛用于坡面防护中。本研究针对童子坝河上游段河面较宽、河道内卵石含量较大的特点，按照就地取材、便于施工的原则，将该段河道防洪堤布置为铅丝笼石坡式护岸结构，将坡面铅丝笼石厚度优化为0.4 m，通过划分结构单元、作业仓面，采取挖掘机水平、垂直运输卵石自下而上逐仓作业的施工方法，加快了施工进度，取得了较好的效果。铅丝笼石坡式护岸符合河道治理生态护岸的理念，对保护农村生态环境作用较好，此种做法可在农村河道中推广使用。

关键词：铅丝笼石;坡式护岸;设计施工;应用

中图分类号：TV861     文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2022）9-0075-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.09.016

Application of Lead Wire Gabion in Slope Revetment in the Upper Reaches of Tongziba River

HE Peifu

（Water Bureau of Minle County， Minle 734500， China）

Abstract： In this study， we used cast lead wire cage for slope protection， it is because of its ecological and environmental protection， corrosion resistance and climate resistance， simple process and strong adaptability to deformation. According to the characteristics of wide river surface and large pebble content in the upper reaches of Tongziba River， according to the principle of local material selection and easy construction， the flood control embankment of this section of the river is arranged as a slope-type revetment structure with lead-cage stone， and the thickness of lead-cage stone on the slope is optimized to 0.4 m. By dividing the structural unit and the working warehouse surface， the construction method of horizontal and vertical transportation of pebbles from bottom to top by excavator is adopted， which accelerates the construction progress and achieves good results. Lead wire cage stone slope revetment is in line with the concept of river ecological revetment， and has a good effect on the protection of rural ecological environment. This method can be popularized in rural rivers.

Keywords： lead wire cage; slope revetment; design and construction; application

0 引言

中小河流治理中，農村河段防洪标准低，保护对象大多为两岸农田，防洪堤通常采用混凝土现浇坡式护岸结构形式。其坡脚部位受到水流冲刷引起河床下切，造成基础悬空，坡面板受重力作用而拉裂破坏，损毁后的混凝土结构体修复难度较大，给运行管理带来诸多不便。铅丝笼石为柔性结构体，适应变形能力较强，作为坡式护岸的护砌材料使用，因其坡面粗糙，与河床砂砾石结合较好，摩阻力较大，可克服坡脚受水流冲刷引起的河床下切。另外，铅丝笼石护岸空隙多，可固定水力淤积和风力尘土，为植物生长创造环境条件，符合生态护岸治理理念，对保护农村生态环境起到一定的积极作用。基于此，本研究以甘肃省民乐县童子坝河为例，因地制宜，采用铅丝笼石对河道坡式护岸进行了加固治理，取得了较好效果，该工程方案可为同类河道治理提供借鉴。

1 工程概况

童子坝河位于民乐县东部，河道流向自南向北，出山口扁都口以下河长65 km，属黑河水系。其上游段翟寨子水库以南河道长15 km，形态为摇摆型河流。该段河道主流偏向岸边，对岸边冲刷下切较为严重。该河段属于农村河道，防洪标准为10 a一遇，洪水流量为97.2 m3/s。为了保护岸边生态林地，设计在左岸布置防洪堤1.96 km，形式为坡式护岸，采用砂砾石填筑堤身，铅丝笼石护坡结构形式见图1。该工程于2018年5月开工建设，当年7月完工。完工后即经受了洪水考验，通过洪水最大流量为80 m3/s，历时2.5 h，在该状态下，铅丝笼石护岸整体完好，防洪效果明显[1-2]。

2 治理河段的特点

该段河道河面宽度60～85 m，河床基本保持原生态，除散布有个别取料坑外，人为扰动较轻。河床表层分布有大量的卵石，粒径15～30 cm，采集较为方便。其下游广泛分布着第四系全新统冲洪积砂卵砾石（Q4），经采料坑揭露，层厚为6～10 m，青灰色，干燥，结构中密～密实，局部夹有中粗砂或粉细砂的薄层透镜体。经取样试验，卵石含量为37%，依据试验资料结合经验综合确定地基允许承载力为250～300 kPa，变形模量为20～25 MPa，工程地质条件良好。

3 铅丝笼石护岸设计

根据因地制宜、就地取材、经济合理的原则，结合堤段所处位置、河道现状、工程地质、建筑材料、施工条件、工程造价等因素综合确定防洪堤为坡式护岸铅丝笼填卵石结构[3]。

3.1 堤身设计

堤身采用河道内砂砾石夯填，填筑标准为相对密度大于0.6，压实干密度不小于2.05 g/cm3。设计堤顶宽为3.0 m，深泓线以上堤身高度为1.5 m，深泓线以下基础埋深为1.8 m。迎水面坡比为1∶2，背水面坡比为1∶1.25。

3.2 护坡设计

护坡由基座、坡体和封顶三部分组成，为了便于作业、质量控制、形体把控、维修，沿堤线每3.0 m设置一个结构单元，每个单元为一个结构体。

3.2.1 仓面划分。为了增加铅丝笼填石的稳定性和整体性，根据护坡各部位形体尺寸将其布置为多个仓面，填石后将其上下侧、左右侧、上下面连接牢固。基座划分为3个仓面、坡面划分为18个仓面、封顶划分为3个仓面（见图2）。

3.2.2 部位尺寸。为了便于基座、坡体和封顶笼体整体连接，设计基座宽度为1.5 m，厚度为0.45 m;单元坡体宽度为3.0 m，长度为6.37 m，厚度为0.4 m;封顶宽度为0.6 m，厚度为0.45 m，具体如图2所示。

3.2.3 铅丝笼填石。填石均采用直径为15～30 cm大小的卵石填充。为了尽量减小安装的网片受填石冲击变形，要求先将大的卵石人工码放在箱体四周，而后再填中间卵石。卵石要求质地坚硬，无风化。

3.3 铅丝笼规格

铅丝笼为平置于精平后基面上的六面体，每个结构单元的基座、坡面、封顶等部位均将笼体布置为蜂巢格箱体。

3.3.1 箱体规格。

①基座规格。每个单元的基座划分为相同的3格箱体，每格箱体规格尺寸：长×宽×高为1.50 m×1.00 m×0.45 m。

②坡面规格。每个单元的坡面划分为厚度均为0.4 m的12格箱体。其最下层和最上层箱体均为棱台体，最下层箱体底面规格为1.57 m×1.00 m，顶面规格为1.37 m×1.00 m;最上层箱体底面规格为0.8 m×1.0 m，顶面规格为1.0 m×1.0 m;中间层箱体顶面和底面规格尺寸：长×宽为1.0 m×1.0 m。

③封顶规格。每个单元的封顶划分为相同的3格箱体，每格箱体规格尺寸：长×宽×高为1.00 m×0.60 m×0.45 m。

3.3.2 网片规格。网片选用六边形拧花网片，材质为锌-5%铝-混合稀土合金钢丝，网孔尺寸为100 mm×120 mm，网丝线径为2.7 mm、四周边丝线径为3.4 mm、绑丝线径为2.2 mm。要求网片四周必须用边丝连接，网片规格尺寸以边丝间距离为准。

4 铅丝笼石护岸施工

4.1 施工准备

按照设计堤线放样堤线桩，根据设计堤顶宽度、高度尺寸和边坡系数计算放样坡脚桩并留出堤基整平的富裕宽度，要求两侧富裕宽度不小于0.5 m。

4.2 堤基整平

按照放样边线划定的清基范围进行堤基整平，先将堤基内的杂物、树根清理干净，然后采用挖掘机将堤基开挖整平，振动碾压实至设计基面高程。要求压实堤基干密度不小于2.1 g/cm3，堤基承载力不小于300 kN/cm3。

4.3 堤身填筑

堤身填筑料就地取材，在离堤线20 m外的河道内按划定的宽度和取料深度开挖砂砾石，采用装载机取料运输上堤、摊铺，然后在保证含水量适宜的条件下采用振动碾逐层压实，直至达到堤顶设计高程。要求砂砾石压实干密度不小于2.1 g/cm3，横向内外填筑宽度方向富裕度不小于0.5 m，保证堤身刷坡整平后的坡面稳定、密实。

4.4 堤身刷坡

按照设计坡比，采用挖掘机先将护砌坡面自上而下粗刷整平，并预留15 cm厚坡面，待基础开挖结束后，连同基础部位开挖坡面采用人工细刷至设计坡面。要求整平后的坡面无凸石，且凸凹处不大于3 cm，保证铅丝笼网片铺设平整，填石厚度均匀。

4.5 基础开挖

待坡面粗刷后便开始基础开挖作业，采用挖掘机按照基础开挖尺寸一次开槽至基底高程，然后再将槽两侧的边坡开挖至设计坡度，保证边坡稳定，防止基槽坍塌。要求基底整平后采用蛙式打夯机将基底夯实，保证铅丝笼石不发生竖向变形。

4.6 铅丝笼安装

根据设计的箱体网片尺寸，以沿堤线每3 m划分的结构单元为一个作业面，在整好的基底、坡面和封顶部位自下而上一次性将箱体底片铺设完毕，然后依次将基座、坡面和封顶部位的箱体侧片按照便于施工的原则依次安装，绑扎牢固，待填石结束后将顶片覆盖。要求侧片安装垂直底片，且绑扎牢固不变形。

4.7 铅丝笼填石

按照基座—护坡—封顶的作业顺序进行铅丝笼填石。填石采用河道内就近采集的卵石用挖掘机挖运入仓，人工找平。每个作业单元的铅丝笼填石先从基座开始，基座填石结束后，先将基座顶片铺设，并与底片、侧片用铅丝连接牢固，使基座首先成为一个整体;待基座施工完备后再自下而上逐仓进行坡面填石，直至坡顶仓面填石结束，覆盖顶片，并用铅丝将顶片、底片和侧片连接牢固;最后将封顶侧片安装、填石，人工整平后覆盖顶片。要求铅丝笼石面平、线直、厚度均匀、箱体间连接牢固[4]。

4.8 基础回填

根据项目划分的单元工程，箱体顶片覆盖绑扎验收合格后，即可进行基础回填。将开挖出的基槽砂砾石采用装载机铲运入槽，一次性回填至河床面，回填时专人指挥，防止坡面受到碾压造成箱体变形、断丝，保证铅丝笼的完整性[5]。

5 注意事項

①为了便于维修，将沿堤线划分的每个单元作为一个独立的结构体，相邻单元间不做连接。如果中间单元遭到破坏，可将受损单元铅丝笼拆除维修，不影响上下游单元。

②单元内石笼网片连接使用组合丝绑扎，必须是双股线绞紧5纽，绑扎间距不大于15 cm。

③箱体侧片安装后，在底片上梅花形布置预先绑扎连接顶片的连接丝，连接不少于3处，填石后顶片与隔片的所有相交线均进行绑扎，以固定铅丝笼规格尺寸。

④为防止铅丝笼走样变形，填石入仓时采取人工作业，先将大的卵石码放在四周，然后将较小的卵石填在中间。

6 效果分析

铅丝笼石护岸为柔性结构体，填石就地取材，箱体构造简单，安装方便，适应变形能力较强。铅丝笼石护岸工程完工后的当年8月30日，河道内洪水流量达到了80 m3/s，接近设计洪水流量，历时2.5 h。洪水过后检查，铅丝笼石护岸整体完好，变形较小，极易受到冲刷的坡脚处落淤较多，沿坡脚分布均匀（见图3）。在相同运行条件下，混凝土现浇坡式护岸的堤段，其坡脚部位回填砂砾石被水流冲刷下切较深，有的部位基底露出，基础悬空，面板遭到拉裂破坏。从两种结构护岸来看，铅丝笼石护岸效果更好[6-10]。

7 结语

铅丝笼石护岸在童子坝河上游段河道治理中应用是可行的，既可满足河道运行防护要求，又能适应今后水流摇摆造成岸边冲刷的进一步变化。设计中将铅丝笼石沿堤线方向每3 m划分为一个结构单元，并将基座、坡面和封顶连为一个完整结构体，增强了抵抗水流冲刷的能力，同时又将结构单元设为独立体，便于受损破坏后的维修。施工过程中因填石为挖掘机运输入笼、人工整平，质量易于控制，施工现场可采用多个作业面同时施工，加快施工进度。

参考文献：

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[3] 王燕燕.鉛丝笼丁坝群合理间距试验研究[D].石河子：石河子大学，2014.

[4] 陈鹏.黑河高台湿地段防洪治理堤防选型研究[J].甘肃水利水电技术，2019，55（2）：56-59.

[5] 徐小亮.丁溪河工程防洪堤结构型式选择的探讨[J].黑龙江水利科技，2020，48（9）：124-126.

[6] 侯黎黎，万柳明，梁建林.黄河防汛抢险铅丝笼稳定性分析及对策[J].水电能源科学，2020，38（3）：125-128.

[7] 曹德君，潘俊，朱春光.关于长江新济洲河道整治工程的效果分析及思考[J].水利建设与管理，2021，41（10）：41-45.

[8] 李虹瑾.头屯河水力筛网多重分沙装置原理及效益分析[J].水利建设与管理，2021，41（9）：17-22.

[9] 闫大杰.铅丝笼块石在黑河河道治理工程中的应用[J].甘肃农业，2015（16）：41-42.

[10] 王武军.浅谈铅丝笼块石护岸在黑河河道治理工程中的应用[J].中国水运（下半月），2014（4）：283-284，287.