预制构件“生态框”在工程中的应用

王 飞，张宏伟，王彭国

（山西省水利建筑工程局集团有限公司，山西 太原 030006）

1 工程概况

汾河百公里中游示范区介休段生态治理工程，起于朱家堡已建湿地（河道中心线桩号Z60+622.10），终于西堡村汾河桥下游100m处（河道中心线桩号Z82+864.61），治理长度22.2km。

汾河百公里中游示范区介休段生态治理工程主要任务，是在满足治理段20年一遇设防标准前提下，通过堤防生态化改造工程、滩槽整治工程、景观绿化工程等，改善河道生态环境，让汾河风光美起来。工程建设内容主要包括水利工程和景观绿化工程两部分。水利工程包括堤防生态化改造工程、滩槽整治工程等。景观绿化工程包括现有堤外湿地提质、新建堤外湿地、堤外防护林带及堤坡绿化、滩地绿化、跨河桥梁美化。

2 预制混凝土生态框安装

预制生态混凝土框（以下简称“生态框”）为预制钢筋混凝土结构，规格为1.08m×1.08m×0.5m（长×宽×高），壁厚8cm，混凝土强度等级为C40，抗冻等级F150，钢筋采用HPB300，钢筋混凝土保护层厚度≥30mm。原材料要符合《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》（SL654-2014）相关要求。

坡脚与格网石笼侧连接处及坡顶水平压顶临河侧的生态框需连续铺设，生态框之间采用“<”型扁钢连接件、由螺栓固定连成整体，其余生态框按梅花型间隔铺设，每两块生态框之间均采用螺栓配件连接，端部空开部位采用同质预制钢筋混凝土连接件围合。螺栓及扁钢连接件采用防腐、环保材料。

生态框采用吊装方式准确就位，严禁就位后拖动平移，以防破坏其下的土工布。

在生态框内侧四周铺设反滤土工布，并与框体四周可靠连接，避免框内填土时脱落。土工布规格为SNG-PET-15-6，框内填土须人工分层填筑，填土高出框顶面5～10cm，压实系数≥0.8。坡脚生态框与格网石笼之间铺设的反滤土工布应与生态框及网箱可靠连接。

生态框需在专业技术人员指导下施工。

3 生态框施工流程

3.1 土方开挖及基槽开挖

土方开挖时，根据现场交通条件及施工现场实际情况，在开挖区设置挖掘机1台，将堤坡表面土方按照设计坡度要求削坡，先预留50～60cm的余土，在坡面设置挖掘机进行水边作业、松木桩防护施工及基槽开挖，土工布铺设、抛石施工等工序，待基础抛石成型后开始齿槽格网石砌筑，然后将预留土方及施工碎石挖除，经现场测量控制开挖至设计建基面预留20cm进行人工配合施工，防止伤及坡面，坡面施工结构见图1。

图1 生态框施工坡面结构图

3.2 松木桩施工

松木桩施工选用挖掘机或专业打桩机锤打，施工流程如下：平整场地→放线→桩机就位→木桩定位→锤击成桩。

松木桩施工注意事项：（1）桩体施打应严格按照施工图纸进行施工；（2）施工期间的桩体不得形成梯形状及八字状；（3）桩体锤击误差超过规范标准时，需进行拔桩二次复打，确保成型桩体一个面、一条线；（4）成桩质量检查包括桩身垂直度、桩顶标高、桩身质量，并应符合设计要求。

3.3 齿槽抛石及格网石笼砌筑

基础采用1m厚抛石填充饱满，保证基础的密实度及稳固性。齿槽格网石笼采用4.0m×1.0m×0.5m规格，网片采用专业厂家生产的机编六边形网，网丝采用热镀锌-5%铝合金钢丝，钢丝的抗拉强度350～500MPa，伸长率≥12%，网箱网孔100mm×120mm，网丝丝径2.7mm，边丝丝径3.4mm。扎丝丝径均为φ2.2mm，网丝镀层重量为丝径2.7≥275g，丝径3.4≥320g，丝径2.2≥250g。

网箱组装放置：

（1）网箱铺设前，基面应平整；放置前先组装各箱体单元结构；即沿网箱长度方向每1.0m设一道间隔网，间隔网须四边与网箱箱体绑扎，绑扎间距≤20cm。

（2）把组合后的单元结构放于施工地点，并采用φ2.2mm同质镀层钢丝双股以上将相邻箱体连接起来，绑扎间距≤20cm，应先角端后中间。

（3）石料及填筑

网箱中填料的中值粒径150～300mm，施工可结合当地石料供应情况适当调整，但最小粒径不应小于网材最小孔目尺寸，最大粒径不应大于网箱厚度，且需满足中值粒径要求。

填充石料必须密实、坚硬、新鲜、抗风化，表层不能风化、带土，不得采用泥岩、页岩、泥灰岩、砂质泥岩、泥质砂岩等泥质含量较高的岩石。

网箱内各箱格须同时均匀投料，每层填筑厚度20～30cm，并以机械或人工整平。

填充石料如有缝隙，须以小石料填塞，外部裸露部位的石料须以人工砌垒、摆放整齐，以求美观。

须在各网箱高度25cm左右处设直径2.2mm水平拉筋，拉筋须垂直格网石笼长度方向布设，并与箱体绑扎，间距30～40cm。

填料结束后，网箱需加盖密封，箱盖与箱体间需用直径2.2mm同质镀层钢丝双股系好，封盖绑扎间距≤20cm。

（4）石笼砌筑

格网石笼须错缝砌筑。顺水流方向上、下两层石笼之间的搭接长度≥1.0m；坡面单层石笼铺设时，顺坡向的上、下层石笼错缝长度≥1.0m，以免形成顺坡向的通缝。格网石笼砌筑需横平竖直，保证与生态框链接部位平顺衔接，如有空隙采用块石填充。

3.4 基础土工布铺设及生态框吊装铺设

为防止生态框底部水土流失及地下水渗入，坡面整体铺筑土工布，土工布叠加的方向是顺水流方向压盖在下一块的上面，叠加幅宽为15cm以上；在生态框铺设前测量铺筑高程线，进行高程测放、定位、挂线；采用15t液压吊车进行施工作业，起重作业前，起重车司机必须检查设备各个装置是否正常，钢缆、制动器、液压装置和安全装置是否完好齐全、灵敏可靠，严禁起重各工作部件带病运行。起重车司机必须与指挥人员密切配合，服从信号指挥，一定要做好手势、信号、鸣笛、吹哨子等准备工作。生态框在大面铺筑时采用间隔法，底边及收边时采用连续铺设，保证铺筑质量要达到横平竖直一条线，既要保证外部美观又要保证质量合格，见图2。

图2 生态框吊装铺筑

3.5 生态框螺栓链接

生态框采用两种链接方式：一是采用M10链接螺栓，主要用于两个框体顶角紧密部位，两顶端加设橡胶垫片及5mm厚镀锌钢板紧密固定；二是采用L型镀锌钢板双螺栓链接，螺栓型号M10，同样两端加设橡胶垫片及5mm厚镀锌钢板紧密固定，主要用于间隔铺部位对相邻两个框体的紧密链接，防止变形、滑落，使生态框链接成为一个整体。

3.6 生态框内土工布粘接及覆土

框内土工布采用KS液体胶粘接，防止框内回填土的流失，为保证后期绿化土方的饱和，框内回填土采用削坡开挖土，经过翻晒，人工将里面的草根剔除，挖掘机将土方倒入框内，人工摊铺后采用蛙式打夯机进行夯实，夯实时分层打夯，采用连环套打法，先进行框内边角由外向内夯实，确保压实度符合设计要求。框内回填土待夯实完成后，在表面再回填10cm厚覆土，经过一段时间和雨水浸泡后再将框边线清理出来，从而达到密实效果。

4 结论

汾河百公里中游示范区介休段生态治理工程（第一标段）实施完成至今已满1年，经历了1个汛期，成型段运行平稳，13号、14号库区发挥了较好的防洪效益。由于框格空间小，内部填土压实困难，部分框格内的回填土存在流失现象，汛期后进行了回填维修，目前已进入稳定形态。

采用生态框格进行河道岸坡防护，具有施工速度快、工艺简单、便捷、造价低、生态性好等特点，特别是对工期紧、施工面宽旷的工程具有更大的实用性。此次以汾河百公里中游示范区介休段生态治理工程（第一标段）堤坡防护为实例，论证了生态框格防护在水利工程岸坡防护中可以起到很好效应。