清河防洪工程格宾石笼护岸结构应用

清河防洪工程格宾石笼护岸结构应用由于特殊的地理环境及气候条件，我国北方河流易受水结冰压力作用、流冰撞击、水流冲刷破坏以及护岸材料冻胀等因素影响。

因此，为保证河岸的长效稳定必须选用更加优质的护岸材料，因渗透性能良好多孔生态型护岸可以有效解决以上问题，其中生态网格格宾护岸已广泛应用于水利工程、交通航运和水土保持等领域［1－3］。

为解决传统护岸形式存在的质量控制、结构设计和稳定性差等问题，文章结合抚顺市清原县清河防洪工程现状，提出适用性良好的格宾石笼护岸技术，并进一步探讨了结构性能及其实用效果，为加强河流防洪治理及生态环境保护提供科学指导。

1工程概况1.1工程现状清河是辽河左岸的较大支流，全长159km，流域面积5150k m2，比降1.58‰。

地势特征呈东高西低，东部为低山丘陵区，地势相对陡峭，地面比降大，如发生集中暴雨极易产生急流;西部为平原，地势平坦。

整个流域山地面积占85%，植被较好，上游山地海拔高程400～800m，岩石多露头，山坡较陡，一般在30°～45°。

经现场查勘，河道现存问题如下:①防洪工程标准低、抗冲能力差:为了抵御洪水侵袭，1995～1996年在清河两岸修筑了土坎，由于资金不足，土坎未经碾压压实，且大部分都缺少坡面防护工程。

填筑材料均来源于河道，抗冲能力差，很难抵御洪水的侵袭，汛期时常发生淘刷、脱坡、塌岸现象，2005年、2013年洪水后部分土坎已被冲毁，未被冲毁的土坎也存在老化、风化剥蚀现象，成为防洪安全的隐患。

②河道淤积，岸坎缺少防护:部分挖沙严重河段，河道内砂坑纵横，残砂土堆积杂乱无序，河床底部凸凹不平，枯水期在原有的边滩上形成水坑，水流不畅，而汛期泄洪水流流向紊乱，加速了河流对河底的侵蚀，严重影响河道安全泄洪;此外，河道泥沙淤积较为严重，给防洪安全带来一定的隐患，也影响农田灌溉和排水。

因此，为保护沿岸的农田免受洪涝灾害的威胁，缓解防洪压力，有效解决河流侵蚀冲刷问题，进一步促进河流生态环境保护，必须对该河段实施防洪治理。

文章充分考虑投资成本、施工技术、地基条件、占地面积等因素，最终选择格宾石笼护岸结构，对无坡面防护或防护破损段的土坎、河道冲刷严重的陡坎和侧蚀强烈的浅滩进行治理，护岸工程结合河道走势、历年险情，合理布置平顺护岸23处，总长34857m。

1.2河道护岸技术河道护岸必须满足岸坡稳定性和防洪要求，结合相关资料和实践经验总结出常见的护岸技术及其适用条件［4－8］，如表1所示。

1.3格宾石笼的特点格宾石笼主要是将延性较好的低碳钢丝按机械编制的方式组装而成的六角形格宾网或石笼网，因具有施工迅速便捷、易于维护、透水性好、可变更性强、稳定性和整体性优特点被广泛应用于河道治理工程［9］。

一般地，即使格宾石笼网箱出现局部破坏，通过专用机械编制成的双绞网状结构整体性也不会发生明显改变。

这是因为将全部工程利用适度变形的低碳钢丝连接成一个整体，结构整体无需分缝，即使出现不均匀沉降也不会引起严重问题或出现结构裂缝。

另外，挡墙砌体后填土中的水能够通过填充料内部孔隙排出，将渗入填土中的地表水快速排出，有利于降低墙后地下水压力。

依据工程设计资料，可以先工厂化制成网箱体半成品，再现场定型组装成符合设计要求的网箱，该过程存在施工简便、可机械化操作及受气候条件干扰低等特点，既能确保施工质量又能加快工程进度。

实际工程中，沿着原有的护脚方向，新的格宾石笼护岸工程可以继续安装箱笼，其墙身长度可以任意的延长;在≤地基承载力和墙身受力极限情况下，可以在原墙身上叠砌，考虑工程实际需求适当增大墙高。

为形成独立的立方体，通常沿顺长方向增设隔板网，当网格破坏受水流冲刷立方体内石块被冲走时，这只是一个局部有限的缺口，加之双向交织的铁丝网不易扩展，只要修铺好局部破坏的网格并重新填满石料即可继续使用，所以后期维护较为简便，无需特殊的技术和大型设备，既能节省维修成本又能加快施工进度。

2格宾石笼护岸结构性能实际工程中，合理选择网片和网箱材料是格宾石笼护岸施工及验收的重要依据，这也是保证工程质量的关键环节。

因此，必须测试研究格宾石笼性能，通过不同的方法测试网片及网箱性能。

2.1格宾网片性能1)网片规格。

本工程所使用的格宾网主要是将强度较高的铅丝或铁丝，以双绞的方式编制成网片，对网片规格和材料性能具有较高的要求，如表2所示。

2)网片抗拉试验。

从格宾石笼网片上剪下尺寸1.0m×1.0m的试样，然后利用试验机夹紧铁丝网，保持网片试样的初始特征，并记录初始几何尺寸;设定试验机加载速率为50mm/s，匀速加载直至钢丝出现断裂，记录试样的抗拉强度、断裂方式和伸长率等信息，如表2所示。

结果显示，格宾网片的抗拉强度随着网丝直径和网目尺寸的增加而增强，不同类型网目的伸长率相差不大，总体处于9.0%～13.0%之间。

2.2格宾网箱性能1)网箱规格。

格宾网箱是通过拼接绑扎的方式将网片组装成蜂巢状的箱体结构，然后利用相同材质把数个格宾网箱紧密绑扎连续拼装形成整体，现场将网箱用隔片分隔成间距1m的格室，规格尺寸如表3所示。

3)网箱抗压试验。

对不同规格的网箱利用万能试验机测试抗压强度，试验过程中设定加载速率5mm/min，不断加载直至网箱出现破坏停止试验，记录并计算网箱的峰值强度、承载力峰值、网箱逐渐变形过程、最大裂口长度以及压后压前的周长比，见表3。

结果表明，不同类型网箱的峰值强度能够达到护岸承载力要求。

受压力作用时网箱发生变形，起初网箱变形会对填石发挥一定的调整作用，该过程中网片也会发生相应的变形;随后网片逐渐产生抵抗力，网箱结构更加坚硬，抵抗力达到峰值后填石逐渐破坏并进一步扩大，网丝开始出现单根破裂现象;随着压力的不断增大整个网片出现断裂，内部石块散落，试件无法承受荷载而发生破坏。

2.3格宾石笼施工技术近年来，我国越来越多的河道护岸或支挡防护工程都应用了格宾石笼技术，但由于相关设计和施工规范还不完善，在一定程度上制约了治河工程中格宾石笼技术的推广应用。

因此，文章结合抚顺市清原县清河防洪工程，全面探讨了格宾石笼施工技术［10－12］。

步骤1:施工准备。

正式开工前，施工单位必须做好设计文件会审、施工组织设计变质、施工现场“三通一平”、施工测量及资料复核、建立质量保证体系等各项准备工作。

步骤2:格宾网箱的选择。

根据不同规格的网片、网箱测试结果以及清河防洪工程实际情况，拟选用长2.0 m×宽1.0m×高2.0m(网目100×80mm)、长0.5m×1.0m×2.0m(网目120m×100mm)两种规格的格宾石笼网箱。

采用镀锌铅丝制成厚0.5m或0.m的网箱，控制镀锌量不低于250g/m。

铅丝石笼的扎丝、网丝、边丝直径为2.0mmm、2. 5mm和3.2mm。

主槽深度0.8m，护岸底较主槽顶高出0.5m，典型断面形式如图1所示。

步骤3:石块的选择。

装入的石料质量在一定程度上决定了格宾石笼的耐久性能，填石应符合以下基本要求:填石后孔隙率≤30%、比重≥2.4t/m3、级配良好、质地坚硬、表面干净、无风化现象。

另外，为防止从网箱内散落，一般以网目中心间距的1.0～1.5倍作为填石尺寸。

本工程利用MU40块石作为石笼填充材料，所用块石粒径100～150mm，杂质含量少、耐久性好且强度高，能够达到工程质量要求。

经检测，有80%的块石粒径＞网目尺寸，孔隙率在30%以内。

步骤4:施工控制。

①基面处理:根据施工规范和相应的设计图纸，对基面进行压实处理确保其平整密实度达到工程验收标准。

②土工布铺设:结合实际情况选用规格300g/m2的土工布进行铺设，施工时控制面层不紧绷，土面与土工布接触紧密，搭接时确保线缝无杂物、规则整洁且搭接宽度不低于0.3m，严格按照规范进行铺设施工，经验收合格后才能进行后续施工。

③格宾石笼施工:依据相关施工规范及设计图纸，向格宾石笼生产厂家定制格宾网，折叠运输到现场后拼装隔片和前、后网片等各个构件，网身应与间隔网片成90°，然后绑扎组装成矩形网箱，将组合好的相邻格宾网箱用双股以上的同质镀锌铅丝每隔15～20 cm连接成一个整体。

④块石的填充:完成格宾网组装后填充石块，将抗风化、坚硬、密实的石料用挖掘机投放到格宾网内，经人工或机械整理压实;同时向每个格宾网箱逐层均匀填充石块，每次的填充厚度约20～30cm;最后，对网箱中的缝隙部位用细碎石填充塞满，并保证外部坦露部位的石料美观整齐。

另外，为了保证护岸稳定性，每m2内按正反八字形布设4处水平拉筋，每隔25～30cm 沿高度方向设置一道内向拉筋，以两网目为基准将每一拉筋绞紧。

2.4实用效果分析本工程选择格宾石笼护岸结构，对无坡面防护或防护破损段的土坎、河道冲刷严重的陡坎和侧蚀强烈的浅滩进行治理，结合河道走势、历年险情，该护岸工程合理布置平顺护岸23处。

经对比分析，采用格宾石笼护岸较其它护岸形式可以缩短工期10d，节省投资成本30%，投入使用6个月后，格宾石笼护岸整体稳定性强，效果良好，岸坡形式完好。

因此，格宾石笼护岸技术既达到了河道生态美观要求，还增强了河岸抗冲刷能力，实用效果良好。

3结论通过对比分析和性能测试发现，格宾石笼护岸相较于传统的浆砌石、混凝土硬质护岸能够更好地适应河流环境变化，具有较强的抗变形能力。

将格宾石笼技术应用于抚顺市清原县清河防洪工程，有效解决生态环境差、防洪能力低、投资成本高的问题，有利于促进生态系统与河流系统之间的能量物质交换，改善河流生物多样性，在保证工程质量的同时加快工程进度。

为充分发挥河道治理工程中格宾石笼的功能作用，在实际工程中还需要进一步优化施工方案、选用质量良好的原材料和工艺技术。