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石笼网在水利工程中的应用

时间:2014-12-13 08:21:02   来源:鑫隆丝网
    2000多年前李冰父子在都江堰工程中首次使用了竹笼,并安全使用到今天。都江堰是中国古代最著名的水利工程之一。这也是传统的石笼网结构,而在现代,生态格网也被因其各方面的优势广泛的使用在了各种水利工程中,例如控制和引导河流及洪水、泄洪坝和导流坝、桥梁防护建筑物以及消力池、海漫等。
    河道整治护坡目前大多采用块石或预制混凝土块结构型式,重点解决河道受河水冲刷的边坡稳定问题,而忽视了河道生态功能;格宾网护坡是一种既能确保边坡稳定,又能维护和恢复河道生态的结构型式。
    湖岸整治工程多用平顺护岸必要时也可采用短丁坝护岸。平顺护岸包括挡墙和护坡两种形式。挡墙结构一般采用高度1m的网箱分层摆放,相互间错缝。流速大的河道应在最下部设置网垫,网垫伸出的长度根据网箱高度和最大冲刷深度来确定。
 
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   土体的摩擦系数比较小或主动土压力大时可将网箱向后倾斜,可以有效地减小主动土压力对墙体的不利影响,但这种倾斜结构在施工时比较复杂。 

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   挡墙高度比较高时也可采用分级式的挡墙,可以节省工程材料的用量,比较经济,同时比纯重力式的更美观。

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    在水位比较高或者是抗洪抢险期,不适合造围堰施工的情况下,可将挡墙下部的网垫改为网袋或大块石,以营造比较有利的施工环境。

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    护坡结构包括枯水位以下部位的护脚和枯水位以上部位的护坡两部分。网垫厚度根据水流速度确定,以达到最优安全性和经济性,一般采用厚度为0.17m-0.3m的网垫。坡比一般1:1.5-3,可根据土的内摩擦系数和土与网垫的摩擦系数确定。

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    河道冲刷特别严重或这对河道的要求比较高的情况,可采用全断面护砌,这样对于安全和景观效果都有更好的效果。

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    当然也可将挡墙和护坡两种形式结合起来,成为复式断面。

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丁坝
    丁坝又称挑水坝,是广泛使用的河道整治和维护建筑物,其主要功能为保护河岩不受来流直接冲蚀而产生掏刷破坏,同时它也在改善航道、维护河相以及保全水生生息场多样化方面发挥着作用。生态格网因其内部石块的天然孔隙,本身是透水结构,具有良好的抗冲刷和力学效应,但同时它也能保滩促淤,水中泥沙也能很好的沉积,拦住垃圾等,具有明显的生态效果。
 
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    丁坝一般与河岸或路基导流堤等成丁字形,与水流方向的夹角约为60°~90°的构造物,其作用是将水流挑离河岸或构造物,并使泥沙在坝根附近的三角形地带沉积形成新的水边线,以达到保护河岸和构造物免受冲刷的目的。丁坝可以单个使用,也可几个并列成丁坝群使用。
    当河岸易冲蚀,丁坝坝根处应采用网垫进行护坡,防止根部被水流淘刷,若不易冲蚀坝根可不护坡。采用短丁坝护岸应注意其对船舶航行安全的影响。
 
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顺坝
    作为消浪潜堤的顺坝是顺水流方向设置于河岸旁的构造物,其合理的离岸距离与波要素、水深、顺坝坝顶高程等多种因素有关。顺坝二端宜封口,过长的顺坝中间还应设隔堤,否则淤积物将被沿岸流带走而降低促淤效果。顺坝的外坡较平缓以利泥沙进入,内坡较陡的可阻止坝内泥沙被波动水流带出,在往网袋或网垫内部填石或投放时要尽可能密实,保证结构稳固和促淤效果。
    通常设置在预计要形成新水边线的河床上。顺坝上游端嵌入河岸,下游端或坝的中部可留缺口,供少量水流出入。顺坝高度一般在高水位和中水位之间,水位较低时,顺坝可引导水流,水位较高水流漫过坝顶时,顺坝还能使水流挟带的泥沙沉积于坝后的低洼处,起到巩固河岸的作用。为了加速坝后淤填速度,可在顺坝和河岸之间的低洼地上修筑几道垂直于顺坝的格坝。顺坝和格坝可一次建成,也可分期加高。总体生态格网的坝体施工容易、造价低,对于此种需水下施工,不适合围堰(会影响通航)的情况是一种值得推广的解决方案。
    在低强度的软土地基上宜用土工编织布护底,既起加筋作用又可提高地基强度,且施工容易,效果良好,并能减少块石在地基上的沉陷量。
 
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桥梁
    在某些山区河道,水位落差大。在雨水旺季水流湍急,有时有暴雨冲刷,常常破坏原有桥梁。再加上山区电力和机械的供应不足,也会给施工带来一些限制。生态格网结构具有很好的抗冲刷性,施工也很便捷,因此采用该工艺。
 
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    桥址所在河段,河岸的凹岸逐年迎受水流冲刷,会使河岸不断地坍塌。为保护桥梁和路堤安全,须在凹岸修筑防护建筑物。此外,因设桥会引起河水流向变化,冲刷河岸而危及农田和村镇时,须在河岸修建防护建筑物。对于一些在软地基上的桥梁,对其桥基要进行防护,一般在桥梁桥墩处,水流突然收缩,流速也会突然增大,对桥基的冲刷也相比河道其他地方严重,采用生态格网透水柔性结构护基,使桥附近的岸坡具有更强的防冲性能,能大大提高桥的稳定性。

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消力池
    作为水闸或溢洪道下游的防冲结构,生态格网有良好的抗冲性能、透水性能,水对护坦的扬压力小很多,保证了结构的稳定,其次由于内填石块,其表面的糙率比混凝土和浆砌石结构大,消能和消浪效果好。
    护坦的最小厚度根据最大流速确定,护坦抗浮稳定应按下列情况分别计算:
      1、宣泄消能防冲的设计洪水流量或小于该流量的控制流量。
      2、宣泄消能防冲的校核洪水流量。
      3、消力池排水检修。
    消力池的两侧挡土或不挡土的翼墙、边墙或贴坡式边墙,其结构应根据土压力系数和水的流速共同确定。
 
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海漫
    海漫是在护坦或消力池下游为保护河床免受冲刷破坏而设置的具有一定柔性的消能防冲设施。由泄水建筑物下泄的急流,经过水跃消能后紊动仍很强烈,流速分布(包括垂线上和平面上) 远未恢复到天然河道的水流状态,对河床仍有较强的冲刷能力。因此,在护坦下游一般都要设置海漫,目的在于加固河床,继续消除水流的剩余能量,促进流速分布进一步调整,较小底部流速,防止河床产生严重的局部冲刷,保证护坦和主体建筑的安全。
    其结构要求抗冲、表面粗糙、透水、有一定柔性,在传统的结构中一般采用前半段浆砌石后半段干砌石的断面结构,干砌石、浆砌石海漫具有柔韧性、透水性、经济性的优点,但却在耐久性、整体性方面略显不足;混凝土海漫具有耐久性、整体性的特点,但却在柔韧性、粗糙度、经济性方面欠佳。综合比较下来,生态格网同时兼具他们的优点,已在水利工程下游海漫工程中得到广泛的应用,效果非常理想。
 
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