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水利工程中重力模袋技術(shù)的應(yīng)用

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水利工程中重力模袋技術(shù)的應(yīng)用

[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(shí)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(jì),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(shí)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(shí)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(gè)網(wǎng)箱可放置1-2個(gè)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(jì)單位按照碾壓試驗(yàn)具體提出。當(dāng)土料填充至袋口時(shí),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(jì)要求。填裝時(shí)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(jì)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(jì)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?dòng)斜容^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(jià)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(shí)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(dòng)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(gè)整體的柔性結(jié)構(gòu),袋身無接縫設(shè)計(jì),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(gè)整體,使人工邊坡與自然邊坡之間不會(huì)產(chǎn)生分離、坍塌等現(xiàn)象,并且隨著時(shí)間的延續(xù),邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、牢固性會(huì)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(shí)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(jì)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(jì)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(dòng)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(jià)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(jià)方面低于普通混凝土和聯(lián)鎖水工磚價(jià)格,高于石籠網(wǎng)和漿砌石價(jià)格??紤]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(jià)格還是可以接受的。

3.6屬新興工藝引入時(shí)間短

尚需時(shí)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(shí)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(jià)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(jià)方面廠家能夠進(jìn)一步降低成本,經(jīng)濟(jì)合理,定會(huì)得到進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]GB50286-2013,堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn),北京:中國計(jì)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(jì),2016(08):77-79.

作者:楊勇 單位:丹東市水務(wù)服務(wù)中心

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