生态格网石笼在水下施工的方法

摘要:作者结合多年来中小河治理设计中遇到的施工问题， 提出了安全、 经济、 合理的水下施工方案， 阐述了生态网石笼水下设施的途径， 从而促进中小河治理的快速发展。 关键词: 生态网石笼;夹心岛;水下施工;冲刷;石笼;吊装 1 工程概况 宁安市护岸位于黑龙江省宁安市南的夹心岛， 牡丹江在岛两侧 流 过。夹 心 岛 村 85 户， 人 口 352 人， 全 岛 面 积1. 1 km 2 ， 耕地0. 85 km 2 ， 护岸工程总长2. 1 km。 2 水文气象 牡丹江为松花江第二大支流， 发源于长白山牡丹岭， 全长725 km。河道平均比降 1. 39‰， 流域总面积37 600 km 2 。市区段江道长度20 km， 比降0. 5‰， 行洪宽度 300 ～400 m， 主槽宽 80 ～150 m。市区多年平均降水量536. 5 mm， 多年平均气温 3. 5℃， 最高气温 37. 5℃， 最低气温 －35. 1℃， 最大冻深1. 8 m。 3 江段地形地貌及地质 宁安市护岸位于牡丹江中游段， 距宁安市市政府1 km。城区地形呈东南高、 西北低。地面坡度 2% ～10%， 海拔高程为 246 ～253 m。牡丹江由东南向西北横穿市区， 市区形成依山傍水、 得天独厚、 风景优美的自然环境。宁安市城区属于剥蚀丘陵与山间河谷平原地貌， 可划分为河漫滩地， 一级阶地、 二级阶地和剥蚀丘陵。岸边上 部 为 低 液 限 粉 土， 厚 度 较 稳 定， 渗 透 系 数1. 02 ×10－4 cm/s ～ 1. 48 ×10 －6 cm/s一般厚 0. 7 ～ 4. 5 m。10+100 ～11 +000 段为牡丹江古河床， 黏土厚度较薄为 0. 7 ～0. 8 m， 中部夹级配不良细砂透镜体黄色稍密， 厚 0. 4 ～ 3 m。 成份以石英长石为主， 下部为级配良好砾石， 密实 ～ 中密， 砾石磨园度较好， 厚 1. 5 ～3. 5 m， 成份为花岗闪长岩类岩， 基岩为细砂岩。 4 护岸工程设计 4. 1 护岸结构形式选择 由于夹心岛四面环水， 岛上作物全部为蔬菜大棚， 蔬菜大棚多数靠近江岸， 江岸边坡均在 1. 1 左右， 牡丹江主河道也靠近岸边， 要保护耕地及蔬菜大棚的安全， 必须修建护岸工程。 目前传统的护坡工程有:混凝土护坡、 浆砌石护坡、 干砌石护坡等结构形式， 由于主流靠近河岸， 无伦采用何种结构形式护岸， 基础施工时都需要打围堰方能施工。夹心岛沿岸下河床质为粗粒砂及卵石， 河床坡度缓， 稳定性好， 满足承载力要求， 为加快施工进度， 节约资金， 本次设计经多方案比选， 采用生态格网石龙结构基础。 4. 2 堤岸冲刷深度计算 选择 CS02、 CS07 这 2 个断面进行计算，CS02、 CS07 断面水流平行于岸坡， 计算公式为:式中: h b 为局部冲刷深度， 从水面起算， m， ; h p 为冲刷处的水深， 以近似设计水位最大深度代替， m; V cp 为平均流速; V 允 为河床上允许不冲流速; n 一般取 1/4。计算结果见表 1。 表 1 护岸固脚处冲刷深度表 4. 3 护岸稳定计算 护岸的结构型式为有镇脚的坡式护岸， 稳定计算包括计算在自重及外荷作用下发生通过堤与地基整体剪切破坏的稳定性和计算镇脚的稳定， 包括抗滑稳定和抗倾覆稳定， 计算时要考虑最大冲刷深度的影响。 表 2 镇脚稳定计算表 根据以上计算确定护岸的结构， 新建护岸采用生态格网石笼， 格网石笼在水下3. 0 m， 河床下1. 5 m， 格网石笼宽5 m 。 5 护岸工程水下施工 5. 1 施工石料 5. 1. 1 石料 块石料必须质地坚硬、 新鲜、 完整， 块石厚度宜 ＞20 cm，长厚比≤3， 不得使用有尖角或薄边的石料， 石料饱和极限抗压强度 ＞40 Mpa， 软化系数应 ＞ 0. 85。块石供应先经试验，确定其符合设计及规范要求， 经监理确认合格后， 方可选用。杜绝风化石、 水解、 碎石等不合格的石料。 5. 1. 2 生态格网质量检查、 计量与组装 1)生态格网的检查:生态格网到达工地指定地点后， 在监理单位监理工程师在场的情况下， 对生态格网尺寸(含网目)核查， 对检查合格的生态格网进行计量。施工中监理工程师和项目部质检人员可随机抽样测量。 2)生态格网结构组装:按照生态格网技术说明进行格网结构组装， 生态格网组装同陆地施工。 3)吊装生态格网的用具安装， 在装填前要对吊装用具进行安装， 安装时要求各吊环分布均匀， 避免吊装时局部受力过大。对组装完毕的生态格网进行填装石料， 采用机械填装， 填装完毕进行封盖， 等待吊装。 5. 2 施工技术要求 1)施工队伍进入现场后， 要先了解施工条件及周围环境， 在全面仔细阅读设计图纸的基础上开始施工， 并合理安排好各项工作的施工顺序， 避免施工干扰， 做好施工笔记。 2)根据施工作业区域对施工区段划分， 水下吊装施工的关键是合理划分施工区段， 根据工程施工的经验， 结合当地水文地质资料具体情况分析， 可将施工区段划分为10 m(垂直水流方向) ×20 m(顺水流方向)的标准网格， 每个标准网格再分为上、 下两个半区进行作业， 不足10 m宽度的吊装区可划分为定宽的区段进行施工， 根据设计图纸每个区域的厚度以及施工前水下地形测量成果， 计算出每个网格应吊装生态格网的数量， 编制施工档位图。 3)在吊装区附近的岸边， 根据建设单位提供的控制点，采用前方交会或后方交会的方法在岸上测设一点， 由此点放出施工基线。根据测设的已知点设立一条平行于吊装区长度方向正基线。在基线上根据各施工区段的长度划分放出各基线桩。由基线桩上测设出各断面方向桩， 方向桩应垂直于吊装区长度方向。 测量放样放出的基线桩与方向桩应与定位吊车通视良好。利用测设点作控制点， 采用极坐标法放出基线桩和方向桩。 4)施工吊车定位的方法为:①吊车选用:设备状况良好，并配有专业操作人员。②吊车定位准确、 牢固。③生态格网在吊装到水底过程中， 因水流的冲刷带动作用， 生态格网会移动， 因此在吊装前要计算出生态格网在水流的作用下， 所移动的距离， 确保吊装投位标的准确。具体实施时， 可根据现场实验参考确定最后的设计值。④吊车根据计算参数， 先将定位吊车移至要吊装投的断面， 测出流速和水深， 计算出冲距(漂距)， 利用经纬仪进行精确定位。 5)施工应安排在汛前、 汛后的枯水季节进行， 并应做好防汛准备。根据吊装摆放须均匀的原则， 吊车位应互相错开， 以保证吊装生态格网摆放均匀。根据所确定的标准车型及有效吊装宽度将吊装生态格网标准网格的半区5 m ×5 m的网格条形区域进行吊装， 每个吊车依次错开， 从而保证吊装投均匀， 且无空档。吊装生态格网在标准网格中， 应安要求依次进行， 保证生态格网入水后落至指定区域， 从而达到吊装均匀的目的。 水下吊装生态格网工程结束后， 测量人员可采用 GPS 系统对吊装区域及相邻的部分水域进行水下地形测量， 并绘制水下地形图， 将吊装前吊装后的水下地形图进行对比， 确定吊装成果。