格網結構在河道治理工程的應用

陳高平 陳增民

格網結構在河道治理工程的應用

陳高平 陳增民

(寬甸滿族自治縣水利勘測設計院 遼寧寬甸 118200)

本文通過格網結構的產生過程，論述了格網結構的適用范圍和特點，從生態方面闡述了格網結構的優越性，以及控制格網結構質量的關鍵環節，充分利用河道天然材料，從而達到了工程的經濟、實用、安全、美觀。值得推廣。

格網結構 河道 治理 生態 適用

提起河道治理，人們就會聯想起用推土機疏通河道，用石頭壘壩。人們常用的方法也就是用水泥砌壩，用混凝土筑堤，在資金不足時，還想起用石籠筑堤修丁壩，或用植樹、“插柳”等辦法來治理河道。近年來，經過權威專家論證，以及借鑒國外治理經驗，用生態格網結構將是未來治理河道的大方向。

1 格網結構的產生

生態格網結構，就是傳統的石籠結構，它是在原始“竹籠”、“羊圈”的經驗積累中，經過多少年代的運用研究改進，發展成為現在階段的生態格網結構。

石籠，是生態格網結構的一種原始結構。指的是為防止河岸或構造物免受水流沖刷而設置的裝填石塊的籠子。在中國，石籠結構起源于2000多年前的都江堰水利工程，李冰父子在修建都江堰工程中，創造了竹籠裝石做堤堰的施工方法。唐代李吉甫就記述了李冰在都江堰水利工程施工中使用‘竹籠’‘羊圈’等作為建筑構件，將石籠層層累筑，即可防止堤埂斷裂，又可利用卵石間的空隙減少洪水的直接壓力，從而降低堤堰崩潰的危險。都江堰竹籠護岸開創了格網防護工程的先河。

在國外，埃及人也很早就使用了柳條編織的圓籠，籠內填充小石塊，對尼羅河河岸進行防護。近代西方國家使用經過特殊處理的抗腐蝕、高強度鋼絲，取代竹木，由機械編織而成，組裝成箱籠結構體，在里面裝上石料，用于河堤(邊)坡的防護，這項施工工藝在西方研究運用已達百年以上，技術十分成熟。

自1998年起這項格網工藝便在中國展開。生態格網結構作為新工藝、新技術、新材料，成功地應用于水利工程、公路、鐵路工程、堤防的保護工程中。較好地實現了工程結構與生態環境的有機結合。同時與一些傳統剛性結構比較起來有其自身的優點，因此在世界范圍內已經成為保護河床、治理滑坡、防治泥石流、防止落石兼顧環境保護的首選結構型式。

根據不同的工程需要，生態格網可以加工成網箱、護墊、網兜、植被掛網、加筋網籠等，分別應用于江河湖海的護坡、護岸、交通工程、水土保持工程領域中。

在河道整治工程中，用得較普遍的是：網箱、護墊、加筋網籠等。

生態格網是將抗腐耐磨高強的低碳高鍍鋅鋼絲或5%鋁—鋅稀土合金鍍層鋼絲（或同質包覆聚合物鋼絲），由機械編織成五絞狀、六邊形網目的網片，其雙線鉸合部分的長度應不小于5cm，以不破壞鋼絲的保護鍍層。

2 格網結構的適用范圍

首先，要充分利用當地的材料，像河道中的大河卵石、開礦廢棄的皮料石、工程拆除的廢砼塊等，要根據河道的流量大小、堤防高度。從而確定選用多大塊徑的石料。

美國科羅拉多州立大學針對各種粒徑、不同流速而確定的格網厚度以及所擋護的土壤情況，相應采取的格網結構（厚度、石料大小、護砌高度等）。見表1、表2。

表1 格網厚度及對應的流速參數

選定護堤型式，還要結合河堤的土質，如果是壤土、細砂土，為了防止水流帶走土顆粒，在護坡石底部就要采取反濾設施，如石子反濾或土工布反濾等。如果堤防高度較高，又超出了表中規定的數值時，可在河堤半坡設置變坡、或平臺，有景觀要求的堤岸要結合景觀設計，要把堤防設計好。

生態治理河道就是盡可能利用原生態材料，如上述表格中相應的卵石、砼塊等，只要是強度，完整性滿足要求，都可以裝入格網，起到護岸、護底作用，在此基礎上盡量美觀，不能一味追求美觀而忽略了工程造價。

將生態格網編織成厚度為0.17～0.50m的護墊結構。主要用于河道、堤岸護坡既可防止河岸遭水流、風浪侵襲，又保持了水體與坡下土體間的自然對流交換的功能，實現了生態平衡；保護了堤坡，又增加了植物綠化景象。

表2 格網襯砌的技術參數

將格網編織成厚度為0.5～1.0m的網箱結構，可以疊砌而成的擋土墻結構。用于替代漿砌石或混凝土成為河流護岸擋墻，適用于陡峭岸坡的防護，同樣起到植被綠化、生態環保功能。

格網結構在施工中如箱籠的排列擺放、填充物的選擇、鏈接捆扎、箱間錯縫、土工布鋪設、填土被覆等均要按一定要求進行，才能體現出生態格網結構的優勢特點。

3 生態格網結構的工程特點

（1）結構耐久性。經防腐處理復合防銹、抗氧化復合保護層工藝而制成的生態格網材料，具有高強度和高耐腐蝕性，重鍍鋅層厚度是一般電鍍鋅低碳鋼絲的6倍，有很強的抗銹蝕能力，從而保證了結構的耐久性。通過使用經驗證明，采用熱鍍鋅工藝制成的高鍍鋅低碳鋼絲，使用壽命可達40～50年，如使用鋁鋅合金鋼絲，使用壽命更加長久。

（2）整體延展性。改善了結構自身的抗震、抗凍能力。以往的漿砌石、干砌石、混凝土等結構形式在出現震動荷載、冰推力、凍脹力或地基有較大變形時均因無法適應變形而損壞。而生態格網結構是將大量散體材料填充到格網編制的網箱（墊）中，既利用了散體材料的重量，又利用了生態格網的高強度和大柔度的特點。格網之間可以扎線相連，而防護結構形成一個無限大的整體。這樣一個無限大的整體，既有重量又有很大柔性的整體結構與剛性防護結構相比，更能適應大而劇烈的變形。

（3）消能防沖、防淘刷的性能。以往的（半）剛性砌體結構在局部沖刷后就會在破壞的部位繼續擴大，反濾結構隨之受到影響，造成水土流失或土坡失穩；而生態格網結構只要采取適當的措施，就能避免。如使用土工織布，它就可以形成完整的反濾結構，生態格網防護結構（如擋土墻、護坡、護岸、護底、海漫等）也可以選擇不同粒徑的石塊做為填料來滿足不同的粗糙度設計值，其粗糙的表面可起到有效的消能作用，其中網格內的填充物會因格網的約束而不會被沖走。因為格網的良好整體性能，使其具有了極強的抗沖能力，從而確保了下部反濾結構正常發揮，防止水土流失和保持土坡穩定的功能。

具有較好的防浪性。由于籠內填塊石存在一定空隙，風浪上拍時，浪花被破碎，減小了風浪的沖擊力，風浪退下時，因箱籠有空隙，破壞了風浪的真空吸力，也減小了對防護工程的破壞力度，

（4）透水能力強。格網內的石塊為松散體，存在較多的孔隙，可以充分保證岸坡與河流水體間的水分交換和調節功能，起到滯洪保水的作用，既使地表水及滲透水滲入墻后土中，也能及時地通過網箱結構縫隙滲透出來，從而減少墻后的地下水壓力，有利于岸坡(堤、路、山體)的穩定。

（5）造價低，相對經濟。由于格網結構對基礎要求相對不高，減少了基礎開挖，填充材料可就地取材，也可以采用粗加工的小塊石甚至礦渣或者拆下的舊砼塊，只要能滿足抗風化、強度高，粒徑較“格網”網片的網孔大就可以。用土工布替代反濾層，施工周期短。雖比漿砌石斷面略大，但單位延長米投資也低。

（6）美化環境的生態性。生態格網內的填充材料都是當地的石料，日久天長就會被洪水帶來的泥砂淤積所淤滿，植物就會自然而然漸漸生長出來，實現工程措施與植物措施相結合，綠化美化了工程景觀，形成一個柔性整體護面，回復自然生態。結構填充料之間的縫隙可保持土體與水體之間的自然對流交換，也有利于植物的生長，實現水土保持和自然生態環境的和偕。

（7）施工便捷性。生態格網可采用機械和人工相結合的施工方法，施工簡單，不需要特殊技術，普通工人經簡單講解即可施工，受氣候影響較小，施工效率高，其施工速度是傳統剛性結構的3～5倍。維修成本低。

4 工程實例

2012年的雅河流域牛毛塢段河道治理工程，所采用的結構就是生態格網護坡，箱籠護腳，堤頂外側栽植楓楊、垂柳護岸。

總治理長度21km，其中新建堤防工程7.98km，護岸工程8.14km，老堤防加固3.92km。格網砌石方量51444.8m3，總投資2502.57萬元。

格網設計的形式是：護坡，采用厚300的護墊，堤項500*500的箱籠，護腳是1000*1300的箱籠疊砌；重力式擋墻采用的是箱籠疊砌式，基礎深1300～1500。

格網結構下部，靠近堤防側或護坡底均鋪設土工布(400g/m2)，防止水流沖刷回流帶走堤坡泥砂顆粒，確保岸坡穩定。

竣工后的雅河流域牛毛塢段治理工程，以及2011年我縣開始推行格網結構的工程來看，經過幾次的洪水檢驗，工程運行正常，安全渡汛。

5 幾點經驗

通過全縣這幾項治河工程的設計、施工，筆者認為，要抓好工程質量，節省投資，關鍵在管理。必須抓好以下幾項：

① 所用格網必須是國家達標生產廠生產的；

② 格網鋼絲選用直徑2.7mm以上，端邊鋼絲直徑3.4mm以上，絞邊(聯結用)鋼絲直徑2.2mm；

③ 網孔尺寸以不大于80mm為宜，為了充分利用80mm以上的天然卵石。

④ 網內所用石料，采用片石和卵石，少用或不用毛方石。粒徑80%以上在100～250mm之間，余為粒徑較小的，用于填充石縫，以增加密實度。

⑤ 所用石料：質地堅硬，強度高(MU30以上)，塊料比重達到(24KN)/m3。

⑥ 土工布選用250～300g/m2為宜。

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1672-2469(2014)06-0089-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.06.029

陳高平（1985年—），男，助理工程師。