整体吊装格宾石笼基础施工方法

王光辉 杨培金 孙卫平

(威海水利工程集团有限公司，山东 威海 264200)

1 概 述

格宾石笼挡墙作为一种新型的挡土墙结构在河道治理工程中广泛使用，具有造价低、生态良好、应用广泛、变形灵活等优点。但在河道基础施工时，传统施工方法仍然采用基坑抽水、人工填笼的方法，成本较高，工期较慢。钢板槽整体吊装格宾石笼基础施工具有填笼速度快、可以水下施工等优点，既能保证格宾石笼的质量，也能很好地解决上述困难和问题。

2 工艺原理

格宾石笼是一种以钢丝网箱为主体的柔性结构体，填石料后其自身的强度不具备吊装的条件。整体吊装格宾石笼基础施工法通过钢板槽对格宾石笼边板的保护与支撑，使格宾石笼基础有了整体的刚度，能够满足吊装的需要。在基槽开挖施工过程中，利用挖掘机就近将填装好石笼的钢板槽整体放置在基槽内，通过整平、调直达到设计要求后，将钢板槽拆除，最终完成格宾石笼基础整体的吊装施工。

3 工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1 钢板槽的制作

根据设计图纸中格宾石笼基础尺寸，确定钢板槽内部尺寸，采用1cm厚的钢板，制作成两片“L”形构件，并利用连接扣将两片“L”形构件拼成一个4m×0.8m×0.8m(设计尺寸)的矩形钢板槽。利用φ20的圆钢制作成插销插入连接扣中固定，如图2所示。

图2 钢板槽示意图

3.2.2 扁担梁的制作

主横梁采用[16槽钢，肋梁采[8槽钢，制成扁担梁。主梁端部安装吊环，用于固定钢丝绳，方便在吊装钢板槽时挂钩与脱钩。次钢丝绳通过受力计算，采用15～20mm钢丝绳。太粗的钢丝绳不利于从就位的格宾石笼基础下抽出。主钢丝绳采用30mm以上钢丝绳，上部设计挂钩。如采用挖掘机吊装时，整个系统的高度应满足挖掘机工作臂伸缩幅度的要求。扁担梁的制作如图3所示。

图3 扁担梁示意图

3.2.3 格宾笼组装

a.取出一个完整的格宾单元，校正弯曲变形的部分。立起隔板及端板，先用边缘钢丝延长部分固定住角点，确保每一竖直面板上端边缘在同一水平面上，特别注意隔板的两条竖直边沿及底部边沿要竖直。

b.组装格宾笼的原则：形状规则，绞合牢固、所有竖直面板上边缘在同一水平面上，并且确保顶盖边缘能够与面板上端水平边缘绞合。隔板与面板、顶板应成90°相交，经绑扎形成长方形或正方形格宾网箱或格宾网箱组，绑扎连接采用扎丝，由边缘起绑扎，绑扎扎丝应采用与网丝同材质的钢丝，每一道绑扎应采用双股线绑扎并绞紧，钢丝的末端向里折。

c.将扁担梁的次钢丝绳均匀放置于挖掘机旋转半径内平坦的地面处，将钢板槽放置在次钢丝绳上，然后将组装好的格宾笼放置在钢板槽内。利用φ20的圆钢制作成“U”形插筋，用于将钢板槽与格宾笼边板固定。每套钢板槽需要10个“U”形插筋，如图4所示。

图4 格宾石笼与钢板槽组装示意图

3.2.4 石料装填

a.用小型装载机填充石料时，必须分层向各箱格内填充石料，各箱格均衡装填，不得将单个箱格一次性填满，每层填料厚度应控制在30cm左右。为防止钢板槽受压弯曲及格宾笼隔板弯曲，每装填三分之一格宾笼高度就安装两根面板加强钢丝(每根长度在2.5m左右)，中间用小木棒绕转钢丝(见图5)，绕转时把握加强钢丝的松紧尺度，既要避免过于松弛而达不到预期的效果，又要防止太紧而导致格宾笼边板往内收缩。

图5 面板加强筋操作示意图

b.考虑到填充料的沉降，填充石料顶面宜适当高出石笼2～4cm，空隙处应以适当的小碎石填塞密实，以增加石笼密实度。裸露在河底面以上的填充石料，以人工码放平整(按干砌石的标准)，石料间应相互搭接稳定，平整面朝外。

c.绞合顶盖前，要对格宾笼基础整体结构进行检查，对一些弯曲变形、表面不平整等不符合施工要求的部位进行校正：出现隔板弯曲现象时，可将凸侧的石块移到凹侧方格，然后扳直隔板来纠正隔板顺直度，弯曲变形较深的应采用钢钎扳直。表层的石块必须用人工整平，预留2～4cm的超高，确保表面平整。对于隔板顶部被埋到石块下面、绞合不到位的隔板，可用钢钎将隔板翘起。用长1.4m的钢丝单、双圈间隔绞合盖板边缘与面板上边缘、盖板与隔板上边缘。面板上边缘与顶盖边缘要绞在一起(一般将4条边一起绞，把整个结构连成一个整体，这样做也可以节省钢丝的用量)，顶盖绞合后，所有绞合边缘成一条直线，而且绞合点的钢丝紧密靠拢，绞合不拢的地方必须用钢钎校正，使其表面在同一水平面上。

3.2.5 基槽开挖

a.施工准备：开工前测定线路，包括导线、中线的复测，水准点的复测与增设，横断面的测量与绘制。在施工现场工作界限内，保护所有按规定应保留的植物及结构物。对施工范围内的建筑废弃物、腐殖土等进行清除运弃。

b.土方开挖：基槽开挖应按放样定出的开挖宽度，分段分层挖土，采取不放坡或放坡开挖。当开挖基坑的土体含水量较大或土质较差时，边坡不稳定或受周围场地限制需用较陡的边坡时，应采取临时性支撑加固措施。边挖边检查槽底宽度，宽度不够时应及时修整，每开挖深度1m左右修坡一次，至设计高程后再统一进行一次修坡并清底，检查槽底宽度和高程，要求槽底凹凸不超过20mm。基槽底高程不同时，高低标高相接处应做成台阶形，台阶的高宽比不宜小于1∶2。

3.2.6 格宾石笼基础整体吊装施工

a.当基槽开挖长度大于石笼基础分段长度后，利用挖掘机或汽车吊将装填好的钢板槽石笼整体吊运至作业面，将其吊装在开挖好的基槽内，根据设计高程和坐标位置调整钢板槽，直至满足设计要求。

b.吊装前必须仔细检查绳索、吊环是否完好。在吊运过程中必须严格控制起吊及下放速度，确保钢板槽平稳安装，防止与其他设备等发生碰撞。

c.吊装前先试吊，将填装好的钢板槽整体吊离地面不大于10cm处暂停，对各主要受力部位的状况做细致的检查，确认状况良好，方可继续起吊。

d.下放就位时，必须严格控制平面位置和高程。偏差在允许范围内方可撤离起吊设备；若超过允许偏差，应分析造成偏差的原因，根据原因分析结果处理后，再次吊装钢板槽，直至符合要求。

e.松开捆绑钢板槽的次钢丝绳，并将其从钢板槽下抽出，然后将钢板槽吊起，使钢板槽与格宾石笼脱离。如格宾石笼在吊运、安装过程中，石块将钢板槽挤住，不能顺利地脱槽，需要将钢板槽的插销打开，分别吊出两块L形的钢板。在脱去钢板槽的操作过程中，如果格宾石笼基础变形不能满足要求时，需要使用撬杠将变形部撬直。

3.2.7 土方回填

利用挖掘机就近取土，将格宾石笼基础两侧的土方分层对称回填，使格宾石笼基础固定、不移位，土方应回填至设计高程。

4 质量控制

4.1 质量控制标准

4.1.1 条形基槽开挖

条形基槽开挖质量控制标准见表1。

表1 条形基槽开挖质量控制标准

4.1.2 格宾石笼

对本次研究区1∶25 000水系沉积物测量数据进行统计，制作变化系数解译图(图2)，由图可知：(1)研究区内Au元素含量变化幅度很大、高强数据很多，更易于富集成矿；(2)区内含量变化幅度大，高强数据多，成矿可能较大的元素计有As，Mo，W，Pb，Ni，Bi；(3)区内含量变化幅度较小，高强数据一般，具有一定的成矿可能性元素有Cd，Cr，Sn，Sb，Cu，Ag，Zn；(4)研究区内变化幅度小，高强数据少，只可能具有局部成矿可能性的元素有Th，U，La，Y，Nb，Co。

a.格宾是由特殊防腐处理的低碳钢丝经机器编织而成的六边形双绞合钢丝网，由其组合成的网箱内填充石料制作成符合设计尺寸及质量要求的格宾石笼，具有优于EN 10223-3标准中所述网箱的力学性能。

b.格宾石笼为一次成型生产，沿长度方向每隔1m采用隔板隔成独立的单元，除隔板外，底板、端板、面板及盖板由一张连续不裁断的网面组成，不可采用独立的双层折叠网面通过绞合在底板上作为隔板。

c.钢丝网进行镀高尔凡(5%铝锌合金+稀土元素)防腐处理，镀层的黏附力要求：镀高尔凡层黏附力检验采用缠绕试验方法，当镀高尔凡钢丝紧密缠绕相当于自身直径2倍的芯轴6圈时，用手指摩擦钢丝，其不会剥落或开裂，符合EN 10223-3标准。

d.网面抗拉强度30kN/m，符合EN 10223-3标准。格宾护岸供货单位须提供有资质的检测单位出具的网面抗拉度强度检测报告。

e.网面裁剪后末端与端丝连接处是整个结构的薄弱环节，为加强网面与端丝的连接强度，须采用专业的翻边机将网面钢丝缠绕在边端钢丝上不少于2.5圈，不能用手工绞；或者以射丝为端丝，以折边代替机械翻边，翻折长度不小8cm，如图6所示。

图6 翻边示意图

f.绑扎钢丝必须采用与网面钢丝一样材质的钢丝，为保证连接强度，须严格按照间隔10～15m单圈-双圈连续交替绞合，见图7。

图7 绞边示意图

g.格宾石笼质量控制标准见表2。

表2 格宾石笼质量控制标准

4.2 质量保证措施

施工项目部在进行工程施工前，需要做好以下几个方面的工作：

a.需要做好项目的合同及设计文件的研究工作，在此基础上进行施工组织计划的编制工作。

b.技术人员需要做好实地勘察工作，特别是施工处的地质及水温情况，需要认真采集数据，根据施工现场的实际情况来确定整个工程的计划以及每阶段的进度控制工作，做好技术准备。

c.根据施工设计方案对所涉及的各项数据以及施工图中的关键项目进行检查，并安排专人做好工程测量工作，对获得的数据进行及时的实测分析。一定要确保施工前采集的各项成果及数据的真实性和有效性，确保质量检验符合国家制定的各项法律法规、规范标准，确保数据的完整性，不得出现伪造及随意舍弃研究成果及资料的行为，工作人员需要备份检测记录，做好保管工作，未经允许不得进行涂改或者删档等。还要保证检测区域在整个项目中具有代表性，因此选取时一定要特别注意。

4.2.2 做好格宾石笼的材料质量控制工作

在进行格宾石笼选择时，要确保用于编织格宾网的材料质量过关，特别是在其化学性能、力学指标等方面，都应符合设计要求，对于不符合质量要求的材料不得使用。根据施工要求，在进行格宾石笼填充工作时，应满足如下要求：

a.需要确保整个格宾网的平整性和美观性，单个网箱面的最大变形量不超过5cm。

b.对编织完成的格宾石笼进行网孔检查，确保网孔的大小一致，保证石笼的整体性。

c.对外涂树脂薄膜质量以及镀锌层厚度进行检查，确保格宾石笼的耐久性和抗冲刷能力；对填充料的质量及形状大小以及透水土工织物等数据进行检查，保证填充物密实、不松动，同时还要确保整个格宾石笼具备良好的透水性和自排水性，在保证工程质量的前提下更好地实现其生态价值。

4.2.3 严格施工质量控制

在进行工程施工前，还需要做好地基基础的数据检查，包括基础的土质、基坑的尺寸等数据，确保符合设计及规范要求，通常情况下，格宾基础面的平整度要求在±8cm的范围内，倾斜度在0.5°的范围内；一旦施工中涉及地基处理，必须要对地基的承载力进行严格的检测，确保地基的承载力能够满足施工的要求；对石笼的拼装工艺及流程进行检测，确保填充石料的工艺程序等符合施工要求。对石笼吊装的各项基本数据进行抽查，要求高度偏差在±5cm的范围内，宽度偏差在±3cm的范围内，长度偏差在±3cm的范围内。

5 结 语

整体吊装格宾石笼基础施工工艺原理简单，取材方便，周转利用率高，成本低，安全性好，更节能、环保、经济，极大地提高了施工效率，并保护了当地水资源，防止了水土流失，受到建设单位的高度好评，具有良好的社会效益。