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    柔性石笼在公路工程中的应用
    发布时间:2017-12-07 16:03:17   来源:本站原创   点击量:

    核心提示:柔性石笼是一种柔性重力式支挡防护结构,与刚性支挡防护结构相比,有比较广泛的适应性特点。根据我段在公路工程实践中曾经尝试使用过的柔性石笼结构和使用效果,认为柔性石笼结构是一种值得推广使用的工程结构。

    近年来,柔性石笼结构在水利、道路工程中有了一定的应用,柔性石笼是一种柔性重力式支挡防护结构,与刚性支挡防护结构相比,有比较广泛的适应性特点。根据我段在公路工程实践中曾经尝试使用过的柔性石笼结构和使用效果,认为柔性石笼结构是一种值得推广使用的工程结构。
    我段尝试使用的几种柔性石笼结构或组合形式:
    (1) 柔性石笼基础浆砌墙身挡土墙。
    (2) 柔性石笼基础浆砌(干砌)片(块)石护坡。
    (3) 柔性石笼基础半刚性石笼挡土墙。
    (4) 柔性石笼基础柔性石笼挡土墙(护坡)等。
    2柔性石笼的应用
    2.1柔性石笼在水毁恢复中的应用
    (1)无排水柔性石笼基础1995年在宝黄线高家沟桥水毁路段水毁调查时发现,水毁路基多是洪水期间山洪爆发后,水流集中冲刷所至,虽然洪水涨落迅速,但洪水消退后,被毁路基或防护处往往有冲刷坑和地表水,虽然地表水不深,但河床比降较大,地下水量和流速较大,抢修恢复路基或防护工程通常需排水施工,排水费用—般占防护工程费用比重较大,并且浆砌基础施工质量不易保证。为尽早恢复路基防护工程,降低防护工程费用,我段首次尝试使用“无排水柔性石笼基础”浆砌墙身组合结构,即柔性石笼基础浆砌片石墙。柔性石笼基础特点是基础施工时不用排水,可以采用简单围堰分流降低地表水位,基础开挖达到设计深度后,即可铺设矩形石笼网(箱),装填片(块)石出水面0.2m,回填基础后进行浆砌片石挡墙施工,一般无排水柔性石笼基础带水作业施工水深不大于1.0m,因此柔性石笼基础适用于浅基础防护工程。
    (2)柔性石笼挡土墙
    1999年张庄线77km、81km处路基滑坡水毁调查,水毁滑坡路段长度为20m和35m,原路基为风化岩石,高度分别为5m和6m,路肩到河底坡度(原路基边坡度)小于1:0.3,河床为砂砾质河床,滑坡路基底脚为风化岩石,河流平均水深0.8m。按传统做法是浆砌挡土墙,但是现场河道地势较低,河道水流分流和降低水位困难,浆砌挡墙基础施工需大量排水,而防护工程量很小,排水费用远高于防护工程费用,同时公路路基需要短时间内恢复通车。我们根据现场实际情况,拟定尝试使用柔性石笼墙加设柔性石笼筋带方法恢复路基,即基础按柔性石笼基础要求施工,基础以上柔性石笼墙身每层0.6m高,错台叠加至设计高度,为确保墙体整体稳定性,从墙身3.6m开始,增加柔性石笼筋带连接墙身与路基土体,基础和墙身片石按干砌标准要求施工,一般柔性石笼墙身比路肩低0.2~0.3m,以便覆盖客土种植路肩草等植物防护。通过十几年的观察,使用效果良好,至今所恢复的路基和防护安全稳定。
        


    (3) “预沉降”柔性石笼防护
    2008年桓盖线周家堡大型水毁恢复工程。周家堡路段2.3km是沿着爱河的一段路坝结合路段,该路段后面有3个居民小组近千人和2000多亩耕地,并有一条铁路通过,因此该沿河路段修建了大型丁坝十几处。由于爱河流域长,河流大,致使丁坝防护经常遭受洪水侵袭破坏,并且每次水毁恢复后继续水毁,造成了年年水毁年年修复的恶性循环,对公路、铁路和村民生命财产安全有严重威胁。2008年我段在周家堡水毁恢复方案确定时发现,丁坝端部水毁冲刷坑一般淤积后水深4~6m,预计******冲刷深度可达6~8m。由于水较深,过去采用柔性石笼护坡施工方法恢复水毁达不到冲刷安全深度。为确保丁坝安全不发生水毁,我段首次尝试使用“柔性石笼预沉降法”恢复水毁防护。其原理是利用填平的砂砾材料被洪水冲刷后,柔性石笼随着砂砾位移而下沉,当达到******冲刷深度时,砂砾材料被冲刷柔性石笼达到设计或平衡位置。具体做法是,在设置防护的丁坝及冲坑位置填平砂砾,砂砾高出水位0.2m,填平范围考虑石笼设计长度和安装作业安全距离,周家堡石笼设计长度达15m,预沉降柔性石笼长度为10m。2008年竣工后,经受了2010年凤城地区50年一遇特大洪水考验,使用效果良好。该法适用于深水石笼安装困难的沿河石笼护坡。
      

    2.2柔性石笼在路基边坡工程中的应用
    (1) 路基边坡防护
    1996年宝黄线转水壶段路基防护工程,该段路是沿河湾的曲线道路,洪水期间河流直冲道路并旋转水流,原浆砌挡墙很容易被洪水冲刷墙脚而毁坏,现场确定采用直径0.5m石笼并联护坡。
    2009年桓盖线龙湾沿河路段加宽改造,由于地质条件限制,路基向河道一侧加宽5.5m,加宽后需设防护,该河段也是处在河湾处,洪水期间水位高、水流大且旋转急,我们采用直径0.5m并联柔性石笼护坡,经过几年观察使用效果良好。
    (2) 路堑边坡防护
    2010年在桓盖线爱阳电站岭,使用了500m路堑柔性石笼边坡防护工程。电站岭特点是该段路为渗水冻胀性泥质边坡,冬季边坡渗水结延流冰,阻塞边沟并上路,春季冻融翻浆严重,由于以往浆砌挡土墙或浆砌护坡均容易冻胀变形破坏,我们采用石笼护坡、浆砌路肩墙、结合深宽边沟形式,彻底解决了该地质不良路段出现的病害问题。
    2012年我们在闫土线梨树沟岭和22km处使用了路堑边坡柔性石笼防护工程,该两段边坡土质渗水滑塌不稳定,我们采用了石笼护坡防护形式。
    2.3柔性石笼在路基工程中的应用
    柔性石笼基础与浆砌挡墙、护坡组合结构1997年闫土线石桥子沿河改线路段,新改建路段采用柔性石笼基础浆砌挡土墙结构,原路段采用柔性石笼基础干砌护坡砂浆勾缝结构,该段路处在河湾内侧,冲刷较小,故采用无排水柔性石笼基础配合挡墙、护坡等结构。
    柔性石笼路肩墙
    2009年铁长线拦马岭7km油路改建,原路为7m路面,两侧路肩不足0.75m,改建设计路基顶面宽度为8.5m,路面结构厚度为0.57m,0.15m砂砾垫层,35cm水泥稳定砂砾基层,0.07m沥青混凝土面层。征占林地157亩,填方6.39万立方米,挖方2.12万立方米。该岭区原路多为半填半挖路基,边坡较陡且多为岩石,路基下边坡多数较陡,路肩与坡脚高差较大,路基加宽后沉降量必然大,加宽部分和边坡稳定性差,同时破坏了原有植被。我段根据岭区实际情况,首次尝试使用柔性石笼路肩挡墙方案。即路堑边坡保持不变,在路基边坡合理位置上设置柔性石笼挡土墙,合理位置是满足改建路面设计宽度和柔性石笼路肩墙安全设置和施工的位置。柔性石笼墙顶面标高比路肩标高低0.2~0.3m。以保证覆盖客土种植路肩草,达到美化绿化要求。该方案成功地解决了拦马岭油路改建工程征占林地的困难,从而不占林地,少填挖土石方。并且实现了路基、路面同年施工同年竣工,直接节约工程费和征占林地费用数百万元。
    2.4其他应用
       (1)防冲刷石笼墙
    柔性石笼可以加强水工结构物抗水流冲刷能力,例如,有冲刷河段的挡土墙墙脚设置柔性石笼护脚,有冲刷墩台、八字墙、截水墙以及各种受水流冲刷的水工结构物等增设柔性石笼护脚(可以冲刷后补设),能够有效降低和防止冲刷。
       (2)半刚性石笼墙
    柔性石笼挡墙也可根据需要设计为柔性石笼基础半刚性石笼墙结构,即水下部分为柔性石笼基础,水上部分每层柔性石笼墙墙心部分添加砂浆或小砾石砂浆,石笼墙顶砂浆压盖。2008年桓盖线平安路段使用了半刚性石笼墙,该墙既有柔性石笼基础不排水施工的优点,又有柔性石笼墙整体性强的优点,同时也具有浆砌墙刚性特点,使用效果非常好。
       (3)渗水、透水石笼墙
    山区公路有时受汛期水土流失和泥石流的作用,常出现涵洞堵塞,泥水过路现象,我们要分析原因在适当位置选择大粒径石透水石笼墙拦截泥石流和流失砂土,在易滑坡、易水土流失地段设置渗水石笼墙,以减少和排除泥水过路病害。
    冬季山区公路个别路堑边坡有时延流冰现象,可以在延流冰处开挖一定空间,利用透水石笼墙围挡拦截延流冰,并在延流冰段设置深大边沟,缓解对公路的侵害。
    由于有些柔性石笼材料抗锈蚀能力差,因此柔性石笼墙也可以待石笼墙沉降一定时间后灌注稀砂浆(小砾石砂浆),柔性石笼防护沉降稳定后覆盖砂砾石贫混凝土,这样可以保证柔性石笼墙耐久性和整体稳定性,可以降低或减少护坡透水性能。
    3使用柔性石笼体会
    3.1 柔性石笼基础
    柔性石笼基础具有适应沉降变形的特点,变形后仍具有整体性,可以带水作业,施工简单方便,节约工程造价。但柔性石笼基础施工要结合上部结构控制好质量。石笼网有矩形的和网箱等形式,网内石料摆放应按干砌片块石标准要求,石笼封口顶层应间隔设置凸隼石料以利于上部结构连接,石笼网封顶锁紧要牢固。柔性石笼基础主要适应于淤积不冲刷或冲刷较小浅基础或施工排水困难地段,也适应地质不良易沉降、膨胀变形地基的基础。
    3.2 柔性石笼墙或护坡
    柔性石笼墙用于路肩墙具有施工简单灵活适用的特点,比如路肩水流集中易冲刷路段,可以设计不同尺寸的柔性石笼提高抗冲刷能力。
    加宽路基加宽困难路段或加宽工程量较大、动迁困难地段,可以通过设计不同尺寸的柔性石笼路肩墙,达到满足路基路面施工要求。其优点是,可以根据需要在柔性石笼墙体内填土,墙顶覆盖客土种草本植物,可以在柔性石笼墙体内填筑砂浆,增加墙体刚性和稳定性,但柔性石笼路肩墙基础坐在路基边坡上,因此石笼墙基础一定要夯实加固,为防止石笼横向变形过大,可采用增加柱(木)桩固定石笼的方法或加设石笼筋带方法。以减少和避免石笼沉降变形过大而造成路面出现纵向裂缝病害。
    柔性石笼护坡在沿河路基防护中应用较多,在河水较深或水工结构物水毁后,需深水作业恢复的工程,可以采用临时填料作为施工作业面,铺设安装柔性石笼护坡,待洪水冲刷临时填料后,柔性石笼随填料冲刷而到达设计(平衡)位置,即“预沉法”柔性石笼护坡,在护坡基础深度不确定、不稳定和水较深易发生水毁的防护工程中,是一种可以推广使用的方法。
    3.3 柔性石笼应用前景
    随着柔性石笼在工程中不断应用和探索,特别是柔性石笼网(箱)专业化、工厂化批量定型加工生产,同时石笼网材质的多样化,加之施工机械设备配合,使得适合多用途使用的柔性石笼,不仅在公路、铁路、水利工程中有大量的应用,也可以在环保、绿化等其他工程建设中得到广泛使用。