淺論格賓石籠在礦區(qū)河道中的運(yùn)用

于志昂

（新疆昌吉方匯水電設(shè)計有限公司，新疆 昌吉 831100）

格賓石籠又叫賓格網(wǎng)，是由格賓網(wǎng)片組成網(wǎng)箱，在網(wǎng)箱內(nèi)填充塊體材料而成的具有抗沖、護(hù)坡功能的新型材料結(jié)構(gòu)形式[1]，為岸坡植物的生長提供穩(wěn)定的環(huán)境。其實(shí)這種技術(shù)在2000多年前就形成雛形，參照竹籠和羊圈工藝被李冰父子用于都江堰工程中。現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛用于交通、水利、市政、園林、水土保持等工程中，特別因?yàn)槭\具有柔韌性，針對有不均勻沉陷的地質(zhì)環(huán)境有著自我調(diào)整性能，不易被拉斷，有效阻止水土流失和洪水沖刷。

1 工程概況

呼圖壁縣石梯子西溝煤礦廠區(qū)處于東溝河、西溝河之間，煤礦礦區(qū)橫穿東溝河、西溝河；項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀西溝河已防滲襯砌，東溝河上游東溝煤礦段已防滲襯砌，下游段為天然河道，未做任何防護(hù)措施。目前，西溝煤礦生產(chǎn)礦道正向東推進(jìn)，將橫跨東溝河，煤層的開采勢必會影響地表開裂、下沉，東溝河的河水必然會危及到西溝煤礦的安全生產(chǎn)及工人的生命安全。所以，為了礦井的安全生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展，也為了解決地方群眾的安全及正常生產(chǎn)生活等一系列問題，對東溝河的治理是迫切的、勢在必行的。河道防滲處理后，將大幅度降低因滲水導(dǎo)致采空區(qū)塌陷的危險，避免河道發(fā)生斷流。

石梯子西溝煤礦廠區(qū)的東溝河排洪渠工程設(shè)計建設(shè)總長度為1.185 km，23座渠系建筑物。本工程排洪渠的軸線基本和原河道保持一致，局部進(jìn)行了截彎取直調(diào)整。結(jié)合河道天然縱坡并滿足排洪渠不沖、不淤的要求，對排洪渠的縱坡進(jìn)行合理調(diào)整。

2 格賓石籠防護(hù)工程技術(shù)

2.1 導(dǎo)流堤防護(hù)形式選擇

為將東溝河地表水順暢的引入排洪渠內(nèi)，需在東溝河左、右岸修建兩段導(dǎo)流堤，全長55 m。其中:左岸段長20 m，右岸段長35 m。導(dǎo)流堤采用格賓石籠護(hù)坡形式，格賓石籠厚度50 cm，護(hù)坡下設(shè)30 cm厚砂礫石防凍墊層，墊層下設(shè)復(fù)合土工膜（200 g/m2/PE0.5 mm/200 g/m2）進(jìn)行防滲，土工膜下設(shè)20 cm厚黃土保護(hù)層。基礎(chǔ)臨時開挖邊坡為1∶1，開挖料回填碾壓夯實(shí)后相對緊密度不小于0.75，夯土保護(hù)層夯實(shí)后相對密度不小于0.96。

2.2 排洪渠防護(hù)形式選擇

排洪渠起點(diǎn)樁號位于河道樁號0+600處，末端位于河道樁號1+785處，排洪渠工程建設(shè)內(nèi)容長度為1.185 km。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014），按照工礦企業(yè)的防護(hù)等級及防洪標(biāo)準(zhǔn)，本排洪渠的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年～50年一遇。設(shè)計取50年一遇，洪峰流量為34.9 m3/s。對于排洪渠的襯砌形式，根據(jù)可使用的當(dāng)?shù)夭牧稀⒐こ痰刭|(zhì)、水文地質(zhì)條件、投資、管理運(yùn)行等對該排洪渠可采用的2種襯砌結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行定性比選，從中選用最優(yōu)、最經(jīng)濟(jì)防滲型式。兩個方案的造價比較見表1。

1）方案一:渠底及邊坡采用格賓石籠襯砌（見圖1）

排洪渠底部采用50 cm厚格賓石籠襯砌，邊坡采用50 cm厚格賓石籠襯砌護(hù)坡，為減小河水沿井田開采可能引起地表塌陷、裂隙進(jìn)入礦井，渠底及邊坡下設(shè)30 cm厚砂礫石防凍墊層，墊層下設(shè)三層20 cm厚黃土保護(hù)層，三層黃土保護(hù)層中間為兩層復(fù)合土工膜（200 g/m2/PE0.5 mm/200 g/m2）。

2）方案二:渠底及邊坡均采用現(xiàn)澆砼板襯砌（見圖2）

排洪渠全斷面采用C20F200W6現(xiàn)澆砼板襯砌，渠道底部及邊坡砼板厚15 cm，為減小河水沿井田開采可能引起地表塌陷、裂隙進(jìn)入礦井，渠底及邊坡下設(shè)30 cm厚砂礫石防凍墊層，墊層下設(shè)5 cm厚細(xì)砂保護(hù)層，細(xì)砂保護(hù)層下為復(fù)合土工膜（200 g/m2/PE0.5 mm/200 g/m2），復(fù)合土工膜下為20 cm黃土保護(hù)層。

表1 襯砌方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表（樁號0+000～1+185段）

圖1 格賓石籠襯砌+復(fù)合土工膜防滲典型斷面圖

圖2 現(xiàn)澆砼襯砌+復(fù)合土工膜防滲典型斷面圖

通過上述兩個方案的比選，排洪渠樁號0+000～1+185段方案二造價相對低于方案一，施工工藝簡單、方便，施工工期短，但是方案二水流流速較高，襯砌形勢為剛性材料，斷面會隨著采空區(qū)塌陷而發(fā)生斷裂，存在安全隱患；方案一襯砌形式為柔性材料，能夠適應(yīng)采空區(qū)塌陷而發(fā)生地表開裂，本著對工程安全運(yùn)行的考慮，因此本階段排洪渠樁號0+000～1+185段橫斷面防滲方案采用方案一，即全斷面采用格賓石籠襯砌防滲方案。

3 施工方法

3.1 格賓石籠材料控制

格賓石籠編制所用的是鋁鋅鋼絲，其抗拉強(qiáng)度、鍍鋅量和公差范圍應(yīng)該符合國際標(biāo)準(zhǔn)，抗拉強(qiáng)度不小于400 MPa，伸長率不小于12%。所有材料進(jìn)場之后需要施工單位、監(jiān)理單位、業(yè)主代表一并送檢，檢測單位由施工方和監(jiān)理方共同選擇，并將檢測單位的資質(zhì)、營業(yè)執(zhí)照及進(jìn)場質(zhì)量證明加蓋施工單位公章之后，報送監(jiān)理單位確認(rèn)。

3.2 基礎(chǔ)面處理

渠道開挖采用WY-100型挖掘機(jī)挖土，汽車輔助，在監(jiān)理人員認(rèn)可渠道開挖后，回填戈壁料墊層，墊層經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，可進(jìn)行格賓石籠施工，在此項(xiàng)工序完成驗(yàn)收后，進(jìn)行渠道渠堤的回填，并用人工或推土機(jī)進(jìn)行場地平整和清理。

3.3 復(fù)合土工膜鋪設(shè)

復(fù)合土工膜采用兩布一膜（200 g/m2/PE0.5 mm/200 g/m2)丙綸長絲復(fù)合土工膜。需滿足水利部《聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范》（SL/T 231—98）和《土石壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》（SL 210-98）對復(fù)合土工膜的各項(xiàng)技術(shù)要求。

3.4 格賓石籠施工

格賓石籠施工需遵循《砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50203-2002）規(guī)定的要求。成品格賓石籠應(yīng)按設(shè)計圖首先就位后再填充石料，格賓石籠在搬運(yùn)和填充石料過程中必須小心輕放，不得損壞格賓網(wǎng)鋁鋅鋼絲外表涂層，層與層間的網(wǎng)箱或網(wǎng)箱組宜縱橫交錯疊砌，上下聯(lián)結(jié)，嚴(yán)禁出現(xiàn)“通縫”。

3.4.1 組裝網(wǎng)箱要求

1）組裝網(wǎng)箱組或網(wǎng)箱時，網(wǎng)箱的間隔網(wǎng)片與網(wǎng)身應(yīng)呈90°相交后，才可進(jìn)行綁扎，組裝成長方形或正方形網(wǎng)箱組或網(wǎng)箱。

2）組裝網(wǎng)箱組或網(wǎng)箱時，綁扎用的組合絲、水平固定絲必須與網(wǎng)絲（編織網(wǎng)片用的鋼絲）同材質(zhì)。

3）構(gòu)成網(wǎng)箱的各種網(wǎng)片交接處綁扎應(yīng)符合以下要求:①間隔網(wǎng)與網(wǎng)身的四處交角各一道組合絲綁扎；②間隔網(wǎng)與網(wǎng)身交接處必須采用綁扎絲連接；③間隔網(wǎng)與網(wǎng)身的相鄰框線，必須采用綁扎絲連接。

4）單元網(wǎng)箱間連接綁扎，應(yīng)符合下列要求:①相鄰單元網(wǎng)箱的上下四角各一道組合絲綁扎；②相鄰單元網(wǎng)箱的上下框線或折線，必須采用綁扎絲連接；③相鄰單元網(wǎng)箱的網(wǎng)片結(jié)合面每平米綁扎2處；④有下層網(wǎng)箱的，放置、綁扎上層網(wǎng)箱時，必須與下方網(wǎng)箱面層框線或網(wǎng)片綁扎、連成一體；

5）裸露部位的網(wǎng)箱，必須設(shè)置水平固定絲，水平固定絲在每層石料填放、鋪平后設(shè)置。水平固定絲可以分為兩種。一種是八字形拉筋，即水平及垂直間距為25 cm～35 cm，呈八字形向內(nèi)與邊網(wǎng)片或臨土面連結(jié)并拉緊固定。另一種為前后面對拉筋，拉筋可以呈雙股8字型（一般用在擋墻），也可為單根拉筋（一般用在單層護(hù)腳）。

6）網(wǎng)箱投放填充料前，為保證網(wǎng)箱裸露面的平整度，應(yīng)在網(wǎng)箱裸露面綁扎竹竿、木棒、面板等，待填充料施工結(jié)束后拆除。

3.4.2 填石要求

1）格賓石籠中填充石料應(yīng)質(zhì)地均勻，無裂縫，無風(fēng)化。填充料的粒徑應(yīng)控制在15 cm～25 cm粒徑的達(dá)到80%以上，剩余采用級配良好的碎石填充，要求結(jié)構(gòu)體容重必須≥1.80 t/m3。

2）必須依次、均勻、分層地向同層的各箱格內(nèi)投料，嚴(yán)禁一次性填滿單格網(wǎng)箱。填充料施工中，應(yīng)控制每坯投料厚度在30 cm左右，一般一米高網(wǎng)箱分三、四層投料為宜，水平固定絲在每層石料填放、鋪平后設(shè)置。

3）網(wǎng)箱外露一側(cè)必須設(shè)置水平固定絲，在每層網(wǎng)箱填石高度達(dá)到30 cm鋪平后設(shè)置。水平固定絲呈“八”字形。

4）裸露面的填充料，必須人工砌壘整平，填充料間應(yīng)相互搭接，需要將石料平整砌壘，保證平整度，以保證外觀；網(wǎng)箱迎水側(cè)面選擇有大面石擺放，不允許有碎石從網(wǎng)箱側(cè)面漏出及框體散亂的現(xiàn)象；

5）填充料頂面宜適當(dāng)高出網(wǎng)箱上部表面，賓格石籠建成后頂面高程容許有沉降，容許沉降值不超過10 cm。

最后進(jìn)行封蓋，每層網(wǎng)箱填石完畢后，需要用細(xì)碎石對網(wǎng)箱頂部平整度進(jìn)行修正后方可進(jìn)行封蓋，宜先使用封蓋夾固定每端相鄰結(jié)點(diǎn)后，再加以綁扎。封蓋網(wǎng)片與網(wǎng)箱上部邊框線、蓋片與蓋片間的相交線，必須采用綁扎絲連接，封蓋與網(wǎng)箱邊框相交線，應(yīng)每相隔25 cm綁扎一道。每層網(wǎng)箱封蓋完成后，檢查完高程是否符合設(shè)計要求后方可進(jìn)行頂部一層網(wǎng)箱施工。

3 結(jié)語

相比于傳統(tǒng)的干砌石或砂漿砌石，格賓石籠施工工藝更簡單，施工進(jìn)度快，成本費(fèi)用低，且不受氣候環(huán)境和人為因素影響[2]。此技術(shù)在堤防工程中很好地保留了河流的原生態(tài)結(jié)構(gòu)，達(dá)到了生態(tài)護(hù)岸效果，體現(xiàn)了人與自然和諧相處的生態(tài)理念，具有很好的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。在石梯子西溝煤礦廠區(qū)的東溝河排洪渠上運(yùn)用格賓石籠技術(shù)有效解決了井下防治水工程安全問題，又很好地保存了地表水用于農(nóng)業(yè)灌溉。