铅丝石笼在河道控导工程中的应用

朱秉江

（甘肃省山丹县马营河流域管理处，甘肃山丹734103）

近些年，受上游水库联合调度运行的影响，使河道来水来沙条件出现显著改变，中小流量显著增加，造床流量减少，河床淤泥堆积量有逐年上升的趋势，滩槽高差，以致主流频繁摆动，对淘岸构造形成严重的冲刷作用，对沿河居民农业生产与生命财产安全形成较严重的影响[1]。针对以上情况，在河道工程整治阶段，施工方拟定采用铅丝石笼护岸的工法，取得了较好的效果，现对其在河道控导工程起到的作用及具体应用方法加以分析。

1 工程概况

马营河是黑河最东的一条支流，也是山丹县境内最大的河流，全长113 km，自然坡降范围为1/30～1/40，河床曲折，呈“S”形，地层岩性河岸表层是低液限黏土，河床上、下段分别是冲洪积含砾砂层、冲洪积中细砂层。经现场实测发现，本河道两崖坎标高为0.3～2.9 m。

2 河岸冲淘崩塌的成因与铅丝石笼的作用

针对河岸冲淘崩塌的成因，主要是水流与滩岸两者相互作用后形成的产物。可以将水流看成是一种持续不断的惯性流体，若其和滩岸相接触过程受到阻碍以后，将会诱导水流分股过程，当回流与搜根流两者相遇后便会形成有巨大离心及向心力的环流，以致横向不能均衡的输沙，若环流和河床土质无法维持均衡状态时，河床就会被破坏，进而形体有所改变，产生不规则的冲刷坑，流速越大，冲刷坑越深，滩岸边坡系数越小，冲刷坑越深[2]。

将铅丝石笼用于河道滩岸整治工程中能起到较好的稳固作用；采用铅丝石笼维护河道滩岸基本土体，使其免受冲淘，以上是近些年国内很多河道工程项目中防止土体被破坏、减少流失量的常用手段，铅丝石笼对土体直接和水流接触过程形成阻止作用，进而减轻水流对土体的冲刷侵蚀作用，且石笼自体沉重，稳定性较强，很难被水流冲破，与其他加固稳定护坡方法相比较，其能承受高速度水流的冲刷作用。在河道防护工程中，铅丝石笼不仅能对分隔分流起到阻断作用，也能承受水流冲刷恶劣环境的考验。故而在生产实践中，要求选用的铅丝石笼铅丝韧性优良、高强度、耐腐蚀性好，可以选用硬度大、抗冲击能力强的花岗岩，保障其使用寿命。

3 工程设计、施工技术方法

3.1 铅丝石笼工程设计

3.1.1 设计沉排护脚3.1.1.1沉排压载。通过肉眼观察，沉排护脚是采用铅丝编成的网格式笼状物，内部切有块石，针对网格的规格大小，以不漏掉填充的石块为限度。本工程设计铅丝石笼时选用8#铅丝编成网格，按照0.5 m×0.5 m间距布设对拉铅丝，绑紧上下网片和砌体，借此方式强化石笼的整体性。

3.1.1.2 确定冲刷深度。因有水流侧蚀作用，使护脚受到一定限制，护脚位置河床一定冲深，针对护脚尺寸，要符合河床冲刷到最低高程时护脚构造坡度依然能维持稳定性，实现对岸坡的有效维护。采用下式测算冲刷深度[3]：

式中，α为水流流向和岸坡的夹角（°），取45°；m为护脚终止后的边坡系数，取3；Vj为水流发生偏斜时，局部冲刷流速（m/s），取1.1。

3.1.2 设计沉排护坡

3.1.2.1 确定护坡坡度。结合土工试验资料，河岸土质、饱和土的内摩擦角通常分别是26°、22°，其稳定坡比一般为1∶2.5。

3.1.2.2 沉排压载。使用8#铅丝制作成网格，按1.0 m×1.0 m间距布置对拉铅丝，绑紧上下网片和砌体，增强石笼的整体性。

3.1.2.3 护坡封顶。护坡的顶部设计情况影响着石笼护坡结构的抗滑性、稳定性。本河道护岸工程封顶利用平封法，平封延展长度取1.0 m。

3.2 施工技术方法

3.2.1 基础清理 项目施工借助1 m3挖掘机，75 kW推土机器械进行，清理基础基面上滞留的淤泥、木屑等杂物。加强堤基清理宽度指标的控制，可以利用基础设计宽度和坝前后侧1.0 m的富余宽度之和进行计量。针对基础清理阶段形成的废弃残渣，应统一运输、摊堆在堤防后背水侧，基础清理深度平均为30 cm。杂物清除结束后，组织工人沿坝轴线予以整顿，通过碾压维持并巩固堤基原状态[4]。

3.2.2 挖掘基础 利用1 m3挖掘机挖掘基础，开挖作业面分层水平掘进，各层挖掘深度维持1.0 m，挖掘边坡堤内侧按1∶2、另一侧按1∶1.75挖掘，借此方式减少作业量，确保施工活动安全稳定推进。针对坝坡侧，严禁出现超挖情况，要预留出20 cm保护层，为人工削坡修整操作创造便利条件。针对由基础内挖掘出的土方，将其堆积在基础挖掘坑河床侧，用作回填基坑的用料。

3.2.3 填筑坝体 利用器械挖出河床内的砂砾石，并将其运输到上堤集中安置，推土机整顿物料，压路机碾压，分层式填筑坝体，各层铺土厚以40～65 cm为宜，各碾压作业面长度≥200 m，碾压面高程差≤±5 c。

3.2.4 铅丝笼装块石施工 具体是在预定的位置，施工方组织人力对铅丝笼进行绑扎处理，人工将石块装进石笼体内。铅丝绑扎连接不同石笼体，使其安稳性符合设计要求，不同铅丝笼之间要形成一定错开缝，整齐安放，将300～500 mm块石或卵石投放至铅丝笼中，本工程项目中填石的平均粒径为400 mm[5]。明确要求要分层填筑块石，填筑过程中要做密实处理，推荐用砂砾石灌缝进行填充。

4 结束语

本河道工程治理阶段应用了铅丝石笼护砌技术，在2017年12月底开工，历经2018—2020年的汛期检验，确认本工程综合状态良好，新建设出的防洪堤段没有出现被水流淘空、塌陷等不良情况，采用的工艺技术、项目建设质量标准均符合设计要求，实现对两滩农耕生产、村落安全的有效保护，具有较高的社会效益。