晋江河口泉州海域是比较典型的半日潮, 河口至金鸡桥闸为感潮段, 每天均有两次潮水涨落。低水驳岸近主河道,受潮水影响较大。在工程区取 1 组地表水和钻孔取 2 组地下水进行水质分析试验, 评价环境水对混凝土腐蚀情况。结果表明: 地表水具分解类溶出中等腐蚀; 分解类一般酸性型中等腐蚀。地下水具分解类一般酸性型弱~ 中等腐蚀, 分解类溶出型中等腐蚀; 分解类酸性型弱~ 中等腐蚀。
表面经防蚀处理的低碳钢丝用机械编织成双铰六角形柔性金属网格 ( 即格宾网) , 再将金属网绑扎成不同结构和尺寸, 相互连接成网垫, 填入适当石块, 石间筑土, 填石筑土时人工移植当地草皮, 并撒草籽, 然后绑扎盖网, 形成石垫整体护面, 即格宾网生物护坡。当带土球的植被根系经石间土进入坡体后, 植被、石垫与土坡三者形成一个刚柔两性的 / 板块0, 既可以抵抗坡面外水冲刷, 又可以排除内水, 且能适应一定位移。起连结的格宾网与植被根系共同发挥作用,可绿化环境, 保持水土。
格宾网生物护坡主要特点如下: ¹ 透水性好: 能排水固结, 有利于山坡和岸滩的稳定和水土保持, 阻止由流体静力造成的损害。 º整体性好: 组装成各种形状, 连成一个整体, 无结构缝, 适应变形, 整体结构有延展性; 抗水流冲刷, 能承受最大水流速度达 6 m/ s。 »耐腐蚀: 经表面防蚀处理的低碳钢丝经久耐用, 能抵抗任何浸蚀。¼ 经济适用,施工方便: 可因地制宜地利用当地石料资源, 不用水、水泥、模板和电力。½ 生态环境保护: 石缝间长出绿色植被,满足水土保持、消声敛光、绿化美化环境的要求。¾ 施工进度快: 可多组同时施工, 平行、流水作业。
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表 1 低水驳岸护坡处理方案比较 |
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护坡方案 |
工程环境适应性 |
经济性 |
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C15混凝土预制块 |
根据一期低水驳岸环境影响评价报告书, 混凝土对水下微生物的生存 |
每延长米造价为 2 |
080 |
元 |
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M 715 浆砌条石 |
环境不利; 自河口至金鸡桥闸为感潮段, 水质对混凝土具有腐蚀作 |
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用; 整体稳定性差, 遇位移易发生连锁反应 |
每延长米造价为 1 |
760 |
元 |
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格宾网生物护坡 |
不会对环境造成破坏; 金属网对晋江水质有抗腐蚀作用; 具有较好的 |
每延长米造价为 2 210 |
元 |
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稳定性, 能适应一定的位移, 抗冲刷和塌坡能力强 |
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图 1 荀江桥至浮桥低水驳岸断面图
表层为粉质粘土, 层厚约 3 m, 其下为中砂。根据边坡稳定计算结果 ( 抗滑稳定安全系数为 1138) 及一期工程的实际经验, 低水驳岸结构型式采用护坡式, 设计坡度为 1B215, 护脚高程 01 5 m, 护岸顶高程 415 m。
由于本工程为景观工程, 护坡型式选用三种方案 ( C15 混凝土预制块护坡、M 71 5 浆砌条石护坡和格宾网生物护坡) , 从工程环境适应性和经济性进行对比, 结果见表 1。
从预算结果看, M 71 5 浆砌条石护坡最低, C15 混凝土预制块护坡次之, 格宾网生物护坡价格最贵。综合考虑工程区所处位置环境地质水文条件, 要求低水驳岸护坡整体稳定性好, 抗冲刷和塌坡能力强, 且具有抗腐蚀能力, 最后选择采用格宾网生物护坡型式。
5、低水驳岸格宾网生物护坡的设计与施工：
5.1.1、设计要求：
低水驳岸设计坡比为 1B21 5, 护脚高程 015 m, 护岸顶高程 415 m。护坡采用厚 01 25 m 的格宾网生物护坡结构,下铺厚 01 20 m 的砂碎石垫层及规格为 350 g/ m2 的反滤土工布; 护脚采用 C20 钢筋混凝土结构, 宽 11 0 m, 厚 01 5 m, 护脚下施打长 41 0 m、纵向间距 11 0 m 的木桩; 护脚外采用抛石顶宽 21 0 m, 外侧坡比为 1B210, 抛石面采用厚 01 45 m 的格宾网护坡 ( 格宾网采用网目为 60 mm @ 80 mm, 网丝 21 2mm, 框丝 310 mm, 扎丝 21 2 mm) 。如图 1 所示。
5.1.2、低水驳岸基础处理：
( 1) 抛石基础施工: 采用 5 t 自卸汽车以端进法向前延伸立抛, 根据施工分段进行放样, 按横向由低往高、纵向由外到内的原则抛投。抛填石料块重为 20~ 40 kg, 抛投时大小搭配。抛石体达到预定断面, 并经碾压初步稳定后, 按设计轮廓将抛石体整理成型。
( 2) 护脚基础施工: 把经防腐处理的、桩长 41 0 m, 尾径 01 14 m 的松木桩按照施工放样的打桩位置每隔 110 m 放一根, 并用挖掘机施打至设计顶高程。施打过程中遇抛石时, 根据探明的范围、深度、宽度,打桩位置作适当调整。按照施工图纸完成C20钢筋混凝土护脚。
513 护脚以上格宾网生物护坡施工
( 1) 护脚以上的边坡按设计边坡坡度修整夯实, 使边坡密实、平整、稳定。在护坡上铺上 350 g / m
2 的反滤土工布, 土工布一端压入钢筋
混凝土护脚 013 m, 另一端沿着平整好的护坡往上横向铺开, 并按设计要求完成相邻土工布的搭接。在土工布上铺设 012 m 厚的砂碎石垫层。
( 2) 将格宾网运至施工现场后, 在靠近安装位置的平整场地上打开, 置于平实的地面, 压平多余的折痕, 并避免损伤护垫和网线保护层。用绑扎丝将前后面板、底板、隔板组装成长 310 m、宽 11 0 m、厚 01 25 m 的矩形护垫, 同时每隔 8 cm 高度在前面板与后面板间加装绑缚钢筋, 以增强牢固性及面墙的平整性。
( 3) 相邻护垫组的上下四角以双股组合丝连接, 上下框线或折线, 每间隔 25 cm 绑扎一道, 并使用螺旋固定丝绞绕收紧联结, 组成单元护垫组结构。将组装好的空格宾单元结构网箱组从护脚往护岸顶方向安装在已处理完毕的护坡上,将其联结在一起, 用螺旋固定丝搅扰收紧, 使其连成一体。顺水流方向从下游往上游将单元结构网箱组按上述方式组装完毕。
( 4) 把吊车安装在护岸上, 将准备好的大小为100~ 200 mm 的不易风化的硬质岩石头装在漏斗型吊斗中, 用吊车辅以人工填充格宾网。填充时, 同时均匀地向一组格宾网垫的各网格内填入石料。石料先填充一半高度, 人工将块石摆放整齐, 用细石填缝密实, 再填充另一半, 保证箱体内填充料达到较高的密实度。填充石料容重均 \1170 t/ m
3 , 填充石料顶面高出加筋格宾表面 30 mm, 以利于石头自然沉降。
( 5) 裸露的填充石料表面用人工砌垒整平, 让石料间相互搭接。用拉筋保持护垫形状规整, 拉筋间距为 300 mm。石块填充完毕, 利用单元网盖将护垫加盖, 拉到位并与前板、侧板及隔板绞合在一起, 整齐护垫边缘, 绑扎边框线。
( 6) 护垫施工完毕后, 在护坡上撒上适合本地土壤气候条件、耐潮湿、根系发达、生命力强的草种。
5.1.4、护脚以下格宾网护坡施工：
( 1) 格宾网护垫的预制: 在靠近低水驳岸护脚位置的平整场地上按连续缠绕法组装长 210 m、宽 110 m、厚 0145 m 的矩形格宾护垫, 按要求填充石料。砌垒时, 在上面四个角各预留一个小孔供吊装钢丝绳穿过。用网盖将护垫加盖, 用连续缠绕法将边框固定, 整齐护垫边缘。
( 2) 起吊架的加工制作: 到专门加工厂用 8 号槽钢焊接一个 2 m @ 1 m 的矩形架子, 在四个角上各焊上一个吊钩,并将矩形架子对角线用两根经加工处理的槽钢对焊后与矩形架子四角底部焊接, 对角线交点将作为起吊点。把 4 条长 3 m、5 12 的钢丝绳的一端捻制固定在四个角上, 并在捻制位置用钢丝绳夹夹紧加固, 另一端用同样的方法捻制成一个小吊圈, 形成一个完整的吊架, 供格宾网护垫吊装使用。
( 3) 吊装前的准备工作: 由于本工程位于晋江下游感潮河段, 每日均有两次潮水涨落。施工期间, 荀江桥下最低潮水位为- 01 75 m, 而平均潮位远大于低水驳岸抛石基础护脚高程 01 5 m。施工时, 先向运行管理单位咨询潮涨潮落具体时间, 以便安排施工时间。根据现场施工特点和条件, 选择采用船吊机组辅以人工进行吊装。
( 4) 格宾网护垫的吊装和铺设: 将起吊架四个角上的 4 根带小吊圈的钢丝绳从预制好的格宾网护垫四个角的预留孔穿过, 分别将小吊圈挂在起吊架的吊钩上。用船吊机组将预制好的格宾护垫吊到船上, 运到施工区。固定船吊机组, 将格宾网护垫吊到护脚平台并紧靠 C20 钢筋混凝土护脚放下。用人工把起吊架上的小吊圈从吊钩里挑出, 格宾网护垫脱离起吊架, 安放在指定位置。用同样方法吊第二块, 紧靠第一块, 将这两个格宾网护垫用连续缠绕法固定连接。依此办法, 沿着护脚外往河床铺设。当铺装水下的护坡时, 吊装方法不变, 但必须对格宾网护垫安放位置进行定位。定位采用 4 根竹竿, 前 2 根放在已安装完毕的格宾网护垫的下端两个角, 另 2 根按照护坡坡比及护垫面积大小定位。格宾网护垫放在四根竹竿之间, 以保证安装位置准确不移位。依此办法, 沿河床方向铺设。铺设完毕后, 雇佣当地水性良好的人员潜入水中, 对相邻格宾护垫按间隔 25 cm 绑扎一道, 并使用螺旋固定丝绞绕收紧联结。再用同样的施工方法由下游往上游方向将格宾网护坡连成一片。护坡不做处理, 让自然的泥土充填其间。
6、护坡处理效果：
由于泉州为台风多发地区, 而晋江属于山区河流, 较大洪水多由持续时间短而强度大的暴雨造成。工程场地地层由海积土与河流冲洪积所构成, 护脚基础易被冲刷削弱, 从而使护坡坍塌、损坏。晋江南岸荀江桥头至浮桥段经格宾网生物护坡处理的低水驳岸经过 2009 年汛期洪水的考验, 驳岸护底和护坡均未被冲刷破坏。洪水过后, 等潮水退至最低水位时, 对护脚以下的格宾网护坡进行检查, 未发现护坡遭破坏, 也未发现金属网生锈断裂, 护坡处理效果较佳; 水中悬移物和淤泥已沉淀在格宾网石头空隙中。护脚以上护坡的植物根系通过石块间的泥土扎入边坡, 生长良好, 并恢复原有的生态环境, 使河岸得到有效的永久保护, 满足水土保持和绿化美化环境的需要。
从经济投资比较, 格宾网生物护坡比其它形式护坡单位投资增加超过 15% 左右。主要是本次施工工程量少, 而格宾网本省没有生产厂家, 单价比较高。若今后能够大面积采购, 可降低金属网的价格。另外, 通过优化设计 ( 如减少护垫的厚度等) 和其它工程措施, 可降低整体单价。
7、结语：
目前, 我省水利工程和河道整治建设护坡处理方式基本采用传统的浆砌石和混凝土的刚性结构, 常因施工技术、材料质量、季节变化、地基变化等原因开裂坍塌, 从而增加后期运行管理费用。格宾网生物护坡融工程结构与生态环保于一体, 在建设开发中兼顾保护自然, 恢复原有的生态环境。由于它的易结合性, 可提供各种各样的结构造型设计, 满足不同区域的景观要求, 同时可结合植草皮及种花等形成绿色的护坡, 对于美化城市景观及改善环境具有社会和环境效益。还可以进行工厂化制作出半成品, 施工现场仅需组装定型, 灌充填料, 操作简便, 尤其是受气候因素干扰小, 适宜于机械化施工。与传统的的浆砌石和混凝土结构相比, 格宾网生物护坡具有明显的结构优势、环保优势和成本优势。
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