中小河流治理中賓格石籠護坡技術研究

鄭 麗

(沈陽市康平縣自然資源保護與行政執法中心，遼寧 康平 110500)

混凝土擋墻、漿砌石擋墻等為傳統的確保中小河流行洪安全的護岸形式，這種護岸具有較高的成本，可對河流的系統循環和生態環境造成一定破壞，從而引發一系列的生態問題。護岸工程應考慮使用要求、施工條件以及地形地質等因素，結合波浪、潮汐、水流特性選用墻式、坡式或其它護岸形式。在滿足防洪與結構安全的條件下，充分利用當地材料選擇生態護岸，以達到美化環境、降低成本和維護水系統循環的要求[1-3]。所以，中小河流治理工程要盡量選用生態護岸形式，在達到防洪要求的基礎上，實現人水和諧、固腳護岸、生態景觀效果和抗沖刷能力顯著增強的目的[4]。

新型生態護坡結構能夠提供一定的景觀觀賞價值，并為生態系統循環創設適宜的條件，這充分體現了水生態文明和人類“返璞歸真、回歸自然”的治理理念。將格賓石籠護坡技術應用于中小河流治理工程，有利于水生植物的生長繁衍、物種多樣性的增加、河流系統與周邊環境的信息交流，以及形成良好的水生態景觀[5-6]。

1 賓石籠護坡技術

1.1 結構形式

格賓石籠護坡以古代筑龍結構為基礎，將符合功能要求的塊體材料填充至網格組成的箱體內，以此形成兼具環境效應、生態效應以及傳統安全性、耐久性的新型柔性結構。

1.2 特點優勢

傳統的剛性結構(如漿砌石、混凝土等)多存在施工質量難以控制、施工速度慢、生態不友好以及無法適應較大地基變形等特點，對此格賓石籠具有以下優勢：

1)生態環保性：格賓石籠結構存在高透水性、高孔隙率的典型特征，水流、土壤與生物之間相互涵養，工程建設對原生物棲息環境的影響較低，本土生物可以較好的生存于建后的環境；同時，坡上植綠能夠有效防治土壤侵蝕，減少對土體的干擾，且充分利用河內塊石，便于就地取材[7]。

2)投資成本低：格賓網、石塊等為構成格賓石籠擋墻的主要工程量，在石料豐富地區相比同類產品其造價更低；此外，人工機械相配合開展大規模施工的格賓網工程，較傳統的剛性結構其施工效率更高，有利于降低人力成本[8]。

3)施工方便：格賓石籠存在施工速度快、操作簡單、抗沖刷能力強等優點，且完工后無需專門的養護。

4)安全可靠：以鋼絲網箱為主體的格賓石籠柔性結構，其具有較強的基礎變形適應性、柔韌性，可以形成有效護坡、固坡的整體透水結構，在一定程度上抵抗沖刷與風浪沖擊。

5)整體性好：采用絞合鋼絲將相鄰雙絞網格連成一體組成的格賓石籠蜂巢狀網格，其連接緊密且整體穩定性較強。

1.3 施工工藝

根據以下流程完成格賓石籠施工，開挖基槽、地基處理、鋪設網墊、測量放線、鋪設格賓網、填充石料、箱體封蓋、植被施工，該過程要配合人工輔助施工，并確保基土的密實度及其質量。為了達到預期的防護效果以及保證石籠網箱牢固的被石塊填充，施工時石籠網的網孔不應超過塊石直徑，否則極易引起塊石掉落、網箱變形坍塌等問題[9-10]。

2 實例應用

文章以遼河蘭家街險工治理工程為例，蘭家街險工位于康平縣兩家子鄉境內，遼河康平段右岸、遼河大斷面L202-L203之間。受近幾年洪水淘刷影響，蘭家街險工發生大面積兌岸嚴重等險情。根據現狀險工存在問題，本工程擬對遼河干流康平段蘭家街險工進行治理，險工治理共計710m， 主要建設內容為新建平順護岸710m，新建石籠丁壩7座。

2.1 方案比選

目前，護岸型式主要有墻式、坡式兩類。由于治理河段比降大，水流流速大，兩岸沖刷岸坎均為直立岸坎，從工程的角度分析，坡式較墻式護岸存在挖填土方量大、工程投資多、整體作業面積大等不利因素；從生態環境角度分析，坡式護岸對現狀地形擾動面大，在挖填土方里相同的前提下，坡式護岸與墻式護岸相比，其工程的永久占地、臨時占地更多。

考慮到遼河康平段比降大、水流流速大的特點，墻式護岸結構型式選取要充分考慮抗沖刷的特點，因此選取固濱籠擋墻、漿砌石擋墻、機織土石籠袋擋墻進行比選，如表1所示。

表1 護岸形式比選

續表1 護岸形式比選

方案一：固濱籠護岸。格賓石籠護岸能夠承受較大的變形而保持穩定，其滲透性良好，能夠有效減少流體靜力造成的損害；此外，節約運輸費用，運輸過程中可以折疊起來，運往施工現場裝配，施工簡便，不需特殊技術；抗惡劣氣候影響、耐腐蝕及抵御自然破壞能力極強，石頭與籠子間隙中的淤泥為植物生長提供有利條件，并與周邊環境有機融合，但對裝填石料有粒徑要求，中部厚度≥15cm，該方案每公里建筑工程投資約56萬元，如圖1所示。

圖1 格賓石籠護岸

方案二：垂直土石籠袋護岸。這種護岸屬于生態工法，其綠化植生及穩定性較鉛絲石籠更好，較好的滲透性可以實現自由排水，能夠減少或排除土壤不穩定的可能；此外，其變形能力或柔軟度較好，可以承受地面沉陷而保證整體安全；本材質的耐久性、抗老化及抗凍性良好，在惡劣環境條件下提高工程的適用性和耐久性；可就地取材，對裝填料無粒徑要求，有利于舒緩河道淤積量、減少土方外運引起的污染，通過搭配綠化植生有可促進人文與自然景觀互動，對改善通水斷面發揮著積極作用，可大幅減少水泥叢林沖擊環境。施工現場組立簡單迅速，可適應偏僻窄道，無須鋪設大型便道，施工對環境沖擊小；另以機械填放填料，快速、安全性高，方案每公里建筑工程投資約87萬元，如圖2所示。

圖2 土石籠袋護岸

方案三：漿砌石墻護岸。漿砌石墻護岸具有整體性好，抗沖抗壓強度高特點，耐久性好，但易產生跨塌，斷裂等破壞，對基礎要求較高，需布設排水孔，對基礎、施工技術、砌筑塊石粒徑、強度要求較高，該方案每公里建筑工程投資約75萬元，如圖3所示。

圖3 漿砌石墻護岸

結合以上方案比較結果以及工程現場實際情況，從工程角度分析固濱籠方案優點較多，抗沖性好，不易產生跨塌、斷裂等破壞，對基礎要求較小、耐久性好、對施工人員要求不高，在河道的上中下游中適用范圍較廣；從改善生態環境角度分析，固濱籠方案都有易于植被生長，因此選擇固濱籠方案。

2.2 參數設計

1)護頂寬度：護頂寬度是指從護坡頂部沿垂直河岸方向向河岸灘延伸的長度。為保證護岸工程安全穩定，護坡與河岸灘應牢固緊密結合。按照《生態格網結構技術規程》要求，確定石籠尺寸。護坡頂高程的確定，當現狀灘頂高程低于5a設計水位時，直接護至岸坡頂部；當現狀灘頂高程高于5a設計水位時，護至5a設計水位上0.5m，同時還應綜合考慮岸坎上下高度關系、布置岸線的防護高度，使工程防護措施更經濟、更合理。

2)護腳寬度確定：無直接計算公式，結合東北地區長期應用經驗，取3-5倍的斜沖的沖刷深度。根據相關規范，按照以下公式確定防護工程產生的沖刷深度：

(1)

式中：α為岸坡與水流流向的交角，°；△hp為局部沖刷深度，m；m為迎水面邊坡系數；d為坡腳處土壤計算粒徑，m；g為重力加速度，m/s2；Vj為水流的局部沖刷流速，m/s，結果如表2所示。

表2 沖刷深度統計表

根據沖刷深的計算結果確定各段護岸護腳的水平防護寬度為5m。綜上分析，工程布置中，河道臨近主槽側的岸坡選定固濱籠方案防護至現狀岸頂。河道臨近右岸管理路側的岸坡選定固濱籠與生態護坡相結合的方案，岸坡防護至常水位(常水位流量選取70m3/s，通過水位流量關系確定常水位為設計河底以上1m)，常水位以上岸坡防護采用生態護坡，防護至現狀岸頂，如圖4所示。

固濱籠擋墻背水側鋪設400g/m2的土工布進行反濾，固濱籠擋墻基礎下設100mm砂墊層，固濱籠網箱單體規格為2.0m×1.0m×1.0m，網箱沿水流方向上每隔1.0m設置一道隔片。網箱采用機械編制網籠，網孔尺寸130mm×150mm。護腳防護型式采用綠濱墊水平防護，水平防護寬度為5m。綠濱墊水平防護網箱單體規格分別為5.0m×2.0m×0.45m，網箱沿水流方向上每隔1.0m設置一道隔片，下設400g/m2的土工布進行反濾、100mm砂墊層。

圖4 岸坡防護橫斷面圖

2.3 施工要求

1)降排水施工：結合工程實際，雖然將治理河段采用圍堰阻水，但是建設過程中仍存在積水的問題，為有效防止因人為干擾致使地基承載力不符合要求的情況，基礎開挖過程中就要處理好降排水問題。

2)錯峰搭接：在土工布鋪設完成后，采用人工鋪設石籠網，人工選石、修石、砌筑、填縫、找平及封口；石料由石料場購進，場內運輸采用膠輪車。石籠網為熱鍍鋅低碳鋼絲涂塑成品，由廠家直接購進，人工進行網箱內塊石砌筑及封口，要求塊石砌筑整齊、密實，錯縫無通縫。

3)生態網箱：網箱隔網為單層，隔網沿長度方向布置，間距1.0m。網片網孔為13cm×15cm，采用鋅-5%鋁-混合稀土合金鋼絲，網面鋼絲直徑2.5mm，邊絲直徑3.0mm，扎絲直徑2.2mm；鋼絲直徑2.2m、2.5m、3.0m鍍層重量≥215g/m2、230g/m2、245g/m2。

4)外觀要求：格賓石籠砌體要符合外露面平整美觀、線性設計合理等要求，特別注意曲線段的施工控制以保證線形美觀。

5) 苗木栽植：選用適合當地生長的灌木品種紫穗槐，人工進行挖樹坑、栽植、澆水、覆土保墑、清理雜物等工作，加強養護，提高成活率，為保證植草綠化面積及效果，應及時補植，并做好防病害處理。

3 結 論

格賓石籠具有生態環保、適應性強、便于施工、經濟合理等優點，在生態環境保護、防洪安全等工程中發揮著巨大作用，且符合水生態文明建設以及人們對水清、岸綠、景美、河暢的景觀要求。工程實際中，格賓石籠規格尺寸的設計應充分考慮不同地質、地形條件，充分利用當地材料及減少投資成本。

遼河蘭家街險工治理工程的實施有效的控制了河勢，有利于加大河道行洪斷面，平順河勢，確保了水文斷面所監測和收集水文數據及成果準確性、合理性；同時，有利于防護兩岸耕地、林地、植被灘地岸坎，保護生物多樣性的植被緩沖帶不被侵蝕，為減少水土流失、防止河床沖刷，穩定河流流域內良好的生態系統奠定堅實基礎。