科研論文
石籠網擋渣牆在襄荊高速公路棄渣場工程防護中的應用
[摘 要] 格賓網是一種新型的網材,在國內逐漸應用於工程防護中,利用格賓網加工成是龍,籠內填築石頭後,按照設計斷麵堆砌,連接後形成牆體,可以用作棄渣場的攔擋。石籠網擋渣牆具有整體性好,剛柔結合,耐久性,透水性強,施工簡便,質量容易控製,投資適中等特點,值得在水土保持工程防治中應用。
1項目概況
湖北省相反至荊州高速公路(簡稱襄荊高速公路),是湖北省重點建設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,直接連通襄樊,荊門和荊州市,在湖北省經濟大三角發展格局中,連接襄樊、十堰與荊州、宜昌兩角,項目的實施對推動湖北省社會和經濟發展具有重大意義。
本項目位於湖北省中部,路線走廊帶呈北南走向,北起漢十高速公路襄荊聯絡線所屬的漢江四橋,途經襄陽、宜城,鍾祥、東寶、沙祥、荊州等縣區境內,南止荊州市荊州區龍會橋;路線所經地區基本上為平原微丘區,總的地勢是北高南低,項目穿越多中不同的地貌單元;路線所處地區屬於亞熱帶季風性濕潤氣候,年平均氣溫15.7℃~16.4℃,年降水量在869.2~1079.2mm之間。
本項路線全長185.42Km,計算行車速度為100Km/h;全線土石方2291.59m3(含路基寬填),防護工程63.795萬m3 ;設有特大橋一座,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;全線設收費站9處、養護區2處、服務區2處、監控中心1處。
項目於2001年開工建設,於2004年6月建成通車,施工總工期為42個月,工程總投資為44.85億元。
2 項目棄渣分析
2.1棄渣量的變化
根據主題設計資料,本項目全線產生棄渣16.95萬m3 ,其中土方13.86萬m3,石方3.09萬m3,主要集中在荊門十境內K103~K131路段,布設棄渣場3處。在項目實施過程中。因開挖土方的土質不能滿足填築土料技術要求,實際棄渣發生了較大變化。
根據現場調查及各施工標段統計,工程產生棄渣集中在荊門十的鍾祥市和東寶市(對應路基樁號K104~K166),共發生棄渣場29處,棄渣場位於公路兩側的可視範圍內,影響路容,與主體路基綠化極不協調。
對各棄渣場的地貌進行實際測圖,測圖比例為1:500,根據施工單位工程量,結合實際測繪的地形圖,最終測算本項目工產生永久棄渣219.55hm2。棄渣均為坡麵堆放,堆放高度在6m以內,堆放形成的坡麵大多小於1:1.5,坡麵基本穩定。棄渣場匯總見表1。
表1
編號 | 標號 | 下路樁號 | 位置 | 占地類型 | 棄渣 | 行政區 | |||
路左 | 路右 | 草灌地 | 小計 | 土 | 石 | ||||
M | M | M2 | 萬m3 | 萬m3 | 萬m3 | ||||
1 | 7 | K104+600 | 50 | 11450 | 18.77 | 11.26 | 7.51 | 鍾祥市 | |
2 | K106+000 | 50 | 9153 | 6.19 | 3.71 | 2.48 | 鍾祥市 | ||
3 | K106+000 | 50 | 23427 | 17.74 | 10.64 | 7.10 | 鍾祥市 | ||
4 | K106+800 | 50 | 13906 | 28.07 | 16.84 | 11.23 | 鍾祥市 | ||
5 | 8 | K109+400 | 100 | 5225 | 1.88 | 1.13 | 0.75 | 鍾祥市 | |
6 | K110+100 | 50 | 3756 | 1.82 | 1.09 | 0.73 | 鍾祥市 | ||
7 | K110+100 | 50 | 2717 | 0.53 | 0.32 | 0.21 | 鍾祥市 | ||
8 | K110+500 | 50 | 10119 | 6.86 | 4.12 | 2.74 | 鍾祥市 | ||
9 | 9 | K122+000 | 50 | 13340 | 13.34 | 8.00 | 5.34 | 鍾祥市 | |
10 | K122+300 | 50 | 15099 | 15.1 | 9.06 | 6.04 | 鍾祥市 | ||
11 | K122+300 | 50 | 36771 | 36.77 | 22.06 | 14.71 | 鍾祥市 | ||
12 | K122+340 | 50 | 2000 | 0.18 | 0.11 | 0.07 | 鍾祥市 | ||
13 | K123+700 | 100 | 3173 | 2.47 | 1.48 | 0.99 | 鍾祥市 | ||
14 | K124+300 | 50 | 4005 | 5.41 | 3.25 | 2.16 | 鍾祥市 | ||
15 | 10 | K130+325 | 50 | 15380 | 4.87 | 2.92 | 0.95 | 東寶區 | |
16 | K130+400 | 50 | 9071 | 1.36 | 0.82 | 0.54 | 東寶區 | ||
17 | K130+800 | 50 | 16225 | 5.32 | 3.19 | 2.13 | 東寶區 | ||
18 | K131+650 | 80 | 18430 | 11.46 | 6.88 | 4.58 | 東寶區 | ||
19 | K132+080 | 50 | 3335 | 1.33 | 0.80 | 0.53 | 東寶區 | ||
20 | K132+060 | 50 | 400 | 0.14 | 0.08 | 0.06 | 東寶區 | ||
21 | K132+400 | 50 | 10900 | 9.81 | 5.89 | 3.92 | 東寶區 | ||
22 | K132+900 | 50 | 4925 | 6.89 | 4.13 | 2.76 | 東寶區 | ||
23 | K133+100 | 50 | 700 | 0.18 | 0.11 | 0.07 | 東寶區 | ||
24 | K133+850 | 50 | 6362 | 10.95 | 6.57 | 4.38 | 東寶區 | ||
25 | K134+370 | 50 | 3405 | 1.11 | 0.67 | 0.45 | 東寶區 | ||
26 | K134+180 | 50 | 4308 | 1.64 | 0.98 | 0.65 | 東寶區 | ||
27 | 11 | K139+640 | 50 | 10005 | 5.00 | 3.00 | 2.00 | 東寶區 | |
28 | 13 | K159+900 | 50 | 6000 | 1.50 | 0.90 | 0.60 | 東寶區 | |
29 | K165+240 | 50 | 11925 | 2.39 | 1.43 | 0.95 | 東寶區 | ||
合計 | 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標段,該標段經過的地方為丘陵區,但地形起伏不大,路基開挖料為黃褐色粘土夾弱風化灰岩土混合料,該土石混合料不滿足路基填築料的技術要求,必須作為廢料處理。各棄渣場為土石混合渣,棄渣場堆渣量大於10萬m3的有8處,堆渣量在2~10萬m3 有10處,堆渣量小於2萬m3的有11處。位於第9標段的11號棄渣場堆渣量最大,達36.77萬m3,最小堆渣量為0.14萬m3 位於第10標段的20號棄渣場。
棄渣以棄土為主,占棄渣總量的60%,棄土為黃褐色粘土。棄石為塊狀灰岩,大小不一,形狀不規則,現場看到,大的棄石約50×60cm,小的棄石粒徑約0.5cm,以粒徑大於10cm的棄石為主。
3攔擋防護措施的選擇
3.1施工條件
因為路基開挖後,發現開挖料不能利用,各施工單位就就近棄渣。待後續設計文件完成時,主體工程已進入路麵工程和防護工程施工階段,公路兩側的隔離網已經安裝。建築材料要運到各棄渣場已經不方便,因棄渣場分散,條件較好的施工企業不願意承擔這樣零星施工項目。
根據現場調查,棄渣場分布在公路兩側,棄渣場坡腳多為農田,田間有機耕道。雖然堆渣體目前是穩定的,但在今後的雨季,特別是遇到保育,鬆散堆渣體含水量達到飽和後,渣體抗剪強度降低,容易產生渣體滑塌,對周邊造成危害,因此,必須在渣體坡腳設置攔擋措施,防止渣體滑塌。
結合棄渣的組成,各棄渣場分布位置,及時周邊可能產生影響,盡可能利用現有材料和施工條件,選擇合適的攔擋防護措施。
3.2攔擋防護措施選擇
在路線經過的地區,常用的攔擋措施有漿砌石擋牆、幹砌石擋牆、鋼筋混凝土擋牆等。米前,在全國新推出的石籠網當強,在該地區應用的很少。
根據棄渣場的實際情況,主要考慮漿砌石擋牆、幹砌石擋牆和石籠網擋牆。雖然各棄渣場均有棄石,但作為漿砌石和幹砌石的砌築石料,需要人工篩選,有的棄石還需要加工,以滿足砌築要求,費工費時,漿砌石擋牆投資大,幹砌石投資小但強度低。若采取外購石料,運輸困難。同時,與主體工程路基綠化不協調,影響路容,因此,漿砌石和幹砌石擋牆不宜在此項目中應用。
石籠網擋牆是利用高鍍鋅線,由機器編成雙絞、六邊網形結構(通稱格賓網),按照設計斷麵,在施工現場組裝成長方箱體,箱體一般長3m,高1m,寬1m,箱體周邊由配套的框絲加固定型,將箱體就位後,在箱體內填裝石料,分層堆砌而成,長方箱體間用紮絲連接。網絲Φ2.6~Φ3.0mm,框絲Φ3.5mm,紮絲Φ2.0mm,網目規格有60×80mm、80×100mm、100×120mm,廠家可定製幅寬2~4m。
根據國內已實施石籠擋牆工程,與對常用的砌石擋牆對比分析(見表2),石籠網擋牆對填石質量要求沒有砌石擋牆高,同時石籠網生產廠家提供技術指導,送貨到工地。結合施工條件,決定在本項目采用石籠網擋牆。
表2石籠網擋牆與砌石擋牆比較
項目 | 漿砌石擋牆 | 幹砌石擋牆 | 石籠網擋牆 |
整體性 | 塊石間利用砂漿粘結,沿長度方向一般10~15m設置沉降縫,不完整,整體性差 | 塊石間僅靠相互咬合力維持,完整性很差。 | 利用石籠網製作成長方形箱體內填裝石料,分層堆砌,各箱體用紮絲連接,整體性好。 |
剛性 | 抗壓強度高,但受地基條件限製,易產生移位 | 抗壓強度差。受壓後容易垮塌 | 抗壓強度高,箱體內填石在外力作用下、,受箱體的限製,填石間越加密實。 |
柔性 | 當地基變形和受到超設計側向外力時,容易產生垮塌等破壞,柔性很差 | 當地基變形和受到超設計側向外力時,極易產生垮塌等破壞,無柔性 | 當地基變形和受到超設計側向外力時,能夠很好的適應地基的變形,不會削弱整個結構,不易產生垮塌、斷裂等破壞,柔性很好。 |
透水性 | 牆體需要設計排水孔,受地表水和地下水的影響很大,容易產生破壞,透水性差。 | 牆體不需要設計排水孔,但受地表水和地下水影響大,容易產生破壞,透水性好。 | 牆體不需要設計排水孔,受地表水和地下水應小小,不容易產生破壞,透水性好。 |
耐久性 | 受施工質量和地基條件限製,耐久性較好。 | 受施工質量和地基條件限製,耐久性好。 | 受施工質量和地基條件限製小,耐久性好。 |
生態效應 | 牆體表麵無法生長植被,對生態環境不利。 | 牆體表麵不易生長植被,對生態環境不利。 | 牆體內可以由裏而外的產生植被生長層,也可以在牆體內利用植生袋加快牆體綠化,對生態環境有利。 |
施工技術 | 要求有一定的施工技術水平。 | 要求有一定的施工技術水平。 | 經現場指導,即可投入工作,對施工人員要求不高。 |
質量控製 | 不易控製。 | 不易控製。 | 容易控製。 |
材料要求 | 對塊石強度、形狀、大小要求高。 | 對塊石強度、形狀、大小要求高。 | 對填石強度、形狀、大小要求一般。 |
後期管理 | 破壞後,維修難。 | 破壞後,易維修。 | 破壞後,易維修。 |
工程造價 | 較高。 | 低。 | 適中。 |
4 石籠網擋渣牆設計
4.1擋牆設計
考慮各棄渣場堆渣坡麵基本穩定,且為坡麵堆渣,同時,工程防護要與公路及周邊自然環境協調,因此,工程防護以固腳為主,且為堆渣滑塌,坡腳擋牆適宜布置矮牆,擋牆高度控製在2m以內,基礎埋深約0.5m。
在渣體坡腳處布置擋牆,擋牆斷麵1×1m,高1 2m,層高1m,基礎埋深0.5m 。選用網絲Φ3.0mm,框絲Φ3.5mm,紮絲Φ2.0mm,網目規格60×80mm 。利用棄石做為填石,填石粒徑大於10 cm的棄石均可,填石密度大於1.80g /m3。
在擋牆外側設排水溝,排水溝為梯形斷麵30×30cm,坡比1:1,采用漿棄石襯砌,襯砌厚度30cm,在出口低窪處設沉沙池長430cm、寬330cm、深150cm,沉沙池采用梯形斷麵,內坡1:0.5,漿砌石襯砌。水流經沉沙池沉澱後排向附近的自然水溝或公路邊溝。漿砌石襯砌采用座漿法,水泥漿標號為M7.5。