宾格石笼水平铺盖在钱老汉防洪工程中的运用
摘要:文中以巴楚县钱老汉防洪工程为实例，通过分析河堤冲刷原因，选择石笼网垫作为水平铺盖的方案，并介绍其施工排水和施工技术要点及应用情况，为本流域防洪工程具体实践提供技术参考。
一、工程概况：
巴楚县钱老汉防洪工程为叶尔羌河防洪规划的第42号防洪工程，位于叶尔羌河流域下游的民生渠首和48团渡口之间，巴楚县阿拉格尔乡以东3.5km处的叶尔羌河左岸，上起桩号K250+721，下至桩号K253+482，全长2.761km0地理位置为东经77° 56' 10.57"，北纬39° 19'4.59"。主要保护对象为巴楚县的巴楚总干渠(控制灌溉面积55.03万亩，设计流量69m³/ s )、奎太力克渠引水闸(设计流量5.0m3/s)、阿拉格尔乡人口2.92万人及农田10万亩。近期叶尔羌河阿尔塔什山区水库的建设，将提高下游平原工程的防洪标准，钱老汉防洪工程等级为5级，防洪标准为10年一遇。钱老汉防洪工程于2013年3月中旬开工建设。该段河道纵坡为1 / 2,996，河床宽度为325一 1,100m，设计洪峰流量Q设=1,544m³/s，校核洪峰流量Q设=1,740m3/s,设计水位1,148.61m，河床高程1,146.56m。
二、工程现状及存在的问题：
钱老汉上游右岸为茂密胡杨林场，在河道中形成突起(此处河道宽度仅325m)，类似挑流坝，将水流挑至下游左岸形成局部凹岸主流区，由于河水横向环流的作用，每年对河道左岸冲刷，使河堤逐步左移，而河堤左岸为巴楚总干渠，最近距离1,200m，目前此处堤防为抗冲能力较弱的土筑坝及土梢坝，大洪水来临时不及时进行抢险，防洪堤很快冲毁，对左岸的农田及水利设施带来极大的危害。该防洪段历史险情普遍，堤基渗透变形类型为流土，河水冲刷严重，最大冲刷深度达8.0~9.0m，历年防洪抢险任务艰巨。
钱老汉堤基地层结构为双层结构(且)类，上部为灰黄色低液限粉土，干密度为1.40-1.53g/cm³，渗透系数为3.93 X 10-4-5.31 X 10-4cm/s;下部为河流相冲积砂层，以青灰色细(粉)砂为主，干密度为1.45-1.47g/cm³，渗透系数为4.65 X 10一5.02 X 10-3cm/s，堤基渗透变形类型为流土，工程地质条件划分为D类。堤身地层岩性为低液限粉土、细(粉)砂，干密度为 1.36-1.56g/cm³，土质松散，抗滑稳定性差，工程地质条件分类划分为D类。由于河道淤积及多年来防洪筑堤在坝后取土的原因，背水面地面高程比河床高程低1~2m，且只对堤身进行加固，未对堤基作处理，防洪堤根基不稳，抵御洪水能力弱。
三、冲刷原因分析：
根据工程现状及勘察结果，形成河床冲刷的原因有三个:
(1)叶尔羌河洪水频发，是新疆境内洪水最大的河流，最大洪峰流量达6,270m³/s，来势猛，破坏性强;(2)河水在钱老汉上游右岸受阻折冲到左岸形成主流区，横向环流的作用使河堤左移;(3)堤基地层结构为上部低液限粉土、下部细(粉)砂的透水层，渗透变形类型为流土，对堤基未作处理，为此堤基抗冲刷能力差是必然的。
四、水平铺盖方案的选择：
根据叶河中下游防洪工程已有的防洪经验，本工程提出了三个方案:方案一:斜坡式护岸迎水坡雷诺护垫护砌+水平铺设格宾石笼防护;方案二:斜坡式护岸迎水坡现浇硅板护砌+水平铺设格宾石笼和树梢捆防护;方案三:槽孔混凝土防渗墙基础防冲+水平铺设格宾石笼防护。可见，水平铺盖均为格宾石笼柔性材料。
格宾石笼是由包覆PVC的低碳钢丝编织成网装石而成，无结构缝，柔性好，整体结构有延展性。格宾网具有高抗腐蚀性、延展性和高强度，它的主要优势有:经济、施工简便，可就地装配;高抗腐蚀性决定了它具有很强的抵御自然破坏和恶劣气候影响的能力;延展性决定了它具有承受大范围变形的能力;高强度决定了它耐冲击性;具有良好的渗透性，可防止由流体静力造成的损害;石笼缝隙间的淤泥有利于植物生产，可增加山坡和岸滩的稳定性。
格宾石笼的水平铺盖结合了叶河防洪的土办法，具有工艺简单、施工速度快、造价低、维修简单、效果好等优点，格宾石笼可置于水下，有可变形性，有一定的自愈能力，水力糙率高可减少波浪和水流的作用，在新疆叶河防洪工程中得到广泛应用，技术和经验已成熟。因此，考虑到钱老汉防洪工程的实际情况(现场条件、施工技术、投资及工期要求)及地质勘测成果，对坝基进行水平铺格宾石笼，与坝面雷诺护垫护砌连为整体，达到抗冲刷的目的。该防冲形式为半临时性加固措施，需在每年洪水期观测沉降量，按照自然沉降形成落淤稳定，必要时进行险工段的抛投加固。
五、格宾石笼施工：
1.施工排水：
格宾石笼在施工前需进行施工排水。格宾石笼施工选择在枯水期施工，根据设计横断面，平均降水深度为河床以5m，此时地下水位位于河床以下1.5m左右，需要排除基中积水才能施工。
根据地质勘察报告土质为低液限粉土及细(粉)砂，坑开挖时地下水涌入会产生较大的流砂，开挖排水沟很难成，不能采用沟渠明排的方法，因此结合本工程实际情况用井点排水降低地下水水位的方法实现施工排水，由埋设地下含水层的滤水管(井)将地下水抽走，形成地下水位局部降落，满足施工要求。
(1)基坑涌水量：
基坑涌水量计算按下式:
根据以上计算，本防洪段以100m长、6m宽为1个抽水单元，布置集水管1套共10节，每节10m，总长100m,排水时集水管交替使用，以不影响各基坑涌水量为宜。井点管距防洪堤外缘边线1.0m，埋入土下3m,露出地面0.5m。每个抽水单元配潜水泵，将水抽入排水沟排至河道内。
2.格宾石笼施工：
(1)基坑开挖：
施工排水达到设计标准时，采用推土机、挖掘机、铲车联合作业开挖基坑，开挖土料除用于坝体填筑运至坝后外，回填土料采用挖掘机挖土、修坡，铲车运至基坑以外2m处堆放。
(2)格宾石笼安装：
格宾石笼施工是从最底层向上一层一层的施工，先将最底层格宾笼组装好，人工填石达到设计要求后封盖，再组装上一层格宾笼进行施工。根据此施工工序具体如下:
1)格宾笼组装:竖直间隔网与水平网身应垂直相交，用与网线同材质的双股线绑扎、绞紧形成长方形笼箱;护垫组绑扎必须是在间隔网与网身交接处每间隔25cm绑扎一道，四处交角各绑扎一道。
2)格宾笼装石:必须同时向同层网箱格内均匀地放入石料，不能将单格网箱一次性投满;填料时应分层投料，每层投料厚度控制在30cm以下;顶部填充石料宜高出石笼2~3cm，空隙处应以适当的小碎石填塞密实，增加石笼容重;填充石料容重应达1.90t/m3;填充石料时，表面应以人工码放垒平，石料平面朝外。
3)封盖:封盖时顶部石料必须砌垒平整，先固定每端相邻边结点后再绑扎，封盖与网箱边框相交线处每隔10}15cm绑扎一道。每层石笼填石完成应择点测量标高，达到设计要求。
4)底层格宾石笼施工完成后再进行上一层施工，石笼层
与层间砌体应纵横交错，上下联结，严禁出现通缝，砌体
外露面应保持平整美观。施工时应注意:
a.石笼组间连接绑扎要求:相邻网箱组的上下四角各绑扎一道，上下框线或折线处每隔10一15cm绑扎一道;网片结合面处达到每平方米绑扎2道的标准;在绑扎相邻边框线下角时，如下方有石笼组，必须将下方网箱一并绑扎，以求连成一体。
b.填装外部石笼时，应在箱内填石达到1/3高时设置拉筋线，呈八字形向内拉紧固定，保持外型平整。
(3)基坑回填：
格宾石笼安装完成后，将基坑以外土料采用挖掘机配合蛙式打夯机压实。自下而上分层填筑，每层铺筑厚度为25cm，压实系数不低于0.95。全部填筑完成以后作整体压实，按设计要求进行修整，保持水平铺盖平顺。
五、结束语：
钱老汉防洪工程在施工过程中严格按照格宾石笼施工技术要求，严把质量控制关，该工程于2013年5月中旬完工，6月底迎来了夏洪，经历一个洪水期后，水平铺盖沉降稳定，堤坝迎水面护坡平整无下滑，防冲刷效果很好。格宾石笼的水平铺盖在新疆叶尔羌河流域防洪工程中用于防冲刷稳定河床具有广泛的应用前景。