賓格網(wǎng)石籠在水利工程中應(yīng)用研究

趙雯雯 徐開源 彭 真

兩千多年前李冰父子發(fā)明了“竹籠”，并用這種結(jié)構(gòu)修筑了舉世聞名的都江堰，“竹籠”就是賓格網(wǎng)石籠防護(hù)結(jié)構(gòu)的雛形。隨著現(xiàn)代冶金工業(yè)技術(shù)的成熟，強度更高、耐久性更好的金屬焊接網(wǎng)組合體開始應(yīng)用于水利工程。近年來，隨著防腐性能更好的合金鍍層鋼絲出現(xiàn)（一般用低碳高鍍鋅鋼絲或5%～10%鋁鋅稀合金鍍層）加外層包塑，鋼絲包塑后防腐性耐久性達(dá)百年甚至更長，大大滿足了工程耐久性的需求，也較好地實現(xiàn)了工程結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的有機結(jié)合。

一、賓格網(wǎng)石籠特性分析

1.具有可靠的穩(wěn)定性和整體功能

賓格網(wǎng)系采用機械打結(jié)編織成的金屬絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，局部損壞不會造成整體破壞，具有較強的抗沖刷和抗風(fēng)浪沖擊能力。賓格網(wǎng)石籠由于是柔性結(jié)構(gòu)，石籠內(nèi)的填充料受水流沖刷影響，局部可能發(fā)生位移變形，但變形后的箱籠結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生新的平衡，整體完整性不會遭到破壞。整體安全性高，石籠無論多大面積，可連為一體，且由于其多孔性，滲透性好，能緩沖水流，增加抗沖能力，對于不均勻沉陷自我調(diào)整性能強，適用于沖刷、沖蝕、坍塌、滲水嚴(yán)重的岸坡。

2.具有理想的生態(tài)恢復(fù)功能

由于賓格網(wǎng)石籠內(nèi)的填充料為松散體，內(nèi)部大量孔隙為水體流動創(chuàng)造了條件，有利于實現(xiàn)水體與土體間的自然交換，從而增強水體自凈能力，保護(hù)和改善水質(zhì)。石籠內(nèi)孔隙有利于動物棲息，水位變幅區(qū)可生長水生植物，常水位以上石籠表面能生長綠化植物，能與周圍自然環(huán)境融為一體，生態(tài)性極佳。

3.施工簡便易操作

賓格網(wǎng)可按設(shè)計意圖，工廠加工半成品，在施工現(xiàn)場組裝定型后，填充石料，加上蓋網(wǎng)即成。受環(huán)境、天氣影響小；適于機械化施工，施工快捷方便；施工技術(shù)含量低；可多個工作面同時推進(jìn)；可帶水作業(yè)，能迅速構(gòu)成擋土或擋水的結(jié)構(gòu)體。

4.工程造價相對低廉

賓格網(wǎng)可折疊起來運輸，在工地現(xiàn)場裝配，節(jié)約了運費。石料等固體填充物可就地取材，對充填材料要求標(biāo)準(zhǔn)不高，石料、混凝土塊狀料填充均可。賓格網(wǎng)防護(hù)工程造價一般低于混凝土價格，低于或接近漿砌石價格。特別在土質(zhì)、地基基礎(chǔ)較差地段使用，可消除地基處理的麻煩和風(fēng)險，縮減大筆費用。

5.良好的耐腐蝕性和耐久性

賓格網(wǎng)網(wǎng)絲材料采用鍍鋅和10% 鋁合金熱鍍技術(shù)，使表面鍍層更加穩(wěn)定，涂塑鋼絲更延長了結(jié)構(gòu)的使用年限。

二、賓格網(wǎng)石籠應(yīng)用

賓格網(wǎng)石籠是一種柔性結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)比較，有許多優(yōu)點，已經(jīng)成為工程建設(shè)、應(yīng)急搶險的一種新型結(jié)構(gòu)材料，也是保護(hù)河床、治理滑坡、防治泥石流、土地整理、防止落石并兼顧環(huán)境保護(hù)的首選結(jié)構(gòu)型式，被廣泛用于水利、交通、市政、海防等領(lǐng)域。

1.河道生態(tài)護(hù)岸治理工程

河岸邊坡多為砂土，沉陷量大，易發(fā)生局部塌陷沖刷。在河道生態(tài)護(hù)岸治理過程中，用賓格網(wǎng)石籠做基礎(chǔ)，上部采用帶孔洞的生態(tài)勾鏈?zhǔn)交炷令A(yù)制塊護(hù)坡工藝（即柔性結(jié)構(gòu)），既解決了地基承載力不足和不均勻沉降等問題，提高護(hù)岸穩(wěn)定性和整體性；還具有良好的透水性，能迅速排除墻后積水，減少墻后水土壓力；可實現(xiàn)水與土體的自然交換，保護(hù)和改善水質(zhì)，增強水體的自凈能力，同時能實現(xiàn)坡面的植被綠化效果；基礎(chǔ)箱體填充石料間空隙，也為水生生物創(chuàng)造了生存環(huán)境，具有理想的生態(tài)建設(shè)和修復(fù)功能。

2.河道岸坡治理工程

賓格網(wǎng)石籠結(jié)構(gòu)應(yīng)用于江河、湖岸和其坡腳防護(hù)方面非常成功，充分發(fā)揮了生態(tài)格網(wǎng)的優(yōu)點，達(dá)到其他方法無法實現(xiàn)的理想效果。河道岸坡易遭受風(fēng)浪侵襲沖刷的地段，會產(chǎn)生強大的流體力和真空吸力，原始岸坡多為砂性土質(zhì)，在水體浸泡下土體力學(xué)性能下降，易造成岸坡掏刷塌落，形成水力侵蝕，影響岸坡穩(wěn)定及沿河設(shè)施安全，如不及時進(jìn)行防護(hù)，會影響河道堤防安全，剛性護(hù)岸也容易在水體浸泡下，因土體失穩(wěn)產(chǎn)生塌陷而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。采用賓格網(wǎng)石籠柔性生態(tài)防護(hù)，結(jié)構(gòu)間的孔隙有利于消除真空吸力對護(hù)坡的破壞，消波消能效果好，柔性護(hù)坡適應(yīng)岸坡變形，保持整體穩(wěn)定性，隨著時間的推移，賓格網(wǎng)石籠內(nèi)的空隙間土體沉淀，植被自然生長，形成綠色的生態(tài)護(hù)岸，安全與生態(tài)效果好。

3.河道水工建筑物下游消能工程

建在河道上的閘壩，特別是山洪河道上的閘壩下游消能設(shè)施經(jīng)常發(fā)生水毀險情，通常采用干砌石、漿砌石或混凝土等剛性結(jié)構(gòu)防護(hù)，極易發(fā)生水毀事故。應(yīng)用賓格網(wǎng)石籠做防護(hù)，能有效防止河床下切，保護(hù)水工建筑物的安全。1997年建成的沂河小埠東橡膠壩，壩體工程坐落在10m 多深的砂基上，河道每遇2000m3/s 左右及以上洪水，橡膠壩下游海漫等消能設(shè)施就發(fā)生水毀險情。據(jù)統(tǒng)計，壩下游消能設(shè)施于1998～2009年曾5 次發(fā)生水毀破壞。為解決這一難題，2010年小埠東橡膠壩主體工程下游加固時，采用了賓格網(wǎng)石籠防護(hù)方案，即在橡膠壩消力池下游沿河鋪設(shè)了長10m、厚1m 的賓格網(wǎng)石籠防護(hù)，工程經(jīng)受了2012年沂河8050m3/s 的洪水考驗而安然無恙，目前在賓格網(wǎng)石籠范圍內(nèi)生長出來大量的蘆笛、杞柳等水生植物，安全和生態(tài)效果突出。

4.路基防護(hù)加固工程

混凝土、漿砌石擋墻屬剛性整體結(jié)構(gòu)排水效果較差，排水管易堵塞，泥石流發(fā)生時因排水不及時會引起整體結(jié)構(gòu)破壞。北方寒冷地區(qū)的道路基礎(chǔ)工程，傳統(tǒng)的漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)抗凍性能差，隨著季節(jié)的交替，凍融作用會反復(fù)發(fā)生，結(jié)構(gòu)慢慢喪失整體穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致破壞。有凍土層的情況下，基礎(chǔ)必須深入到凍土層以下，地基處理費用大。若采用賓格網(wǎng)箱體擋墻柔性結(jié)構(gòu)，適應(yīng)基礎(chǔ)、坡面的局部變形幅度較大，凍土層以下錨定箱體可控制邊坡的深層滑動，全透水結(jié)構(gòu)可以迅速排除墻后水體，同時也幾乎不受凍脹因素影響，效果很好。

5.整體吊放帶水作業(yè)及應(yīng)急搶險工程

在對河堤、湖堤、海堤進(jìn)行修復(fù)加固或防護(hù)搶險時，經(jīng)常遇到現(xiàn)場施工條件較差、必須帶水作業(yè)的情況。在有些項目施工中，修筑圍堰排水的費用相比于賓格網(wǎng)箱吊放而言費用會高很多，這時往往采用在岸上或船上填充好賓格網(wǎng)石籠箱體，再用機械或人工拋投的方式對堤岸進(jìn)行加固。2012年汛期沂河玉平大橋段發(fā)生嚴(yán)重塌岸險情，危及堤防安全，使用賓格網(wǎng)石籠箱體搶險，取得了明顯的搶險效果。

三、賓格網(wǎng)石籠施工方法

1.賓格網(wǎng)石籠制作

賓格石籠網(wǎng)箱體組裝就位后，采用挖掘機和人工相結(jié)合方式拋石，片亂石放入箱體中間，人工沿箱體四周大體壘砌成內(nèi)空型1m 高的箱體，一般分3～4 次壘砌填筑完成，一次壘砌高度約30cm，石塊重量控制在25kg，石塊最小邊長大于網(wǎng)眼，壘砌后用賓格網(wǎng)片封頂。

2.賓格網(wǎng)石籠護(hù)坡施工

下部用賓格網(wǎng)石籠做50～100cm深齒墻，上部斜坡部分按照1∶2 坡比削坡，然后鋪設(shè)150g 土工布，土工布上部鋪設(shè)厚度15cm 中小級配石子，最后采用高0.8m、長2m、寬1m 包塑鋼絲連成一體的賓格網(wǎng)箱體護(hù)砌，賓格網(wǎng)石箱內(nèi)填片亂石，然后用賓格網(wǎng)片封頂。

3.賓格網(wǎng)石籠搶險案例

2012年沂河玉平大橋段搶險賓格網(wǎng)使用量達(dá)45000 余m2，為滿足搶險進(jìn)度要求，采用0.8m×1m×1.5m、1m×1m×1.5m、1m×2m×2m 三種規(guī)格。賓格網(wǎng)到達(dá)現(xiàn)場后，現(xiàn)場綁扎連接，應(yīng)用挖掘機將較大石塊放入籠中，人工將較小石塊放入籠中填實縫隙后，工人將賓格網(wǎng)石籠封蓋綁扎，機械吊運，并使賓格網(wǎng)石籠拋石連成整體，提高了防沖護(hù)岸功能，搶險效果顯著。

四、結(jié)語

賓格網(wǎng)石籠除了用于水利工程外，還可用于擋土墻、河道整治、跨河工程上下游兩岸護(hù)砌、跨河底燃?xì)饧肮┧艿辣Ｗo(hù)、軟基基槽開挖支護(hù)等，安全與生態(tài)效果很好，具有較好的推廣應(yīng)用價值■