生態格網石籠在水下施工的方法

閆 玲，趙寶連

(牡丹江市水務科學研究院，黑龍江 牡丹江 157000)

1 工程概況

寧安市護岸位于黑龍江省寧安市南的夾心島，牡丹江在島兩側流過。夾心島村 85戶，人口 352人，全島面積1.1 km2，耕地0.85 km2，護岸工程總長2.1 km。

2 水文氣象

牡丹江為松花江第二大支流，發源于長白山牡丹嶺，全長725 km。河道平均比降1.39‰，流域總面積37 600 km2。市區段江道長度20 km，比降0.5‰，行洪寬度300～400 m，主槽寬80～150 m。

市區多年平均降水量536.5 mm，多年平均氣溫3.5℃，最高氣溫37.5℃，最低氣溫-35.1℃，最大凍深1.8 m。

3 江段地形地貌及地質

寧安市護岸位于牡丹江中游段，距寧安市市政府1 km。城區地形呈東南高、西北低。地面坡度2% ～10%，海拔高程為246～253 m。牡丹江由東南向西北橫穿市區，市區形成依山傍水、得天獨厚、風景優美的自然環境。

寧安市城區屬于剝蝕丘陵與山間河谷平原地貌，可劃分為河漫灘地，一級階地、二級階地和剝蝕丘陵。

岸邊上部為低液限粉土，厚度較穩定，滲透系數1.02×10-4cm/s～1.48×10-6cm/s一般厚 0.7～4.5 m。10+100～11+000段為牡丹江古河床，黏土厚度較薄為0.7～0.8 m，中部夾級配不良細砂透鏡體黃色稍密，厚0.4～3 m。成份以石英長石為主，下部為級配良好礫石，密實～中密，礫石磨園度較好，厚1.5～3.5 m，成份為花崗閃長巖類巖石，基巖為細砂巖。

4 護岸工程設計

4.1 護岸結構形式選擇

由于夾心島四面環水，島上作物全部為蔬菜大棚，蔬菜大棚多數靠近江岸，江岸邊坡均在1.1左右，牡丹江主河道也靠近岸邊，要保護耕地及蔬菜大棚的安全，必須修建護岸工程。

目前傳統的護坡工程有:混凝土護坡、漿砌石護坡、干砌石護坡等結構形式，由于主流靠近河岸，無倫采用何種結構形式護岸，基礎施工時都需要打圍堰方能施工。夾心島沿岸下河床質為粗粒砂及卵石，河床坡度緩，穩定性好，滿足承載力要求，為加快施工進度，節約資金，本次設計經多方案比選，采用生態格網石龍結構基礎。

4.2 堤岸沖刷深度計算

選擇CS02、CS07這2個斷面進行計算，CS02、CS07斷面水流平行于岸坡，計算公式為:

式中:hb為局部沖刷深度，從水面起算，m，;hp為沖刷處的水深，以近似設計水位最大深度代替，m;Vcp為平均流速;V允為河床上允許不沖流速;n一般取1/4。計算結果見表1。

表1 護岸固腳處沖刷深度表 m

4.3 護岸穩定計算

護岸的結構型式為有鎮腳的坡式護岸，穩定計算包括計算在自重及外荷作用下發生通過堤與地基整體剪切破壞的穩定性和計算鎮腳的穩定，包括抗滑穩定和抗傾覆穩定，計算時要考慮最大沖刷深度的影響。

整體穩定計算公式為:

鎮腳穩定計算公式為:

式中:v，φ為填土的重度和內磨擦角;δ為土與墻背磨擦角;β為填土表面與水平線坡角;k為主動土壓力系數;q為均布荷載;h0為外荷代土高度;H為墻背填土高度，m。

計算結果見表2。

表2 鎮腳穩定計算表

根據以上計算確定護岸的結構，新建護岸采用生態格網石籠，格網石籠在水下3.0 m，河床下1.5 m，格網石籠寬5 m。

5 護岸工程水下施工

5.1 施工石料

5.1.1 石料

塊石料必須質地堅硬、新鮮、完整，塊石厚度宜＞20 cm，長厚比≤3，不得使用有尖角或薄邊的石料，石料飽和極限抗壓強度＞40 Mpa，軟化系數應＞0.85。塊石供應先經試驗，確定其符合設計及規范要求，經監理確認合格后，方可選用。杜絕風化石、水解、碎石等不合格的石料。

5.1.2 生態格網質量檢查、計量與組裝

1)生態格網的檢查:生態格網到達工地指定地點后，在監理單位監理工程師在場的情況下，對生態格網尺寸(含網目)核查，對檢查合格的生態格網進行計量。施工中監理工程師和項目部質檢人員可隨機抽樣測量。

2)生態格網結構組裝:按照生態格網技術說明進行格網結構組裝，生態格網組裝同陸地施工。

3)吊裝生態格網的用具安裝，在裝填前要對吊裝用具進行安裝，安裝時要求各吊環分布均勻，避免吊裝時局部受力過大。對組裝完畢的生態格網進行填裝石料，采用機械填裝，填裝完畢進行封蓋，等待吊裝。

5.2 施工技術要求

1)施工隊伍進入現場后，要先了解施工條件及周圍環境，在全面仔細閱讀設計圖紙的基礎上開始施工，并合理安排好各項工作的施工順序，避免施工干擾，做好施工筆記。

2)根據施工作業區域對施工區段劃分，水下吊裝施工的關鍵是合理劃分施工區段，根據工程施工的經驗，結合當地水文地質資料具體情況分析，可將施工區段劃分為10 m(垂直水流方向)×20 m(順水流方向)的標準網格，每個標準網格再分為上、下兩個半區進行作業，不足10 m寬度的吊裝區可劃分為定寬的區段進行施工，根據設計圖紙每個區域的厚度以及施工前水下地形測量成果，計算出每個網格應吊裝生態格網的數量，編制施工檔位圖。

3)在吊裝區附近的岸邊，根據建設單位提供的控制點，采用前方交會或后方交會的方法在岸上測設一點，由此點放出施工基線。根據測設的已知點設立一條平行于吊裝區長度方向正基線。在基線上根據各施工區段的長度劃分放出各基線樁。由基線樁上測設出各斷面方向樁，方向樁應垂直于吊裝區長度方向。

測量放樣放出的基線樁與方向樁應與定位吊車通視良好。利用測設點作控制點，采用極坐標法放出基線樁和方向樁。

4)施工吊車定位的方法為:①吊車選用:設備狀況良好，并配有專業操作人員。②吊車定位準確、牢固。③生態格網在吊裝到水底過程中，因水流的沖刷帶動作用，生態格網會移動，因此在吊裝前要計算出生態格網在水流的作用下，所移動的距離，確保吊裝投位標的準確。具體實施時，可根據現場實驗參考確定最后的設計值。④吊車根據計算參數，先將定位吊車移至要吊裝投的斷面，測出流速和水深，計算出沖距(漂距)，利用經緯儀進行精確定位。

5)施工應安排在汛前、汛后的枯水季節進行，并應做好防汛準備。根據吊裝擺放須均勻的原則，吊車位應互相錯開，以保證吊裝生態格網擺放均勻。根據所確定的標準車型及有效吊裝寬度將吊裝生態格網標準網格的半區5 m×5 m的網格條形區域進行吊裝，每個吊車依次錯開，從而保證吊裝投均勻，且無空檔。吊裝生態格網在標準網格中，應安要求依次進行，保證生態格網入水后落至指定區域，從而達到吊裝均勻的目的。

水下吊裝生態格網工程結束后，測量人員可采用GPS系統對吊裝區域及相鄰的部分水域進行水下地形測量，并繪制水下地形圖，將吊裝前吊裝后的水下地形圖進行對比，確定吊裝成果。

[1] 水利部東北勘測設計研究院.SL211-98水工建筑物抗凍設計規范[S].北京:中國水利水電出版社，1998.

[2] 江蘇省水利勘測設計研究院.SL379-2007水工擋土墻設計規范[S].北京:中國水利水電出版社，2007.

[3] 牡丹江市水利勘測設計院.黑龍江省寧安市夾心島護岸施工設計報告[R].牡丹江:牡丹江市水利勘測設計院，1997.