鉛絲籠石在童子壩河上游段坡式護(hù)岸中的應(yīng)用

何培福

摘 要：鉛絲籠石以其生態(tài)環(huán)保、耐蝕耐氣候、工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)變形能力強(qiáng)的特點(diǎn)，廣泛用于坡面防護(hù)中。本研究針對(duì)童子壩河上游段河面較寬、河道內(nèi)卵石含量較大的特點(diǎn)，按照就地取材、便于施工的原則，將該段河道防洪堤布置為鉛絲籠石坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)，將坡面鉛絲籠石厚度優(yōu)化為0.4 m，通過(guò)劃分結(jié)構(gòu)單元、作業(yè)倉(cāng)面，采取挖掘機(jī)水平、垂直運(yùn)輸卵石自下而上逐倉(cāng)作業(yè)的施工方法，加快了施工進(jìn)度，取得了較好的效果。鉛絲籠石坡式護(hù)岸符合河道治理生態(tài)護(hù)岸的理念，對(duì)保護(hù)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境作用較好，此種做法可在農(nóng)村河道中推廣使用。

關(guān)鍵詞：鉛絲籠石;坡式護(hù)岸;設(shè)計(jì)施工;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TV861 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：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(nóng)村河段防洪標(biāo)準(zhǔn)低，保護(hù)對(duì)象大多為兩岸農(nóng)田，防洪堤通常采用混凝土現(xiàn)澆坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式。其坡腳部位受到水流沖刷引起河床下切，造成基礎(chǔ)懸空，坡面板受重力作用而拉裂破壞，損毀后的混凝土結(jié)構(gòu)體修復(fù)難度較大，給運(yùn)行管理帶來(lái)諸多不便。鉛絲籠石為柔性結(jié)構(gòu)體，適應(yīng)變形能力較強(qiáng)，作為坡式護(hù)岸的護(hù)砌材料使用，因其坡面粗糙，與河床砂礫石結(jié)合較好，摩阻力較大，可克服坡腳受水流沖刷引起的河床下切。另外，鉛絲籠石護(hù)岸空隙多，可固定水力淤積和風(fēng)力塵土，為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造環(huán)境條件，符合生態(tài)護(hù)岸治理理念，對(duì)保護(hù)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境起到一定的積極作用。基于此，本研究以甘肅省民樂(lè)縣童子壩河為例，因地制宜，采用鉛絲籠石對(duì)河道坡式護(hù)岸進(jìn)行了加固治理，取得了較好效果，該工程方案可為同類河道治理提供借鑒。

1 工程概況

童子壩河位于民樂(lè)縣東部，河道流向自南向北，出山口扁都口以下河長(zhǎng)65 km，屬黑河水系。其上游段翟寨子水庫(kù)以南河道長(zhǎng)15 km，形態(tài)為搖擺型河流。該段河道主流偏向岸邊，對(duì)岸邊沖刷下切較為嚴(yán)重。該河段屬于農(nóng)村河道，防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇，洪水流量為97.2 m3/s。為了保護(hù)岸邊生態(tài)林地，設(shè)計(jì)在左岸布置防洪堤1.96 km，形式為坡式護(hù)岸，采用砂礫石填筑堤身，鉛絲籠石護(hù)坡結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖1。該工程于2018年5月開(kāi)工建設(shè)，當(dāng)年7月完工。完工后即經(jīng)受了洪水考驗(yàn)，通過(guò)洪水最大流量為80 m3/s，歷時(shí)2.5 h，在該狀態(tài)下，鉛絲籠石護(hù)岸整體完好，防洪效果明顯[1-2]。

2 治理河段的特點(diǎn)

該段河道河面寬度60～85 m，河床基本保持原生態(tài)，除散布有個(gè)別取料坑外，人為擾動(dòng)較輕。河床表層分布有大量的卵石，粒徑15～30 cm，采集較為方便。其下游廣泛分布著第四系全新統(tǒng)沖洪積砂卵礫石（Q4），經(jīng)采料坑揭露，層厚為6～10 m，青灰色，干燥，結(jié)構(gòu)中密～密實(shí)，局部夾有中粗砂或粉細(xì)砂的薄層透鏡體。經(jīng)取樣試驗(yàn)，卵石含量為37%，依據(jù)試驗(yàn)資料結(jié)合經(jīng)驗(yàn)綜合確定地基允許承載力為250～300 kPa，變形模量為20～25 MPa，工程地質(zhì)條件良好。

3 鉛絲籠石護(hù)岸設(shè)計(jì)

根據(jù)因地制宜、就地取材、經(jīng)濟(jì)合理的原則，結(jié)合堤段所處位置、河道現(xiàn)狀、工程地質(zhì)、建筑材料、施工條件、工程造價(jià)等因素綜合確定防洪堤為坡式護(hù)岸鉛絲籠填卵石結(jié)構(gòu)[3]。

3.1 堤身設(shè)計(jì)

堤身采用河道內(nèi)砂礫石夯填，填筑標(biāo)準(zhǔn)為相對(duì)密度大于0.6，壓實(shí)干密度不小于2.05 g/cm3。設(shè)計(jì)堤頂寬為3.0 m，深泓線以上堤身高度為1.5 m，深泓線以下基礎(chǔ)埋深為1.8 m。迎水面坡比為1∶2，背水面坡比為1∶1.25。

3.2 護(hù)坡設(shè)計(jì)

護(hù)坡由基座、坡體和封頂三部分組成，為了便于作業(yè)、質(zhì)量控制、形體把控、維修，沿堤線每3.0 m設(shè)置一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)單元為一個(gè)結(jié)構(gòu)體。

3.2.1 倉(cāng)面劃分。為了增加鉛絲籠填石的穩(wěn)定性和整體性，根據(jù)護(hù)坡各部位形體尺寸將其布置為多個(gè)倉(cāng)面，填石后將其上下側(cè)、左右側(cè)、上下面連接牢固。基座劃分為3個(gè)倉(cāng)面、坡面劃分為18個(gè)倉(cāng)面、封頂劃分為3個(gè)倉(cāng)面（見(jiàn)圖2）。

3.2.2 部位尺寸。為了便于基座、坡體和封頂籠體整體連接，設(shè)計(jì)基座寬度為1.5 m，厚度為0.45 m;單元坡體寬度為3.0 m，長(zhǎng)度為6.37 m，厚度為0.4 m;封頂寬度為0.6 m，厚度為0.45 m，具體如圖2所示。

3.2.3 鉛絲籠填石。填石均采用直徑為15～30 cm大小的卵石填充。為了盡量減小安裝的網(wǎng)片受填石沖擊變形，要求先將大的卵石人工碼放在箱體四周，而后再填中間卵石。卵石要求質(zhì)地堅(jiān)硬，無(wú)風(fēng)化。

3.3 鉛絲籠規(guī)格

鉛絲籠為平置于精平后基面上的六面體，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元的基座、坡面、封頂?shù)炔课痪鶎⒒\體布置為蜂巢格箱體。

3.3.1 箱體規(guī)格。

①基座規(guī)格。每個(gè)單元的基座劃分為相同的3格箱體，每格箱體規(guī)格尺寸：長(zhǎng)×寬×高為1.50 m×1.00 m×0.45 m。

②坡面規(guī)格。每個(gè)單元的坡面劃分為厚度均為0.4 m的12格箱體。其最下層和最上層箱體均為棱臺(tái)體，最下層箱體底面規(guī)格為1.57 m×1.00 m，頂面規(guī)格為1.37 m×1.00 m;最上層箱體底面規(guī)格為0.8 m×1.0 m，頂面規(guī)格為1.0 m×1.0 m;中間層箱體頂面和底面規(guī)格尺寸：長(zhǎng)×寬為1.0 m×1.0 m。

③封頂規(guī)格。每個(gè)單元的封頂劃分為相同的3格箱體，每格箱體規(guī)格尺寸：長(zhǎng)×寬×高為1.00 m×0.60 m×0.45 m。

3.3.2 網(wǎng)片規(guī)格。網(wǎng)片選用六邊形擰花網(wǎng)片，材質(zhì)為鋅-5%鋁-混合稀土合金鋼絲，網(wǎng)孔尺寸為100 mm×120 mm，網(wǎng)絲線徑為2.7 mm、四周邊絲線徑為3.4 mm、綁絲線徑為2.2 mm。要求網(wǎng)片四周必須用邊絲連接，網(wǎng)片規(guī)格尺寸以邊絲間距離為準(zhǔn)。

4 鉛絲籠石護(hù)岸施工

4.1 施工準(zhǔn)備

按照設(shè)計(jì)堤線放樣堤線樁，根據(jù)設(shè)計(jì)堤頂寬度、高度尺寸和邊坡系數(shù)計(jì)算放樣坡腳樁并留出堤基整平的富裕寬度，要求兩側(cè)富裕寬度不小于0.5 m。

4.2 堤基整平

按照放樣邊線劃定的清基范圍進(jìn)行堤基整平，先將堤基內(nèi)的雜物、樹(shù)根清理干凈，然后采用挖掘機(jī)將堤基開(kāi)挖整平，振動(dòng)碾壓實(shí)至設(shè)計(jì)基面高程。要求壓實(shí)堤基干密度不小于2.1 g/cm3，堤基承載力不小于300 kN/cm3。

4.3 堤身填筑

堤身填筑料就地取材，在離堤線20 m外的河道內(nèi)按劃定的寬度和取料深度開(kāi)挖砂礫石，采用裝載機(jī)取料運(yùn)輸上堤、攤鋪，然后在保證含水量適宜的條件下采用振動(dòng)碾逐層壓實(shí)，直至達(dá)到堤頂設(shè)計(jì)高程。要求砂礫石壓實(shí)干密度不小于2.1 g/cm3，橫向內(nèi)外填筑寬度方向富裕度不小于0.5 m，保證堤身刷坡整平后的坡面穩(wěn)定、密實(shí)。

4.4 堤身刷坡

按照設(shè)計(jì)坡比，采用挖掘機(jī)先將護(hù)砌坡面自上而下粗刷整平，并預(yù)留15 cm厚坡面，待基礎(chǔ)開(kāi)挖結(jié)束后，連同基礎(chǔ)部位開(kāi)挖坡面采用人工細(xì)刷至設(shè)計(jì)坡面。要求整平后的坡面無(wú)凸石，且凸凹處不大于3 cm，保證鉛絲籠網(wǎng)片鋪設(shè)平整，填石厚度均勻。

4.5 基礎(chǔ)開(kāi)挖

待坡面粗刷后便開(kāi)始基礎(chǔ)開(kāi)挖作業(yè)，采用挖掘機(jī)按照基礎(chǔ)開(kāi)挖尺寸一次開(kāi)槽至基底高程，然后再將槽兩側(cè)的邊坡開(kāi)挖至設(shè)計(jì)坡度，保證邊坡穩(wěn)定，防止基槽坍塌。要求基底整平后采用蛙式打夯機(jī)將基底夯實(shí)，保證鉛絲籠石不發(fā)生豎向變形。

4.6 鉛絲籠安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)的箱體網(wǎng)片尺寸，以沿堤線每3 m劃分的結(jié)構(gòu)單元為一個(gè)作業(yè)面，在整好的基底、坡面和封頂部位自下而上一次性將箱體底片鋪設(shè)完畢，然后依次將基座、坡面和封頂部位的箱體側(cè)片按照便于施工的原則依次安裝，綁扎牢固，待填石結(jié)束后將頂片覆蓋。要求側(cè)片安裝垂直底片，且綁扎牢固不變形。

4.7 鉛絲籠填石

按照基座—護(hù)坡—封頂?shù)淖鳂I(yè)順序進(jìn)行鉛絲籠填石。填石采用河道內(nèi)就近采集的卵石用挖掘機(jī)挖運(yùn)入倉(cāng)，人工找平。每個(gè)作業(yè)單元的鉛絲籠填石先從基座開(kāi)始，基座填石結(jié)束后，先將基座頂片鋪設(shè)，并與底片、側(cè)片用鉛絲連接牢固，使基座首先成為一個(gè)整體;待基座施工完備后再自下而上逐倉(cāng)進(jìn)行坡面填石，直至坡頂倉(cāng)面填石結(jié)束，覆蓋頂片，并用鉛絲將頂片、底片和側(cè)片連接牢固;最后將封頂側(cè)片安裝、填石，人工整平后覆蓋頂片。要求鉛絲籠石面平、線直、厚度均勻、箱體間連接牢固[4]。

4.8 基礎(chǔ)回填

根據(jù)項(xiàng)目劃分的單元工程，箱體頂片覆蓋綁扎驗(yàn)收合格后，即可進(jìn)行基礎(chǔ)回填。將開(kāi)挖出的基槽砂礫石采用裝載機(jī)鏟運(yùn)入槽，一次性回填至河床面，回填時(shí)專人指揮，防止坡面受到碾壓造成箱體變形、斷絲，保證鉛絲籠的完整性[5]。

5 注意事項(xiàng)

①為了便于維修，將沿堤線劃分的每個(gè)單元作為一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體，相鄰單元間不做連接。如果中間單元遭到破壞，可將受損單元鉛絲籠拆除維修，不影響上下游單元。

②單元內(nèi)石籠網(wǎng)片連接使用組合絲綁扎，必須是雙股線絞緊5紐，綁扎間距不大于15 cm。

③箱體側(cè)片安裝后，在底片上梅花形布置預(yù)先綁扎連接頂片的連接絲，連接不少于3處，填石后頂片與隔片的所有相交線均進(jìn)行綁扎，以固定鉛絲籠規(guī)格尺寸。

④為防止鉛絲籠走樣變形，填石入倉(cāng)時(shí)采取人工作業(yè)，先將大的卵石碼放在四周，然后將較小的卵石填在中間。

6 效果分析

鉛絲籠石護(hù)岸為柔性結(jié)構(gòu)體，填石就地取材，箱體構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝方便，適應(yīng)變形能力較強(qiáng)。鉛絲籠石護(hù)岸工程完工后的當(dāng)年8月30日，河道內(nèi)洪水流量達(dá)到了80 m3/s，接近設(shè)計(jì)洪水流量，歷時(shí)2.5 h。洪水過(guò)后檢查，鉛絲籠石護(hù)岸整體完好，變形較小，極易受到?jīng)_刷的坡腳處落淤較多，沿坡腳分布均勻（見(jiàn)圖3）。在相同運(yùn)行條件下，混凝土現(xiàn)澆坡式護(hù)岸的堤段，其坡腳部位回填砂礫石被水流沖刷下切較深，有的部位基底露出，基礎(chǔ)懸空，面板遭到拉裂破壞。從兩種結(jié)構(gòu)護(hù)岸來(lái)看，鉛絲籠石護(hù)岸效果更好[6-10]。

7 結(jié)語(yǔ)

鉛絲籠石護(hù)岸在童子壩河上游段河道治理中應(yīng)用是可行的，既可滿足河道運(yùn)行防護(hù)要求，又能適應(yīng)今后水流搖擺造成岸邊沖刷的進(jìn)一步變化。設(shè)計(jì)中將鉛絲籠石沿堤線方向每3 m劃分為一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，并將基座、坡面和封頂連為一個(gè)完整結(jié)構(gòu)體，增強(qiáng)了抵抗水流沖刷的能力，同時(shí)又將結(jié)構(gòu)單元設(shè)為獨(dú)立體，便于受損破壞后的維修。施工過(guò)程中因填石為挖掘機(jī)運(yùn)輸入籠、人工整平，質(zhì)量易于控制，施工現(xiàn)場(chǎng)可采用多個(gè)作業(yè)面同時(shí)施工，加快施工進(jìn)度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王桂貞，王振.鉛絲籠丁壩水毀原因綜合分析及防治措施[J].山東水利，2018（7）：31-32.

[2] 修建輝，陳琦.河道治理防洪堤工程堤身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].珠江水運(yùn)，2020（7）：95-96.

[3] 王燕燕.鉛絲籠丁壩群合理間距試驗(yàn)研究[D].石河子：石河子大學(xué)，2014.

[4] 陳鵬.黑河高臺(tái)濕地段防洪治理堤防選型研究[J].甘肅水利水電技術(shù)，2019，55（2）：56-59.

[5] 徐小亮.丁溪河工程防洪堤結(jié)構(gòu)型式選擇的探討[J].黑龍江水利科技，2020，48（9）：124-126.

[6] 侯黎黎，萬(wàn)柳明，梁建林.黃河防汛搶險(xiǎn)鉛絲籠穩(wěn)定性分析及對(duì)策[J].水電能源科學(xué)，2020，38（3）：125-128.

[7] 曹德君，潘俊，朱春光.關(guān)于長(zhǎng)江新濟(jì)洲河道整治工程的效果分析及思考[J].水利建設(shè)與管理，2021，41（10）：41-45.

[8] 李虹瑾.頭屯河水力篩網(wǎng)多重分沙裝置原理及效益分析[J].水利建設(shè)與管理，2021，41（9）：17-22.

[9] 閆大杰.鉛絲籠塊石在黑河河道治理工程中的應(yīng)用[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2015（16）：41-42.

[10] 王武軍.淺談鉛絲籠塊石護(hù)岸在黑河河道治理工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2014（4）：283-284，287.