賓格網石籠在壩后消能工中的應用

侯冠華

蕪湖市搏翔水利工程設計咨詢有限公司 安徽 蕪湖 241000

1 引言

大壩的壩后消能工一般有消力池(護坦)、海漫、防沖槽三部分組成[1]。其中,海漫的作用是消除水流余能,調整流速分布,均勻的擴散出池水流,使之與天然河道的水流狀態接近,以保障河床免受沖刷。海漫的構造材料要有一定的柔性、透水性、且表面粗糙利于消能。賓格網石籠是用鍍鋅鋼絲或鋁鋅合金鋼絲等材料編制成網箱狀,內部填充石料組裝形成柔性、透水的整體結構,目前,多用于邊坡防護及水土保持等工程。根據海漫的構造要求及賓格網石籠的特點來看,兩者具有共通性。本文通過分析賓格網石籠應用于海漫的適用性[2],并結合南陵縣弋江鎮青弋江透水壩工程實例,提出賓格網石籠應用于海漫的適用條件。為大流量、砂石河床的海漫設計提供可參考的意見。

2 賓格網石籠應用于海漫的適用性分析

2.1 適用特性的分析 常規的海漫是一種剛性結構,構成材料一般為干砌石或漿砌石,厚度以0.3～0.6m居多。賓格石籠網具有以下特性,使其能夠代替常規材料用于海漫:

(1)良好的柔性體。鋼絲網箱結構通常做成六角網孔結構,該結構在受擠壓或內部石料坍塌等情況下能夠適應變形而不發生內料散溢。

(2)強透水性。網箱內填充的石料孔隙率大,透水性良好。

(3)表面糙率大。以塊石作為填料,通過塊石不規則表面及粒徑的級配調整能夠有效增大表面糙率。

(4)整體性良好。塊石材料被鋼絲網約束,具有更強的抗沖刷能力。即使箱體變形,只要填充的石料塊徑大于網箱孔徑,石料也不會因沖刷流失。網箱之間通過鋼絲繩拴結,因此具有很好的整體性。

2.2 與常規海漫施工難易程度比較 干砌石結構由于粘結性差,單個塊石粒徑要求大,且施工主要靠人工手擺,難度大,周期長;漿砌石結構添加了水泥漿液,需要凝固期,且漿砌石結構本身透水性不好,一般需增設排水孔,工藝流程相對復雜,增大了施工難度。賓格網箱尺寸可根據設計要求定制,網箱體在工廠加工成半成品,在現場組裝,填充石料后蓋網栓結即可,施工快捷方便。受環境、天氣影響小;可局部帶水作業,對現場的適應性強。

2.3 工程實例中的成本比較 南陵縣弋江鎮青弋江透水壩工程在方案設計階段進行過造價對比。根據水利概算定額,利用當時的人工、材料價格計算(塊石考慮就地取材),干砌塊石海漫單價為205元/m3,賓格網石籠為275元/m3,漿砌塊石為332元/m3。

就成本上來講,漿砌塊石海漫由于需要制備砌筑砂漿,以及其本身施工工藝的復雜性導致其單價最高。干砌塊石單價雖然最低,但本工程特點是下泄流量大、河床基礎為砂石層,根據地區經驗,臨近工程鋪筑的塊石料極易沖刷流失,因此,干砌塊石并不適用于本工程。相較而言,賓格網可折疊起來運輸,在工地現場裝配。石料等固體填充物可就地取材,對充填材料要求標準不高,石料、混凝土塊狀料填充均可。賓格網石籠造價低于漿砌石價格,在本工程中具有顯著的優勢。

3 理論分析計算及結構尺寸確定

賓格網的結構要求:單個賓格網尺寸為2000×1000×1000mm(長×寬×高),網孔規格為80×100mm;格賓籠網為五絞六邊形網,網材采用高熱鍍鋅鋁合金低碳鋼絲。填充料必須是堅固密實、耐風化好的石料,網箱內填充石直徑不小于12cm,每塊石頭質量不小于5kg,70%以上宜采用大于30 kg的塊石,嚴禁使用風化石。間相鄰的上下框線及四角必須用組合絲或綁絲綁扎,間隔250mm。網箱細部結構尺寸見圖1。

圖1 賓格網箱結構圖

4 運行情況分析及處理

通過實地考察,南陵縣弋江鎮青弋江透水壩工程在工程竣工后,其賓格網石籠海漫已經通過了4個汛期的考驗,未出現沖刷破壞現象,運行情況良好。

由于賓格石籠表面采用鋼絲網,其特有的絞絲網形狀導致水草、河道垃圾等易附著在鋼絲上,并且,由于本工程壩后部分常年無水,只有汛期短暫過水,附著的河道垃圾影響工程形象,給后期管理增加了難度。處理方法是在汛后將曬干的垃圾集中外運處置,每年投入人員1～2人,運輸機械1輛,時間為一天,估算每年的處理費用在1千元左右。

由此可見,賓格網石籠在本工程中應用合理且效果很好,雖然每年需增加管理費用于河道清障,但管理費用很少,且多出的管理費并非類似工程所必須的,只不過是本工程特有的工況所決定的。

5 結語

通過上文分析可知,在大流量、砂石河床條件下,針對壩后的海漫消能設施設計,采用傳統砌石結構和賓格網石籠結構進行對比,認為采用賓格網石籠結構具有明顯優勢。其特點體現在穩定性好、抵御破壞能力強、塑性變形能力大、施工簡便及消能防護效果好等。同時,在類似工程設計中,應該注意賓格網表面容易附著河道垃圾,在深水河道中影響不大,但在淺流區或常年干枯的河道應該考慮增加河道清理等后期管理費用。