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淺談柔性石籠在公路工程中的應用 來源:未知  點擊:次   日期:2015-09-28 11:22

核心提示:柔性石籠是一種柔性重力式支擋防護結構,與剛性支擋防護結構相比,有比較廣泛的適應性特點。根據我段在公路工程實踐中曾經嘗試使用過的柔性石籠結構和使用效果,認為柔性石籠結構是一種值得推廣使用的工程結構。
近年來,柔性石籠結構在水利、道路工程中有了一定的應用,柔性石籠是一種柔性重力式支擋防護結構,與剛性支擋防護結構相比,有比較廣泛的適應性特點。根據我段在公路工程實踐中曾經嘗試使用過的柔性石籠結構和使用效果,認為柔性石籠結構是一種值得推廣使用的工程結構。
我段嘗試使用的幾種柔性石籠結構或組合形式:
(1) 柔性石籠基礎漿砌牆身擋土牆。
(2) 柔性石籠基礎漿砌(干砌)片(塊)石護坡。
(3) 柔性石籠基礎半剛性石籠擋土牆。
(4) 柔性石籠基礎柔性石籠擋土牆(護坡)等。
2柔性石籠的應用
2.1柔性石籠在水毀恢復中的應用
(1)無排水柔性石籠基礎1995年在寶黃線高家溝橋水毀路段水毀調查時發現,水毀路基多是洪水期間山洪爆發后,水流集中沖刷所至,雖然洪水漲落迅速,但洪水消退後,被毀路基或防護處往往有沖刷坑和地表水,雖然地表水不深,但河床比降較大,地下水量和流速較大,搶修恢復路基或防護工程通常需排水施工,排水費用—般占防護工程費用比重較大,並且漿砌基礎施工質量不易保證。為儘早恢復路基防護工程,降低防護工程費用,我段首次嘗試使用“無排水柔性石籠基礎”漿砌牆身組合結構,即柔性石籠基礎漿砌片石牆。柔性石籠基礎特點是基礎施工時不用排水,可以採用簡單圍堰分流降低地表水位,基礎開挖達到設計深度后,即可鋪設矩形石籠網(箱),裝填片(塊)石出水面0.2m,回填基礎後進行漿砌片石擋牆施工,一般無排水柔性石籠基礎帶水作業施工水深不大於1.0m,因此柔性石籠基礎適用於淺基礎防護工程。
(2)柔性石籠擋土牆
1999年張庄線77km、81km處路基滑坡水毀調查,水毀滑坡路段長度為20m和35m,原路基為風化岩石,高度分別為5m和6m,路肩到河底坡度(原路基邊坡度)小於1:0.3,河床為砂礫質河床,滑坡路基底腳為風化岩石,河流平均水深0.8m。按傳統做法是漿砌擋土牆,但是現場河道地勢較低,河道水流分流和降低水位困難,漿砌擋牆基礎施工需大量排水,而防護工程量很小,排水費用遠高於防護工程費用,同時公路路基需要短時間內恢復通車。我們根據現場實際情況,擬定嘗試使用柔性石籠牆加設柔性石籠筋帶方法恢復路基,即基礎按柔性石籠基礎要求施工,基礎以上柔性石籠牆身每層0.6m高,錯台疊加至設計高度,為確保牆體整體穩定性,從牆身3.6m開始,增加柔性石籠筋帶連接牆身與路基土體,基礎和牆身片石按干砌標準要求施工,一般柔性石籠牆身比路肩低0.2~0.3m,以便覆蓋客土種植路肩草等植物防護。通過十幾年的觀察,使用效果良好,至今所恢復的路基和防護安全穩定。
    


(3) “預沉降”柔性石籠防護
2008年桓蓋線周家堡大型水毀恢復工程。周家堡路段2.3km是沿著愛河的一段路壩結合路段,該路段後面有3個居民小組近千人和2000多畝耕地,並有一條鐵路通過,因此該沿河路段修建了大型丁壩十幾處。由於愛河流域長,河流大,致使丁壩防護經常遭受洪水侵襲破壞,並且每次水毀恢復後繼續水毀,造成了年年水毀年年修復的惡性循環,對公路、鐵路和村民生命財產安全有嚴重威脅。2008年我段在周家堡水毀恢復方案確定時發現,丁壩端部水毀沖刷坑一般淤積后水深4~6m,預計最大沖刷深度可達6~8m。由於水較深,過去採用柔性石籠護坡施工方法恢復水毀達不到沖刷安全深度。為確保丁壩安全不發生水毀,我段首次嘗試使用“柔性石籠預沉降法”恢復水毀防護。其原理是利用填平的砂礫材料被洪水沖刷后,柔性石籠隨著砂礫位移而下沉,當達到最大沖刷深度時,砂礫材料被沖刷柔性石籠達到設計或平衡位置。具體做法是,在設置防護的丁壩及沖坑位置填平砂礫,砂礫高出水位0.2m,填平範圍考慮石籠設計長度和安裝作業安全距離,周家堡石籠設計長度達15m,預沉降柔性石籠長度為10m。2008年竣工后,經受了2010年鳳城地區50年一遇特大洪水考驗,使用效果良好。該法適用於深水石籠安裝困難的沿河石籠護坡。
  

2.2柔性石籠在路基邊坡工程中的應用
(1) 路基邊坡防護
1996年寶黃線轉水壺段路基防護工程,該段路是沿河灣的曲線道路,洪水期間河流直衝道路並旋轉水流,原漿砌擋牆很容易被洪水沖刷牆腳而毀壞,現場確定採用直徑0.5m石籠並聯護坡。
2009年桓蓋線龍灣沿河路段加寬改造,由於地質條件限制,路基向河道一側加寬5.5m,加寬后需設防護,該河段也是處在河灣處,洪水期間水位高、水流大且旋轉急,我們採用直徑0.5m並聯柔性石籠護坡,經過幾年觀察使用效果良好。
(2) 路塹邊坡防護
2010年在桓蓋線愛陽電站嶺,使用了500m路塹柔性石籠邊坡防護工程。電站嶺特點是該段路為滲水凍脹性泥質邊坡,冬季邊坡滲水結延流冰,阻塞邊溝並上路,春季凍融翻漿嚴重,由於以往漿砌擋土牆或漿砌護坡均容易凍脹變形破壞,我們採用石籠護坡、漿砌路肩牆、結合深寬邊溝形式,徹底解決了該地質不良路段出現的病害問題。
2012年我們在閆土線梨樹溝嶺和22km處使用了路塹邊坡柔性石籠防護工程,該兩段邊坡土質滲水滑塌不穩定,我們採用了石籠護坡防護形式。
2.3柔性石籠在路基工程中的應用
柔性石籠基礎與漿砌擋牆、護坡組合結構1997年閆土線石橋子沿河改線路段,新改建路段採用柔性石籠基礎漿砌擋土牆結構,原路段採用柔性石籠基礎干砌護坡砂漿勾縫結構,該段路處在河灣內側,沖刷較小,故採用無排水柔性石籠基礎配合擋牆、護坡等結構。
柔性石籠路肩牆
2009年鐵長線攔馬嶺7km油路改建,原路為7m路面,兩側路肩不足0.75m,改建設計路基頂面寬度為8.5m,路面結構厚度為0.57m,0.15m砂礫墊層,35cm水泥穩定砂礫基層,0.07m瀝青混凝土面層。徵佔林地157畝,填方6.39萬立方米,挖方2.12萬立方米。該嶺區原路多為半填半挖路基,邊坡較陡且多為岩石,路基下邊坡多數較陡,路肩與坡腳高差較大,路基加寬后沉降量必然大,加寬部分和邊坡穩定性差,同時破壞了原有植被。我段根據嶺區實際情況,首次嘗試使用柔性石籠路肩擋牆方案。即路塹邊坡保持不變,在路基邊坡合理位置上設置柔性石籠擋土牆,合理位置是滿足改建路面設計寬度和柔性石籠路肩牆安全設置和施工的位置。柔性石籠牆頂面標高比路肩標高低0.2~0.3m。以保證覆蓋客土種植路肩草,達到美化綠化要求。該方案成功地解決了攔馬嶺油路改建工程徵佔林地的困難,從而不佔林地,少填挖土石方。並且實現了路基、路面同年施工同年竣工,直接節約工程費和徵佔林地費用數百萬元。
2.4其他應用
   (1)防沖刷石籠牆
柔性石籠可以加強水工結構物抗水流沖刷能力,例如,有沖刷河段的擋土牆牆腳設置柔性石籠護腳,有沖刷墩台、八字牆、截水牆以及各種受水流沖刷的水工結構物等增設柔性石籠護腳(可以沖刷後補設),能夠有效降低和防止沖刷。
   (2)半剛性石籠牆
柔性石籠擋牆也可根據需要設計為柔性石籠基礎半剛性石籠牆結構,即水下部分為柔性石籠基礎,水上部分每層柔性石籠牆牆心部分添加砂漿或小礫石砂漿,石籠牆頂砂漿壓蓋。2008年桓蓋線平安路段使用了半剛性石籠牆,該牆既有柔性石籠基礎不排水施工的優點,又有柔性石籠牆整體性強的優點,同時也具有漿砌牆剛性特點,使用效果非常好。
   (3)滲水、透水石籠牆
山區公路有時受汛期水土流失和泥石流的作用,常出現涵洞堵塞,泥水過路現象,我們要分析原因在適當位置選擇大粒徑石透水石籠牆攔截泥石流和流失砂土,在易滑坡、易水土流失地段設置滲水石籠牆,以減少和排除泥水過路病害。
冬季山區公路個別路塹邊坡有時延流冰現象,可以在延流冰處開挖一定空間,利用透水石籠牆圍擋攔截延流冰,並在延流冰段設置深大邊溝,緩解對公路的侵害。
由於有些柔性石籠材料抗鏽蝕能力差,因此柔性石籠牆也可以待石籠牆沉降一定時間后灌注稀砂漿(小礫石砂漿),柔性石籠防護沉降穩定后覆蓋砂礫石貧混凝土,這樣可以保證柔性石籠牆耐久性和整體穩定性,可以降低或減少護坡透水性能。
3使用柔性石籠體會
3.1 柔性石籠基礎
柔性石籠基礎具有適應沉降變形的特點,變形后仍具有整體性,可以帶水作業,施工簡單方便,節約工程造價。但柔性石籠基礎施工要結合上部結構控制好質量。石籠網有矩形的和網箱等形式,網內石料擺放應按干砌片塊石標準要求,石籠封口頂層應間隔設置凸隼石料以利於上部結構連接,石籠網封頂鎖緊要牢固。柔性石籠基礎主要適應於淤積不沖刷或沖刷較小淺基礎或施工排水困難地段,也適應地質不良易沉降、膨脹變形地基的基礎。
3.2 柔性石籠牆或護坡
柔性石籠牆用於路肩牆具有施工簡單靈活適用的特點,比如路肩水流集中易沖刷路段,可以設計不同尺寸的柔性石籠提高抗沖刷能力。
加寬路基加寬困難路段或加寬工程量較大、動遷困難地段,可以通過設計不同尺寸的柔性石籠路肩牆,達到滿足路基路面施工要求。其優點是,可以根據需要在柔性石籠牆體內填土,牆頂覆蓋客土種草本植物,可以在柔性石籠牆體內填築砂漿,增加牆體剛性和穩定性,但柔性石籠路肩牆基礎坐在路基邊坡上,因此石籠牆基礎一定要夯實加固,為防止石籠橫向變形過大,可採用增加柱(木)樁固定石籠的方法或加設石籠筋帶方法。以減少和避免石籠沉降變形過大而造成路面出現縱向裂縫病害。
柔性石籠護坡在沿河路基防護中應用較多,在河水較深或水工結構物水毀后,需深水作業恢復的工程,可以採用臨時填料作為施工作業面,鋪設安裝柔性石籠護坡,待洪水沖刷臨時填料后,柔性石籠隨填料沖刷而到達設計(平衡)位置,即“預沉法”柔性石籠護坡,在護坡基礎深度不確定、不穩定和水較深易發生水毀的防護工程中,是一種可以推廣使用的方法。
3.3 柔性石籠應用前景
隨著柔性石籠在工程中不斷應用和探索,特別是柔性石籠網(箱)專業化、工廠化批量定型加工生產,同時石籠網材質的多樣化,加之施工機械設備配合,使得適合多用途使用的柔性石籠,不僅在公路、鐵路、水利工程中有大量的應用,也可以在環保、綠化等其他工程建設中得到廣泛使用。

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