土石籠袋在皮山河流域河道生態(tài)治理中的應(yīng)用

王玉林

（遼寧澤峰水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，沈陽 110004）

通常的河道治理方式是通過加固技術(shù)對(duì)邊坡進(jìn)行人工治理、綠化，或采用硬體結(jié)構(gòu)措施對(duì)邊坡進(jìn)行固化處理［1-3］。傳統(tǒng)的護(hù)坡方式在完工初期發(fā)揮了一定的防護(hù)作用，但在使用過程中由于各種因素的影響常常產(chǎn)生各種形式的破壞，固化處理的邊坡生態(tài)功能難以恢復(fù)，無法作為永久的邊坡防護(hù)措施長(zhǎng)遠(yuǎn)地為人類服務(wù)［4］。土石籠袋作為新型生態(tài)護(hù)坡的形式之一，以其抗沖刷、填充料易取材、景觀效果好等優(yōu)勢(shì)被逐步應(yīng)用于河道生態(tài)治理的工程實(shí)踐中［5-6］。

位于新疆維吾爾自治區(qū)南部皮山縣境內(nèi)的皮山河流域土質(zhì)松軟、水土流失嚴(yán)重、植被稀疏單一，河道兩岸岸坡穩(wěn)定性較差，存在防洪安全隱患；本文針對(duì)皮山河流域現(xiàn)狀，結(jié)合該工程生態(tài)護(hù)岸治理實(shí)踐，對(duì)土工石籠袋技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

皮山河位于新疆和田地區(qū)皮山縣境內(nèi)，發(fā)源于中昆侖山北簏，由東支阿克肖河、西支康阿孜河2條支流匯合而成，河流全長(zhǎng)160km，流域總面積6775.9km2。流域內(nèi)干旱少雨，有大量難于利用的戈壁、沙漠和干旱荒山，因此森林資源非常貧乏，植被稀疏單一。地表受強(qiáng)烈的干燥剝蝕與風(fēng)蝕作用生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重。

擬治理河段高程1600～2300m，河床內(nèi)有長(zhǎng)40km、寬100～600m、厚度大于4.0m的混合土卵石，儲(chǔ)量190.68萬m3，礫石磨圓好，呈渾圓狀，分選性差，場(chǎng)地較開闊。

2 土石籠袋護(hù)岸在皮山河流域適用性

目前常用的護(hù)岸主要有墻式護(hù)岸和坡式護(hù)岸。本次治理河段比降大、流速快，兩岸沖刷岸坎均為直立岸坎。從工程角度分析，坡式護(hù)岸較墻式護(hù)岸挖填方大、工程投資多、整體作業(yè)面積大；從生態(tài)環(huán)境角度分析，坡式護(hù)岸對(duì)現(xiàn)狀地形擾動(dòng)面大，在挖填土方相同的前提下，坡式護(hù)岸永久和臨時(shí)占地均多于墻式護(hù)岸。在皮山縣地區(qū)耕種土地珍貴的大環(huán)境下，綜合比較選用墻式護(hù)岸形式。

本次對(duì)墻式護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式選取固濱籠、漿砌石、機(jī)織土石籠袋等護(hù)岸進(jìn)行對(duì)比，如表1。

表1 墻式護(hù)岸形式比選

根據(jù)表1比較結(jié)果及工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，填筑料場(chǎng)位于項(xiàng)目區(qū)河道內(nèi)，儲(chǔ)量190.68萬m3，距工程區(qū)平均運(yùn)距500m，土石籠袋填筑料各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)滿足質(zhì)量要求。綜合分析選用土石籠袋護(hù)岸形式更適宜。

3 土石籠袋護(hù)岸技術(shù)

3.1 土石籠袋特點(diǎn)及基本技術(shù)指標(biāo)

土石籠袋是在鍍鋅鉛絲石籠內(nèi)部設(shè)置一層透水織物。織物為經(jīng)抗紫外線處理的高拉力土工織物。與傳統(tǒng)鉛絲石籠相比，具有更好的綠化植生功效。土石籠袋護(hù)岸是一種集節(jié)能、減排、生態(tài)、環(huán)保、綠化功能為一體的新型柔性邊坡防護(hù)技術(shù)，不需重型機(jī)械設(shè)備，具有施工簡(jiǎn)單、可就地取材、保護(hù)環(huán)境且零污染的特點(diǎn)。

水平（垂直）防護(hù)土石籠袋網(wǎng)片材質(zhì)采用鋅、5%鋁、混合稀土合金包覆PVC鋼絲，鋼絲質(zhì)量變化率≤1.2%，腐蝕率≤30g/m2，網(wǎng)片質(zhì)量變化率≤1.2%，網(wǎng)孔尺寸8cm×10cm（垂直網(wǎng)孔尺寸13cm×15cm），雙線鉸合長(zhǎng)度≥45mm （垂直≥60mm），鋼絲鍍鋅量≥215g/m2（垂直≥230g/m2），網(wǎng)面鋼絲直徑2.2/3.2mm（垂直2.7/3.7mm），邊端鋼絲直徑2.7/3.7mm（垂直3.4/4.4mm），扎絲直徑2.2/3.2mm，單元體尺寸4m×1.5m×0.4m，4m×2m×0.4m（垂直2m×1m×1m）。

3.2 典型斷面設(shè)計(jì)

3.2.1 護(hù)頂寬度

護(hù)頂寬度指從護(hù)坡頂部沿垂直河岸方向向河岸灘延伸的長(zhǎng)度。為保證生態(tài)帶護(hù)岸工程安全穩(wěn)定，護(hù)坡與河岸灘應(yīng)牢固緊密結(jié)合。按照CECS353—2013《生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》確定石籠尺寸。

（1）當(dāng)現(xiàn)狀灘頂高程低于10年一遇洪水設(shè)計(jì)水位時(shí)，護(hù)坡頂高程按照設(shè)計(jì)水位以上0.5m布置，岸頂寬度為生態(tài)格網(wǎng)籠護(hù)岸頂寬1.0m。

（2）當(dāng)現(xiàn)狀灘頂高程高于10年一遇洪水設(shè)計(jì)水位時(shí)，直接護(hù)至岸坡頂部，岸頂寬度為3m（生態(tài)格網(wǎng)籠頂寬1.0m，生態(tài)格網(wǎng)籠岸后回填2m）。回填背水側(cè)邊坡1∶1.5，同時(shí)還應(yīng)綜合考慮岸坎上下游高度關(guān)系、平順性、施工可行性，布置岸線的防護(hù)高度，使工程防護(hù)措施更經(jīng)濟(jì)、更合理。

3.2.2 高程確定

皮山河流域各斷面現(xiàn)狀灘頂高程均高于10年一遇洪水設(shè)計(jì)水位，護(hù)頂高程為岸坡頂部，岸頂寬度3m。

3.2.3 護(hù)腳寬度確定

根據(jù)GB50707—2011《河道整治設(shè)計(jì)規(guī)范》，水流斜沖防護(hù)工程產(chǎn)生的沖刷深度可按下式計(jì)算：

式中 Δhp為從河底算起的局部沖刷深度（m）；α為水流流向與岸坡交角 （°）；Vj為水流的局部沖刷流速（m/s）；m為防護(hù)建筑物迎水面邊坡系數(shù)；g為重力加速度（m/s2）；d為坡腳處土壤計(jì)算粒徑（m），對(duì)非黏性土，取大于15%（按重量計(jì)）的篩孔直徑，查顆分曲線圖，取0.005m。

樁號(hào)為K35+192的大斷面，邊坡系數(shù)1，水流流向與岸坡交角15°，局部流速2.9m/s，求得局部沖刷深度1.69m，護(hù)腳長(zhǎng)度的選取為3倍局部沖刷深度進(jìn)位取整，計(jì)算護(hù)腳長(zhǎng)度5.07m，進(jìn)位取整為6m。

皮山河流域土石籠袋護(hù)岸標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)斷面如圖1。

圖1 典型設(shè)計(jì)斷面

3.3 施工流程

施工流程為：土方開挖、回填→土工布鋪設(shè)→土工籠袋鋪設(shè)→土工籠袋裝填→土工籠袋封蓋。鉛絲石籠在施工區(qū)域外成型后運(yùn)至鋪設(shè)區(qū)域內(nèi)。人工將岸坡鉛絲石籠從護(hù)腳處開始至坡頂依次錯(cuò)縫向上碼放，并用鉛絲將籠體與相鄰籠體進(jìn)行固定。成品土工石籠袋放入鉛絲石籠內(nèi)時(shí)將袋口處先拉高10cm，將底部四方平均撐開，袋口用綁絲與鉛絲石籠簡(jiǎn)單連接加固，防止填料時(shí)袋子變形。采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行土料袋填，完成后人工將機(jī)械未填滿的袋子進(jìn)行補(bǔ)填，土工石籠袋封口前，填充較小石料使袋頂高出8cm再封口。

4 結(jié)語

（1）皮山河流域土石籠袋護(hù)岸工程就地取材、運(yùn)距短、施工過程簡(jiǎn)便快捷，避免了對(duì)生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步破壞；可以起到穩(wěn)固堤防、保護(hù)邊坡、防止土壤流失的作用。

（2）土石籠袋施工效果美觀，整體性好，能夠適應(yīng)不同工程的需要，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，極強(qiáng)的抗沖刷能力。其透水不透土特性可在水分正常交流的前提下，有效地防止土壤流失。另外，土石籠袋對(duì)植物非常友善，植物根系可通過袋體自由生長(zhǎng)，滿足景觀需求。