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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

[  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63.795m;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20046月建成通车,施工总工期为42个月,工程总投资为44.85亿元。

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16.95m3 ,其中土方13.86m3,石方3.09m3,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1500,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11.5,坡面基本稳定。弃渣场汇总见表1





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


M

M

M2

m3

m3

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10m3的有8处,堆渣量在2~10m3 10处,堆渣量小于2m3的有11处。位于第9标段的11号弃渣场堆渣量最大,达36.77m3,最小堆渣量为0.14m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60×80mm80×100mm100×120mm,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。



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。











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11,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10.5,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