水利工程中重力模袋技術(shù)的應(yīng)用

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［摘要］丹東市水利工程防護(hù)多年來，一直采用模袋混凝土、毛石和預(yù)制混凝土塊、石籠網(wǎng)等護(hù)坡型式，重點(diǎn)解決岸坡防沖和穩(wěn)定等問題。近年來，隨著生態(tài)河道理念的進(jìn)一步深化和部分原材料的短缺，重力模袋技術(shù)在水利工程建設(shè)中開始嘗試應(yīng)用，取得了較好的防護(hù)效果和生態(tài)效益。

［關(guān)鍵詞］生態(tài)；重力模袋；大沙河

1重力模袋技術(shù)

重力模袋技術(shù)是對傳統(tǒng)鍍鋅石籠網(wǎng)技術(shù)的升級，即在高鍍鋅石籠中放置聚丙烯纖維模袋，把填料由短缺的石材變成就地取材的土方，夯實(shí)后形成土籠，構(gòu)建成有結(jié)構(gòu)性、柔性、連續(xù)性的透水不透土的、能長草的生態(tài)岸線，既保證了岸線的安全穩(wěn)定性，又兼顧后期的景觀效果，同時又能極大緩解石材短缺的問題。重力模袋的主要成分是聚丙烯纖維，采用單經(jīng)單緯有紡編織而成，袋身無接縫設(shè)計，能更有效的提高土方填料的橫向約束力，減少沉降，保證結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。同時具有高抗拉（雙向抗拉強(qiáng)度不小于80kN/m）、抗頂破（CBR頂破強(qiáng)度不小于6kN）強(qiáng)度，使產(chǎn)品具備高強(qiáng)的抗沖刷、抗撞擊能力，保證高速水流通過時結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。模袋的抗老化等級為四級（實(shí)驗(yàn)室光照輻射強(qiáng)度550W/m2，連續(xù)照射150hr，拉伸強(qiáng)度保持率大于95%），在野外環(huán)境下使用壽命預(yù)計在20年以上。根據(jù)地質(zhì)地形和景觀要求，大沙河河道治理工程設(shè)計斷面型式為：堤防10年一遇水位下，采用重力模袋防護(hù)，護(hù)腳使用1400（順?biāo)鞣较颍?100（坡長方向）×1000mm（厚）重力模袋，采用仰斜式工法（臺階式工法）；護(hù)坡使用1400（順?biāo)鞣较颍?100（坡長方向）×500mm（厚）重力模袋，采用貼坡式工法。堤防10年一遇水位以上的重力模袋，在重力模袋蓋子與鍍鋅石籠蓋子之間放置植物纖維毯，并回填種植土撒播草籽。仰斜式工法抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算可參照《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》；貼坡式工法除按瑞典圓弧法驗(yàn)算堤坡穩(wěn)定性外，還應(yīng)延重力模袋基底面驗(yàn)算折線抗滑穩(wěn)定性，可參照《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》。

2重力模袋施工技術(shù)要點(diǎn)

1）重力模袋在施工前，首先進(jìn)行測量放線，按照設(shè)計開挖護(hù)腳土方，對基底和岸坡進(jìn)行夯實(shí)整平。2）支設(shè)高鍍鋅網(wǎng)箱，將重力模袋置于網(wǎng)箱內(nèi)，每個網(wǎng)箱可放置1-2個模袋。重力模袋放置于網(wǎng)箱后，首先將袋子口提高約10cm，四角平均撐開后用鐵絲固定。3）采用機(jī)械填充土方，土方可就地取材，采用開挖的護(hù)腳土方，每次回填填量不超過1m3，可使用小型夯實(shí)機(jī)械夯實(shí)，并抽檢部分土方壓實(shí)度，由于不能使用大型機(jī)械進(jìn)行碾壓，所以該工程具體壓實(shí)度指標(biāo)由設(shè)計單位按照碾壓試驗(yàn)具體提出。當(dāng)土料填充至袋口時，應(yīng)確保土料高于鍍鋅網(wǎng)箱頂10cm左右，保證沉降后仍符合設(shè)計要求。填裝時需在重力模袋可視立面采取一定的支護(hù)措施，以減少重力模袋填裝后的“鼓肚”現(xiàn)象，來保證設(shè)計高程要求及完工后的美觀效果，4）網(wǎng)箱封閉。重力模袋封蓋前，首先確認(rèn)袋內(nèi)土料已經(jīng)填滿夯實(shí)，先將頂部土料整理平整，再用專門的黏扣帶黏合，表層可按具體設(shè)計要求覆蓋植物纖維毯，再結(jié)扎邊框線與石籠網(wǎng)封蓋。植物纖維毯在工程初期對水土保持和保墑有比較好的效果，后期降解為腐質(zhì)可以為土壤增加營養(yǎng)，為植物提供了潮濕通風(fēng)的有利生長環(huán)境，大大提高了種植成活率，在干旱少雨、蒸發(fā)量大于降水量的地區(qū)效果尤為突出，可視工程造價情況確定是否鋪設(shè)。

3重力模袋的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1具有較好的生態(tài)性

重力模袋與混凝土、漿砌石、毛石護(hù)坡材料相比，由于網(wǎng)箱模袋內(nèi)填裝的是土壤，可以為植物提供良好的生長條件，維護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，因而與周圍景觀更加融洽自然。同時建立起岸線與水體的生態(tài)微循環(huán)系統(tǒng)，可穩(wěn)定水體中微生物、動物群落，有效減少黑臭水體現(xiàn)象產(chǎn)生。

3.2穩(wěn)定性整體性較好

抗凍脹能力較強(qiáng)各網(wǎng)箱之間緊密連接，形成一個整體的柔性結(jié)構(gòu)，袋身無接縫設(shè)計，能更有效的提高土方填料的橫向約束力，能夠適應(yīng)基礎(chǔ)的不均勻沉降，保證結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)面通過植被的生長，其日趨發(fā)達(dá)的根系與坡體組成一個整體，使人工邊坡與自然邊坡之間不會產(chǎn)生分離、坍塌等現(xiàn)象，并且隨著時間的延續(xù)，邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、牢固性會不斷增強(qiáng)。另外，東北地區(qū)冬季土壤有凍脹現(xiàn)象，基于重力模袋的柔性結(jié)構(gòu)，能很好的適應(yīng)墻后及袋體內(nèi)填料土壤因凍脹而產(chǎn)生的形變，確保工程的安全、穩(wěn)定。

3.3抗沖刷、耐久性較好

重力模袋具有高抗拉（雙向抗拉強(qiáng)度不小于80kN/m）、抗頂破（CBR頂破強(qiáng)度不小于6kN）強(qiáng)度，具備高強(qiáng)的抗沖刷、抗撞擊能力，保證高速水流通過時結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。東北地區(qū)河流防護(hù)工程冬季容易受冰排粘連影響，造成護(hù)坡材料脫落，由于重力模袋材料的整體防護(hù)，可確保工程的安全、穩(wěn)定。模袋的抗老化等級為四級（實(shí)驗(yàn)室光照輻射強(qiáng)度550W/m2，連續(xù)照射150hr，拉伸強(qiáng)度保持率大于95%），在野外環(huán)境下預(yù)計使用壽命在20年以上。

3.4施工比較簡單方便節(jié)省人工

重力模袋產(chǎn)品可按設(shè)計方案，在工廠制作成半成品，運(yùn)到施工現(xiàn)場組裝定型，填充土料、夯實(shí)后加上蓋網(wǎng)即成。其操作相對比較簡便，無需大型設(shè)備和專業(yè)熟練的勞工，受氣候環(huán)境干擾比較小。而且，重力模袋力產(chǎn)品施工過程為半機(jī)械化作業(yè)，使用人工較少，即可提高施工效率又可節(jié)省人工費(fèi)用，在勞動力缺乏或作業(yè)效率不高的地區(qū)尤為適用。

3.5工程造價相對較高

不利于大規(guī)模推廣重力模袋技術(shù)經(jīng)核算，工程造價方面低于普通混凝土和聯(lián)鎖水工磚價格，高于石籠網(wǎng)和漿砌石價格。考慮水利工程石籠網(wǎng)防護(hù)需要大量使用的石材短缺，在短期內(nèi)難以找到合適的替代材料，所以只需回填土方的重力模袋價格還是可以接受的。

3.6屬新興工藝引入時間短

尚需時間檢驗(yàn)大沙河治理工程經(jīng)過了2017年、2018年兩年的洪水檢驗(yàn)，模袋整體未發(fā)生損壞和變形，表面植被生長良好，生態(tài)效果很好。但模袋材料在自然狀態(tài)下的耐久性、可持續(xù)性還有待于時間的考證，需要進(jìn)一步的觀察和檢驗(yàn)。

4結(jié)語

隨著水利工程的生態(tài)、環(huán)保越來越受到重視，河道防護(hù)型式也隨之不斷多樣化、生態(tài)化。受國家環(huán)保政策影響，在采石場停工整改、河道砂石料開采受限和其他材料價格不斷上漲的情況下，在大沙河治理工程、金家河治理工程和劈柴河河道治理工程中，嘗試應(yīng)用了重力模袋技術(shù)，重力模袋材料由于其生態(tài)性、穩(wěn)定性、整體性和易于施工性等特點(diǎn)，能夠較好地滿足水利工程防護(hù)的結(jié)構(gòu)要求和環(huán)境要求，如在工程造價方面廠家能夠進(jìn)一步降低成本，經(jīng)濟(jì)合理，定會得到進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。

［參考文獻(xiàn)］

［1］.在河南主持召開黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會上的講話，2019.9.18．

［2］CECS353：2013，生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.中國工程建設(shè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，北京：中國計劃出版社．

［3］GB50286-2013，堤防工程設(shè)計規(guī)范［S］.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，北京：中國計劃出版社．

［4］陳偉.實(shí)例分析高寒地區(qū)水利工程模袋混凝土施工技術(shù)［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2016（08）：77-79.

作者：楊勇 單位：丹東市水務(wù)服務(wù)中心