科研论文
石笼网挡渣墙在襄荆高速公路弃渣场工程防护中的应用
[摘 要] 格宾网是一种新型的网材,在国内逐渐应用于工程防护中,利用格宾网加工成是龙,笼内填筑石头后,按照设计断面堆砌,连接后形成墙体,可以用作弃渣场的拦挡。石笼网挡渣墙具有整体性好,刚柔结合,耐久性,透水性强,施工简便,质量容易控制,投资适中等特点,值得在水土保持工程防治中应用。
1项目概况
湖北省相反至荆州高速公路(简称襄荆高速公路),是湖北省重点建设三角公路主骨架的组成部分,自北向南纵贯湖北省中部地区,直接连通襄樊,荆门和荆州市,在湖北省经济大三角发展格局中,连接襄樊、十堰与荆州、宜昌两角,项目的实施对推动湖北省社会和经济发展具有重大意义。
本项目位于湖北省中部,路线走廊带呈北南走向,北起汉十高速公路襄荆联络线所属的汉江四桥,途经襄阳、宜城,钟祥、东宝、沙祥、荆州等县区境内,南止荆州市荆州区龙会桥;路线所经地区基本上为平原微丘区,总的地势是北高南低,项目穿越多中不同的地貌单元;路线所处地区属于亚热带季风性湿润气候,年平均气温15.7℃~16.4℃,年降水量在869.2~1079.2mm之间。
本项路线全长185.42Km,计算行车速度为100Km/h;全线土石方2291.59m3(含路基宽填),防护工程63.795万m3 ;设有特大桥一座,大桥5座,中桥34座,小桥48座,涵洞591道,互通式立交9处,分离式立交21处,通道398道,天桥50座;全线设收费站9处、养护区2处、服务区2处、监控中心1处。
项目于2001年开工建设,于2004年6月建成通车,施工总工期为42个月,工程总投资为44.85亿元。
2 项目弃渣分析
2.1弃渣量的变化
根据主题设计资料,本项目全线产生弃渣16.95万m3 ,其中土方13.86万m3,石方3.09万m3,主要集中在荆门十境内K103~K131路段,布设弃渣场3处。在项目实施过程中。因开挖土方的土质不能满足填筑土料技术要求,实际弃渣发生了较大变化。
根据现场调查及各施工标段统计,工程产生弃渣集中在荆门十的钟祥市和东宝市(对应路基桩号K104~K166),共发生弃渣场29处,弃渣场位于公路两侧的可视范围内,影响路容,与主体路基绿化极不协调。
对各弃渣场的地貌进行实际测图,测图比例为1:500,根据施工单位工程量,结合实际测绘的地形图,最终测算本项目工产生永久弃渣219.55hm2。弃渣均为坡面堆放,堆放高度在6m以内,堆放形成的坡面大多小于1:1.5,坡面基本稳定。弃渣场汇总见表1。
表1
编号 | 标号 | 下路桩号 | 位置 | 占地类型 | 弃渣 | 行政区 | |||
路左 | 路右 | 草灌地 | 小计 | 土 | 石 | ||||
M | M | M2 | 万m3 | 万m3 | 万m3 | ||||
1 | 7 | K104+600 | 50 | 11450 | 18.77 | 11.26 | 7.51 | 钟祥市 | |
2 | K106+000 | 50 | 9153 | 6.19 | 3.71 | 2.48 | 钟祥市 | ||
3 | K106+000 | 50 | 23427 | 17.74 | 10.64 | 7.10 | 钟祥市 | ||
4 | K106+800 | 50 | 13906 | 28.07 | 16.84 | 11.23 | 钟祥市 | ||
5 | 8 | K109+400 | 100 | 5225 | 1.88 | 1.13 | 0.75 | 钟祥市 | |
6 | K110+100 | 50 | 3756 | 1.82 | 1.09 | 0.73 | 钟祥市 | ||
7 | K110+100 | 50 | 2717 | 0.53 | 0.32 | 0.21 | 钟祥市 | ||
8 | K110+500 | 50 | 10119 | 6.86 | 4.12 | 2.74 | 钟祥市 | ||
9 | 9 | K122+000 | 50 | 13340 | 13.34 | 8.00 | 5.34 | 钟祥市 | |
10 | K122+300 | 50 | 15099 | 15.1 | 9.06 | 6.04 | 钟祥市 | ||
11 | K122+300 | 50 | 36771 | 36.77 | 22.06 | 14.71 | 钟祥市 | ||
12 | K122+340 | 50 | 2000 | 0.18 | 0.11 | 0.07 | 钟祥市 | ||
13 | K123+700 | 100 | 3173 | 2.47 | 1.48 | 0.99 | 钟祥市 | ||
14 | K124+300 | 50 | 4005 | 5.41 | 3.25 | 2.16 | 钟祥市 | ||
15 | 10 | K130+325 | 50 | 15380 | 4.87 | 2.92 | 0.95 | 东宝区 | |
16 | K130+400 | 50 | 9071 | 1.36 | 0.82 | 0.54 | 东宝区 | ||
17 | K130+800 | 50 | 16225 | 5.32 | 3.19 | 2.13 | 东宝区 | ||
18 | K131+650 | 80 | 18430 | 11.46 | 6.88 | 4.58 | 东宝区 | ||
19 | K132+080 | 50 | 3335 | 1.33 | 0.80 | 0.53 | 东宝区 | ||
20 | K132+060 | 50 | 400 | 0.14 | 0.08 | 0.06 | 东宝区 | ||
21 | K132+400 | 50 | 10900 | 9.81 | 5.89 | 3.92 | 东宝区 | ||
22 | K132+900 | 50 | 4925 | 6.89 | 4.13 | 2.76 | 东宝区 | ||
23 | K133+100 | 50 | 700 | 0.18 | 0.11 | 0.07 | 东宝区 | ||
24 | K133+850 | 50 | 6362 | 10.95 | 6.57 | 4.38 | 东宝区 | ||
25 | K134+370 | 50 | 3405 | 1.11 | 0.67 | 0.45 | 东宝区 | ||
26 | K134+180 | 50 | 4308 | 1.64 | 0.98 | 0.65 | 东宝区 | ||
27 | 11 | K139+640 | 50 | 10005 | 5.00 | 3.00 | 2.00 | 东宝区 | |
28 | 13 | K159+900 | 50 | 6000 | 1.50 | 0.90 | 0.60 | 东宝区 | |
29 | K165+240 | 50 | 11925 | 2.39 | 1.43 | 0.95 | 东宝区 | ||
合计 | 275512 | 219.07 | 131.44 | 87.63 |
2.2弃渣组成
从表1可知,弃渣主要集中在第7~10标段,该标段经过的地方为丘陵区,但地形起伏不大,路基开挖料为黄褐色粘土夹弱风化灰岩土混合料,该土石混合料不满足路基填筑料的技术要求,必须作为废料处理。各弃渣场为土石混合渣,弃渣场堆渣量大于10万m3的有8处,堆渣量在2~10万m3 有10处,堆渣量小于2万m3的有11处。位于第9标段的11号弃渣场堆渣量最大,达36.77万m3,最小堆渣量为0.14万m3 位于第10标段的20号弃渣场。
弃渣以弃土为主,占弃渣总量的60%,弃土为黄褐色粘土。弃石为块状灰岩,大小不一,形状不规则,现场看到,大的弃石约50×60cm,小的弃石粒径约0.5cm,以粒径大于10cm的弃石为主。
3拦挡防护措施的选择
3.1施工条件
因为路基开挖后,发现开挖料不能利用,各施工单位就就近弃渣。待后续设计文件完成时,主体工程已进入路面工程和防护工程施工阶段,公路两侧的隔离网已经安装。建筑材料要运到各弃渣场已经不方便,因弃渣场分散,条件较好的施工企业不愿意承担这样零星施工项目。
根据现场调查,弃渣场分布在公路两侧,弃渣场坡脚多为农田,田间有机耕道。虽然堆渣体目前是稳定的,但在今后的雨季,特别是遇到保育,松散堆渣体含水量达到饱和后,渣体抗剪强度降低,容易产生渣体滑塌,对周边造成危害,因此,必须在渣体坡脚设置拦挡措施,防止渣体滑塌。
结合弃渣的组成,各弃渣场分布位置,及时周边可能产生影响,尽可能利用现有材料和施工条件,选择合适的拦挡防护措施。
3.2拦挡防护措施选择
在路线经过的地区,常用的拦挡措施有浆砌石挡墙、干砌石挡墙、钢筋混凝土挡墙等。米前,在全国新推出的石笼网当强,在该地区应用的很少。
根据弃渣场的实际情况,主要考虑浆砌石挡墙、干砌石挡墙和石笼网挡墙。虽然各弃渣场均有弃石,但作为浆砌石和干砌石的砌筑石料,需要人工筛选,有的弃石还需要加工,以满足砌筑要求,费工费时,浆砌石挡墙投资大,干砌石投资小但强度低。若采取外购石料,运输困难。同时,与主体工程路基绿化不协调,影响路容,因此,浆砌石和干砌石挡墙不宜在此项目中应用。
石笼网挡墙是利用高镀锌线,由机器编成双绞、六边网形结构(通称格宾网),按照设计断面,在施工现场组装成长方箱体,箱体一般长3m,高1m,宽1m,箱体周边由配套的框丝加固定型,将箱体就位后,在箱体内填装石料,分层堆砌而成,长方箱体间用扎丝连接。网丝Φ2.6~Φ3.0mm,框丝Φ3.5mm,扎丝Φ2.0mm,网目规格有60×80mm、80×100mm、100×120mm,厂家可定制幅宽2~4m。
根据国内已实施石笼挡墙工程,与对常用的砌石挡墙对比分析(见表2),石笼网挡墙对填石质量要求没有砌石挡墙高,同时石笼网生产厂家提供技术指导,送货到工地。结合施工条件,决定在本项目采用石笼网挡墙。
表2石笼网挡墙与砌石挡墙比较
项目 | 浆砌石挡墙 | 干砌石挡墙 | 石笼网挡墙 |
整体性 | 块石间利用砂浆粘结,沿长度方向一般10~15m设置沉降缝,不完整,整体性差 | 块石间仅靠相互咬合力维持,完整性很差。 | 利用石笼网制作成长方形箱体内填装石料,分层堆砌,各箱体用扎丝连接,整体性好。 |
刚性 | 抗压强度高,但受地基条件限制,易产生移位 | 抗压强度差。受压后容易垮塌 | 抗压强度高,箱体内填石在外力作用下、,受箱体的限制,填石间越加密实。 |
柔性 | 当地基变形和受到超设计侧向外力时,容易产生垮塌等破坏,柔性很差 | 当地基变形和受到超设计侧向外力时,极易产生垮塌等破坏,无柔性 | 当地基变形和受到超设计侧向外力时,能够很好的适应地基的变形,不会削弱整个结构,不易产生垮塌、断裂等破坏,柔性很好。 |
透水性 | 墙体需要设计排水孔,受地表水和地下水的影响很大,容易产生破坏,透水性差。 | 墙体不需要设计排水孔,但受地表水和地下水影响大,容易产生破坏,透水性好。 | 墙体不需要设计排水孔,受地表水和地下水应小小,不容易产生破坏,透水性好。 |
耐久性 | 受施工质量和地基条件限制,耐久性较好。 | 受施工质量和地基条件限制,耐久性好。 | 受施工质量和地基条件限制小,耐久性好。 |
生态效应 | 墙体表面无法生长植被,对生态环境不利。 | 墙体表面不易生长植被,对生态环境不利。 | 墙体内可以由里而外的产生植被生长层,也可以在墙体内利用植生袋加快墙体绿化,对生态环境有利。 |
施工技术 | 要求有一定的施工技术水平。 | 要求有一定的施工技术水平。 | 经现场指导,即可投入工作,对施工人员要求不高。 |
质量控制 | 不易控制。 | 不易控制。 | 容易控制。 |
材料要求 | 对块石强度、形状、大小要求高。 | 对块石强度、形状、大小要求高。 | 对填石强度、形状、大小要求一般。 |
后期管理 | 破坏后,维修难。 | 破坏后,易维修。 | 破坏后,易维修。 |
工程造价 | 较高。 | 低。 | 适中。 |
4 石笼网挡渣墙设计
4.1挡墙设计
考虑各弃渣场堆渣坡面基本稳定,且为坡面堆渣,同时,工程防护要与公路及周边自然环境协调,因此,工程防护以固脚为主,且为堆渣滑塌,坡脚挡墙适宜布置矮墙,挡墙高度控制在2m以内,基础埋深约0.5m。
在渣体坡脚处布置挡墙,挡墙断面1×1m,高1 2m,层高1m,基础埋深0.5m 。选用网丝Φ3.0mm,框丝Φ3.5mm,扎丝Φ2.0mm,网目规格60×80mm 。利用弃石做为填石,填石粒径大于10 cm的弃石均可,填石密度大于1.80g /m3。
在挡墙外侧设排水沟,排水沟为梯形断面30×30cm,坡比1:1,采用浆弃石衬砌,衬砌厚度30cm,在出口低洼处设沉沙池长430cm、宽330cm、深150cm,沉沙池采用梯形断面,内坡1:0.5,浆砌石衬砌。水流经沉沙池沉淀后排向附近的自然水沟或公路边沟。浆砌石衬砌采用座浆法,水泥浆标号为M7.5。