科研論文
石籠網(wǎng)擋渣墻在襄荊高速公路棄渣場(chǎng)工程防護(hù)中的應(yīng)用
[摘 要] 格賓網(wǎng)是一種新型的網(wǎng)材，在國(guó)內(nèi)逐漸應(yīng)用于工程防護(hù)中，利用格賓網(wǎng)加工成是龍，籠內(nèi)填筑石頭后，按照設(shè)計(jì)斷面堆砌，連接后形成墻體，可以用作棄渣場(chǎng)的攔擋。石籠網(wǎng)擋渣墻具有整體性好，剛?cè)峤Y(jié)合，耐久性，透水性強(qiáng)，施工簡(jiǎn)便，質(zhì)量容易控制，投資適中等特點(diǎn)，值得在水土保持工程防治中應(yīng)用。
1項(xiàng)目概況
湖北省相反至荊州高速公路（簡(jiǎn)稱襄荊高速公路），是湖北省重點(diǎn)建設(shè)三角公路主骨架的組成部分，自北向南縱貫湖北省中部地區(qū)，直接連通襄樊，荊門和荊州市，在湖北省經(jīng)濟(jì)大三角發(fā)展格局中，連接襄樊、十堰與荊州、宜昌兩角，項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)推動(dòng)湖北省社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。
本項(xiàng)目位于湖北省中部，路線走廊帶呈北南走向，北起漢十高速公路襄荊聯(lián)絡(luò)線所屬的漢江四橋，途經(jīng)襄陽(yáng)、宜城，鐘祥、東寶、沙祥、荊州等縣區(qū)境內(nèi)，南止荊州市荊州區(qū)龍會(huì)橋；路線所經(jīng)地區(qū)基本上為平原微丘區(qū)，總的地勢(shì)是北高南低，項(xiàng)目穿越多中不同的地貌單元；路線所處地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫15.7℃~16.4℃，年降水量在869.2~1079.2mm之間。
本項(xiàng)路線全長(zhǎng)185.42Km，計(jì)算行車速度為100Km/h；全線土石方2291.59m3（含路基寬填）,防護(hù)工程63.795萬(wàn)m3 ；設(shè)有特大橋一座，大橋5座，中橋34座，小橋48座，涵洞591道，互通式立交9處，分離式立交21處，通道398道，天橋50座；全線設(shè)收費(fèi)站9處、養(yǎng)護(hù)區(qū)2處、服務(wù)區(qū)2處、監(jiān)控中心1處。
項(xiàng)目于2001年開工建設(shè)，于2004年6月建成通車，施工總工期為42個(gè)月，工程總投資為44.85億元。
2 項(xiàng)目棄渣分析
2.1棄渣量的變化
根據(jù)主題設(shè)計(jì)資料，本項(xiàng)目全線產(chǎn)生棄渣16.95萬(wàn)m3 ，其中土方13.86萬(wàn)m3，石方3.09萬(wàn)m3，主要集中在荊門十境內(nèi)K103~K131路段，布設(shè)棄渣場(chǎng)3處。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中。因開挖土方的土質(zhì)不能滿足填筑土料技術(shù)要求，實(shí)際棄渣發(fā)生了較大變化。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及各施工標(biāo)段統(tǒng)計(jì)，工程產(chǎn)生棄渣集中在荊門十的鐘祥市和東寶市（對(duì)應(yīng)路基樁號(hào)K104~K166），共發(fā)生棄渣場(chǎng)29處，棄渣場(chǎng)位于公路兩側(cè)的可視范圍內(nèi)，影響路容，與主體路基綠化極不協(xié)調(diào)。
對(duì)各棄渣場(chǎng)的地貌進(jìn)行實(shí)際測(cè)圖，測(cè)圖比例為1：500，根據(jù)施工單位工程量，結(jié)合實(shí)際測(cè)繪的地形圖，最終測(cè)算本項(xiàng)目工產(chǎn)生永久棄渣219.55hm2。棄渣均為坡面堆放，堆放高度在6m以內(nèi)，堆放形成的坡面大多小于1：1.5，坡面基本穩(wěn)定。棄渣場(chǎng)匯總見表1。
表1
編號(hào) | 標(biāo)號(hào) | 下路樁號(hào) | 位置 | 占地類型 | 棄渣 | 行政區(qū) | |||
路左 | 路右 | 草灌地 | 小計(jì) | 土 | 石 | ||||
M | M | M2 | 萬(wàn)m3 | 萬(wàn)m3 | 萬(wàn)m3 | ||||
1 | 7 | K104+600 | 50 | 11450 | 18.77 | 11.26 | 7.51 | 鐘祥市 | |
2 | K106+000 | 50 | 9153 | 6.19 | 3.71 | 2.48 | 鐘祥市 | ||
3 | K106+000 | 50 | 23427 | 17.74 | 10.64 | 7.10 | 鐘祥市 | ||
4 | K106+800 | 50 | 13906 | 28.07 | 16.84 | 11.23 | 鐘祥市 | ||
5 | 8 | K109+400 | 100 | 5225 | 1.88 | 1.13 | 0.75 | 鐘祥市 | |
6 | K110+100 | 50 | 3756 | 1.82 | 1.09 | 0.73 | 鐘祥市 | ||
7 | K110+100 | 50 | 2717 | 0.53 | 0.32 | 0.21 | 鐘祥市 | ||
8 | K110+500 | 50 | 10119 | 6.86 | 4.12 | 2.74 | 鐘祥市 | ||
9 | 9 | K122+000 | 50 | 13340 | 13.34 | 8.00 | 5.34 | 鐘祥市 | |
10 | K122+300 | 50 | 15099 | 15.1 | 9.06 | 6.04 | 鐘祥市 | ||
11 | K122+300 | 50 | 36771 | 36.77 | 22.06 | 14.71 | 鐘祥市 | ||
12 | K122+340 | 50 | 2000 | 0.18 | 0.11 | 0.07 | 鐘祥市 | ||
13 | K123+700 | 100 | 3173 | 2.47 | 1.48 | 0.99 | 鐘祥市 | ||
14 | K124+300 | 50 | 4005 | 5.41 | 3.25 | 2.16 | 鐘祥市 | ||
15 | 10 | K130+325 | 50 | 15380 | 4.87 | 2.92 | 0.95 | 東寶區(qū) | |
16 | K130+400 | 50 | 9071 | 1.36 | 0.82 | 0.54 | 東寶區(qū) | ||
17 | K130+800 | 50 | 16225 | 5.32 | 3.19 | 2.13 | 東寶區(qū) | ||
18 | K131+650 | 80 | 18430 | 11.46 | 6.88 | 4.58 | 東寶區(qū) | ||
19 | K132+080 | 50 | 3335 | 1.33 | 0.80 | 0.53 | 東寶區(qū) | ||
20 | K132+060 | 50 | 400 | 0.14 | 0.08 | 0.06 | 東寶區(qū) | ||
21 | K132+400 | 50 | 10900 | 9.81 | 5.89 | 3.92 | 東寶區(qū) | ||
22 | K132+900 | 50 | 4925 | 6.89 | 4.13 | 2.76 | 東寶區(qū) | ||
23 | K133+100 | 50 | 700 | 0.18 | 0.11 | 0.07 | 東寶區(qū) | ||
24 | K133+850 | 50 | 6362 | 10.95 | 6.57 | 4.38 | 東寶區(qū) | ||
25 | K134+370 | 50 | 3405 | 1.11 | 0.67 | 0.45 | 東寶區(qū) | ||
26 | K134+180 | 50 | 4308 | 1.64 | 0.98 | 0.65 | 東寶區(qū) | ||
27 | 11 | K139+640 | 50 | 10005 | 5.00 | 3.00 | 2.00 | 東寶區(qū) | |
28 | 13 | K159+900 | 50 | 6000 | 1.50 | 0.90 | 0.60 | 東寶區(qū) | |
29 | K165+240 | 50 | 11925 | 2.39 | 1.43 | 0.95 | 東寶區(qū) | ||
合計(jì) | 275512 | 219.07 | 131.44 | 87.63 | |||||
2.2棄渣組成
從表1可知，棄渣主要集中在第7~10標(biāo)段，該標(biāo)段經(jīng)過(guò)的地方為丘陵區(qū)，但地形起伏不大，路基開挖料為黃褐色粘土夾弱風(fēng)化灰?guī)r土混合料，該土石混合料不滿足路基填筑料的技術(shù)要求，必須作為廢料處理。各棄渣場(chǎng)為土石混合渣，棄渣場(chǎng)堆渣量大于10萬(wàn)m3的有8處，堆渣量在2~10萬(wàn)m3 有10處，堆渣量小于2萬(wàn)m3的有11處。位于第9標(biāo)段的11號(hào)棄渣場(chǎng)堆渣量最大，達(dá)36.77萬(wàn)m3，最小堆渣量為0.14萬(wàn)m3 位于第10標(biāo)段的20號(hào)棄渣場(chǎng)。
棄渣以棄土為主，占棄渣總量的60%，棄土為黃褐色粘土。棄石為塊狀灰?guī)r，大小不一，形狀不規(guī)則，現(xiàn)場(chǎng)看到，大的棄石約50×60cm，小的棄石粒徑約0.5cm，以粒徑大于10cm的棄石為主。
3攔擋防護(hù)措施的選擇
3.1施工條件
因?yàn)槁坊_挖后，發(fā)現(xiàn)開挖料不能利用，各施工單位就就近棄渣。待后續(xù)設(shè)計(jì)文件完成時(shí)，主體工程已進(jìn)入路面工程和防護(hù)工程施工階段，公路兩側(cè)的隔離網(wǎng)已經(jīng)安裝。建筑材料要運(yùn)到各棄渣場(chǎng)已經(jīng)不方便，因棄渣場(chǎng)分散，條件較好的施工企業(yè)不愿意承擔(dān)這樣零星施工項(xiàng)目。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，棄渣場(chǎng)分布在公路兩側(cè)，棄渣場(chǎng)坡腳多為農(nóng)田，田間有機(jī)耕道。雖然堆渣體目前是穩(wěn)定的，但在今后的雨季，特別是遇到保育，松散堆渣體含水量達(dá)到飽和后，渣體抗剪強(qiáng)度降低，容易產(chǎn)生渣體滑塌，對(duì)周邊造成危害，因此，必須在渣體坡腳設(shè)置攔擋措施，防止渣體滑塌。
結(jié)合棄渣的組成，各棄渣場(chǎng)分布位置，及時(shí)周邊可能產(chǎn)生影響，盡可能利用現(xiàn)有材料和施工條件，選擇合適的攔擋防護(hù)措施。
3.2攔擋防護(hù)措施選擇
在路線經(jīng)過(guò)的地區(qū)，常用的攔擋措施有漿砌石擋墻、干砌石擋墻、鋼筋混凝土擋墻等。米前，在全國(guó)新推出的石籠網(wǎng)當(dāng)強(qiáng)，在該地區(qū)應(yīng)用的很少。
根據(jù)棄渣場(chǎng)的實(shí)際情況，主要考慮漿砌石擋墻、干砌石擋墻和石籠網(wǎng)擋墻。雖然各棄渣場(chǎng)均有棄石，但作為漿砌石和干砌石的砌筑石料，需要人工篩選，有的棄石還需要加工，以滿足砌筑要求，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，漿砌石擋墻投資大，干砌石投資小但強(qiáng)度低。若采取外購(gòu)石料，運(yùn)輸困難。同時(shí)，與主體工程路基綠化不協(xié)調(diào)，影響路容，因此，漿砌石和干砌石擋墻不宜在此項(xiàng)目中應(yīng)用。
石籠網(wǎng)擋墻是利用高鍍鋅線，由機(jī)器編成雙絞、六邊網(wǎng)形結(jié)構(gòu)（通稱格賓網(wǎng)），按照設(shè)計(jì)斷面，在施工現(xiàn)場(chǎng)組裝成長(zhǎng)方箱體，箱體一般長(zhǎng)3m，高1m，寬1m，箱體周邊由配套的框絲加固定型，將箱體就位后，在箱體內(nèi)填裝石料，分層堆砌而成，長(zhǎng)方箱體間用扎絲連接。網(wǎng)絲Φ2.6~Φ3.0mm，框絲Φ3.5mm，扎絲Φ2.0mm，網(wǎng)目規(guī)格有60×80mm、80×100mm、100×120mm，廠家可定制幅寬2~4m。
根據(jù)國(guó)內(nèi)已實(shí)施石籠擋墻工程，與對(duì)常用的砌石擋墻對(duì)比分析（見表2），石籠網(wǎng)擋墻對(duì)填石質(zhì)量要求沒有砌石擋墻高，同時(shí)石籠網(wǎng)生產(chǎn)廠家提供技術(shù)指導(dǎo)，送貨到工地。結(jié)合施工條件，決定在本項(xiàng)目采用石籠網(wǎng)擋墻。
表2石籠網(wǎng)擋墻與砌石擋墻比較
項(xiàng)目 | 漿砌石擋墻 | 干砌石擋墻 | 石籠網(wǎng)擋墻 |
整體性 | 塊石間利用砂漿粘結(jié)，沿長(zhǎng)度方向一般10~15m設(shè)置沉降縫，不完整，整體性差 | 塊石間僅靠相互咬合力維持，完整性很差。 | 利用石籠網(wǎng)制作成長(zhǎng)方形箱體內(nèi)填裝石料，分層堆砌，各箱體用扎絲連接，整體性好。 |
剛性 | 抗壓強(qiáng)度高，但受地基條件限制，易產(chǎn)生移位 | 抗壓強(qiáng)度差。受壓后容易垮塌 | 抗壓強(qiáng)度高，箱體內(nèi)填石在外力作用下、，受箱體的限制，填石間越加密實(shí)。 |
柔性 | 當(dāng)?shù)鼗冃魏褪艿匠O(shè)計(jì)側(cè)向外力時(shí)，容易產(chǎn)生垮塌等破壞，柔性很差 | 當(dāng)?shù)鼗冃魏褪艿匠O(shè)計(jì)側(cè)向外力時(shí)，極易產(chǎn)生垮塌等破壞，無(wú)柔性 | 當(dāng)?shù)鼗冃魏褪艿匠O(shè)計(jì)側(cè)向外力時(shí)，能夠很好的適應(yīng)地基的變形，不會(huì)削弱整個(gè)結(jié)構(gòu)，不易產(chǎn)生垮塌、斷裂等破壞，柔性很好。 |
透水性 | 墻體需要設(shè)計(jì)排水孔，受地表水和地下水的影響很大，容易產(chǎn)生破壞，透水性差。 | 墻體不需要設(shè)計(jì)排水孔，但受地表水和地下水影響大，容易產(chǎn)生破壞，透水性好。 | 墻體不需要設(shè)計(jì)排水孔，受地表水和地下水應(yīng)小小，不容易產(chǎn)生破壞，透水性好。 |
耐久性 | 受施工質(zhì)量和地基條件限制，耐久性較好。 | 受施工質(zhì)量和地基條件限制，耐久性好。 | 受施工質(zhì)量和地基條件限制小，耐久性好。 |
生態(tài)效應(yīng) | 墻體表面無(wú)法生長(zhǎng)植被，對(duì)生態(tài)環(huán)境不利。 | 墻體表面不易生長(zhǎng)植被，對(duì)生態(tài)環(huán)境不利。 | 墻體內(nèi)可以由里而外的產(chǎn)生植被生長(zhǎng)層，也可以在墻體內(nèi)利用植生袋加快墻體綠化，對(duì)生態(tài)環(huán)境有利。 |
施工技術(shù) | 要求有一定的施工技術(shù)水平。 | 要求有一定的施工技術(shù)水平。 | 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，即可投入工作，對(duì)施工人員要求不高。 |
質(zhì)量控制 | 不易控制。 | 不易控制。 | 容易控制。 |
材料要求 | 對(duì)塊石強(qiáng)度、形狀、大小要求高。 | 對(duì)塊石強(qiáng)度、形狀、大小要求高。 | 對(duì)填石強(qiáng)度、形狀、大小要求一般。 |
后期管理 | 破壞后，維修難。 | 破壞后，易維修。 | 破壞后，易維修。 |
工程造價(jià) | 較高。 | 低。 | 適中。 |
4 石籠網(wǎng)擋渣墻設(shè)計(jì)
4.1擋墻設(shè)計(jì)
考慮各棄渣場(chǎng)堆渣坡面基本穩(wěn)定，且為坡面堆渣，同時(shí)，工程防護(hù)要與公路及周邊自然環(huán)境協(xié)調(diào)，因此，工程防護(hù)以固腳為主，且為堆渣滑塌，坡腳擋墻適宜布置矮墻，擋墻高度控制在2m以內(nèi)，基礎(chǔ)埋深約0.5m。
在渣體坡腳處布置擋墻，擋墻斷面1×1m，高1 2m，層高1m，基礎(chǔ)埋深0.5m 。選用網(wǎng)絲Φ3.0mm，框絲Φ3.5mm，扎絲Φ2.0mm，網(wǎng)目規(guī)格60×80mm 。利用棄石做為填石，填石粒徑大于10 cm的棄石均可，填石密度大于1.80g /m3。
在擋墻外側(cè)設(shè)排水溝，排水溝為梯形斷面30×30cm，坡比1：1，采用漿棄石襯砌，襯砌厚度30cm，在出口低洼處設(shè)沉沙池長(zhǎng)430cm、寬330cm、深150cm，沉沙池采用梯形斷面，內(nèi)坡1：0.5，漿砌石襯砌。水流經(jīng)沉沙池沉淀后排向附近的自然水溝或公路邊溝。漿砌石襯砌采用座漿法，水泥漿標(biāo)號(hào)為M7.5。
