薩瑪拉河灣自然保護(hù)區(qū)石籠護(hù)岸工程實例

石籠護(hù)岸工程簡介
為保護(hù)沿岸地區(qū)免遭風(fēng)浪和冰塊的作用，以及 保護(hù)薩瑪拉河灣自然保護(hù)區(qū)的自然景觀，在巴赫洛 夫波良段（1號段長155 m.2號段長164 m）、卓里 段（3號段長220 m）和索涅契波良段(4號段長 428 m)實施了護(hù)岸工程。護(hù)岸工程總長967 m。

工程地段的地質(zhì)構(gòu)造為深達(dá)10 m的沖積層，成 份是含有沙及砂壤土透鏡體的粘土和粘壤土。

在深達(dá)Sm的淺灘上，有厚達(dá)2m的粘土和粘 壤土層，其下面是夾有破碎成塊石、巖屑和巖粉的碳 酸鹽土層。

設(shè)計方案中，護(hù)岸的上邊界線高程為32. 30～ 39.36 m。

擬定的護(hù)岸區(qū)段位于伏爾加水電站下游，此處 水庫水位變幅大、且受薩拉托夫水電站回水影響。 夏季最低水位達(dá)27.5 m，冬季晝夜水位變幅達(dá)3m， 平均冰厚達(dá)38 cm。這就要求護(hù)岸材料必須具有較 高的抗凍性能。根據(jù)《水庫護(hù)岸設(shè)計手冊》的要求， 對位于水位變動區(qū)的護(hù)岸段，其所用塊石的最低抗 凍標(biāo)號應(yīng)為100。在1號、2號、3號和4號段的正 常蓄水位相應(yīng)為1. 68 m、31. 67 m、31.42 m和 31.19 m的情況下，岸邊處的最大流速為0.2～0.38 m/s，洪水期則為0.28～0.44 m/s。設(shè)計頻率為5% 的浪高，在4號段赴為1.16 m;在3號段處為 1.74 m。

根據(jù)俄羅斯國家試驗總局的建議，在對護(hù)岸工 程設(shè)計方案進(jìn)行技術(shù)一經(jīng)濟比較時，還應(yīng)對護(hù)岸的 結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行比較，最終選出一種。

根據(jù)所選定的方案，必需完成如下主要工程量： 土方開挖107 rn3，回填17 120 m3，其中砂土回填 17 040rn3，敷設(shè)土工布16 659.1 1T12、籠框157 t，在 籠框中填筑塊石12 885.3 m3。 2薩拉托夫電站上游6 km處護(hù)岸工程

位于薩拉托夫水電站大壩上游6 km處的薩拉 托夫水庫區(qū)的護(hù)岸工程長565 m。

石籠結(jié)構(gòu)
在地形地貌方面，護(hù)岸段毗鄰伏爾加高地東坡，為侵蝕一滑坡體，滑動機理是擠壓滑坡。

在所研究段深達(dá)51 m處的地質(zhì)構(gòu)造，為第四紀(jì)沖積層和上白堊紀(jì)沉積，其成份是固態(tài)至硬塑態(tài)的粘壤土、砂質(zhì)粘土、砂礫卵石。

土層的冰凍程度是微隆起，土層的季節(jié)性標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度是1.5 m。

在120 m長的岸坡北區(qū)，采用抗滑與護(hù)岸相結(jié)合的措施。工程實施段的岸坡滑動速度，每年達(dá)數(shù)米。

選定的方案是采用敷設(shè)結(jié)構(gòu)物豎向加固岸坡

(1)在“PeHO”底盤的基礎(chǔ)上設(shè)置2.0 m×100 m ×1.0 m的箱籠垂直墻；

(2)在回填土中設(shè)置鋼筋網(wǎng)；

(3)在北區(qū)砌筑臺階和護(hù)林地帶；

(4)在護(hù)岸箱籠與回填砂層之間敷設(shè)土工布；

(5)為了排除周邊的地表水，在兩個工程實施段的頂部設(shè)底寬為0.6 m、深1 m的排水溝，用土工布加“PeHO”網(wǎng)格襯面。排水溝的水經(jīng)直徑為 0.5 m、總長110 m的鋼筋混凝土管排向水庫；

(6)護(hù)坡用塊石，其抗凍能力不少于50次循環(huán)，其飽和狀態(tài)時的抗壓強度不得低于400～600

20萬方數(shù)據(jù) kg/cm2。

箱籠結(jié)構(gòu)內(nèi)填筑的塊石，是采用距工地120 km 的伊爾吉斯料場的塊石，砂料是從距工地23 km的捷維契戈爾克料場用汽車運來的。

必須完成酌主要工程量如下

開挖礦質(zhì)土0. 921 萬m3，剝除腐植土0. 628萬1T13，修筑階梯0.252萬 1T13，回填砂料3.069 8萬rri3，敷設(shè)土工布1. 441 6萬 m-，設(shè)置箱籠、PeHO排箱和鋼筋網(wǎng)109.28 t，在箱籠和排箱中填石0.735 7萬m3，碎石護(hù)坡 0. 602 8萬1T12，敷設(shè)直徑500 mm無壓鋼筋混凝土管46.2 m等。 3 薩拉托夫水庫第12段護(hù)岸工程

護(hù)岸工程第12段位于薩拉托夫水庫沿岸，總長 1 054 m。該地段的地質(zhì)構(gòu)造為夾有砂壤土和砂層固態(tài)和流塑態(tài)的粘土和粘壤土。白堊沉積是夾有砂和裂隙砂巖的固態(tài)至硬塑態(tài)的粘土，在5.5～8.5 m 深的水庫水域內(nèi)均可見到，其厚度為2～4.5 m。

地下水與薩拉托夫水庫的庫水位有關(guān)，地下水埋深2.3～6.1 m。水質(zhì)含有硫酸鹽，對混凝土有很強的侵蝕作用。

柱型籠結(jié)構(gòu)

在工程設(shè)計中，必須考慮到保護(hù)薩拉托夫水庫沿岸的耕地及公路。在薩拉托夫水庫工程實施地段，其水域?qū)?～10 km，有形成風(fēng)浪的條件。近 10 a來，岸坡的變形速度為年均1.5～2 m。在設(shè)計中，經(jīng)方案比較，決定采用分層填筑砂土，其上敷設(shè)箱籠結(jié)構(gòu)護(hù)岸的型式，輕型護(hù)岸則是生物保護(hù)（種植草皮）。

在籠框中填筑晌塊石，是取自距工地27 km的阿列謝耶也夫料場。

設(shè)計采用的籠框護(hù)岸的參數(shù)

(1)邊坡1:2;

(2)多格籠框尺寸3.0 m×2.0 m×0.5 m;

(3)敷設(shè)至庫底的籠框長5 m;

(4)在籠框與砂土填筑層之間敷設(shè)土工布；

(5)護(hù)坡段每隔20 m長，即設(shè)置由2.0 m× 1.0 m×1.0 m箱形籠構(gòu)成的加強肋。

為了排除坡頂周邊的地面水，沿護(hù)岸全長設(shè)置 0.75 m深的裝配式鋼筋混凝土槽，槽中的水通過條直徑為0.5 m的鋼管排至水庫。護(hù)坡用的塊石，采用抗凍性能不小于50次循環(huán)的巖塊，其飽和狀態(tài)的強度不低于600 kg/cm2、泡脹系數(shù)不低于2～3。 4薩拉托夫水庫維奇虎托區(qū)護(hù)岸工程

薩拉托夫水庫護(hù)岸工程在維奇虎托區(qū)的工程，長度為1 400 m。河槽和岸坡的地質(zhì)構(gòu)造是，深達(dá) 5m處的土層是厚2～5 m的粘壤土(局部厚達(dá) 10 m)，粘壤土和細(xì)砂、夾有粘土透鏡體的粉砂。

沿岸地下水距地面0.4 m，沿岸階地的地下水位距地表4～7.5 m。

在方案設(shè)計時，還考慮到了薩拉托夫水庫沿岸總長1 400 m(其中第1段1 250 m，第2段150 m) 地段的防沖和防破壞措施。薩拉托夫水庫實施護(hù)岸工程段的水域?qū)?～10 km，有著形成風(fēng)浪的良好條件。近18 a來，沿岸的變形速度，每年達(dá)3.1～ 11.7 m。根據(jù)計算，在薩拉托夫水庫5%頻率的設(shè)計水位為29 m時，護(hù)岸的上邊界線是高程32.0 m。對在此范圍內(nèi)的岸坡，應(yīng)采取防風(fēng)浪破壞的措施。在沿岸32 m高程處，有3.5 m寬的碎石護(hù)面的道路。

根據(jù)方案比較，設(shè)計中采用的主要護(hù)坡型式是在密實砂土層上敷設(shè)籠框結(jié)構(gòu)，簡易護(hù)坡為生物加固（種植草皮）。

在長100 m的河濱浴場沿岸，設(shè)計采用的人工浴場的砂填筑，其圾度為1:25，以塊石堤支承，堤項高程31 m，其水下邊坡1:2，水上邊坡1:1.5。

在籠框中填筑的塊石，設(shè)計采用距工地110 km 的伊爾吉斯料場的巖塊?；靥畹纳巴粒瑒t采用距工地100 km的達(dá)維契戈爾克料場的砂料。

具有如下參數(shù)的籠框結(jié)構(gòu)護(hù)坡

(1)水下邊坡（馬道以下）1：2.5;

(2)水下邊坡（馬道以上）1：2；

(3)馬道寬2 m;

(4)多格籠框尺寸5.0 m×2.0 m×0.5 m;

(5)“PeHO”排籠尺寸3.0 m×2.0 m×0.3 m;

(6)敷設(shè)在水庫底的籠框長度5 m;

(7)在籠框與砂土回填層之間鋪設(shè)土工布；

(8)護(hù)岸段每隔20 m長，設(shè)2.0 m×1.0 m× 1.0 m的槽形籠框加強肋。

計劃完成如下主要工程量

開挖礦質(zhì)土2.292萬1T13；剝除種植土0. 516萬

萬方數(shù)據(jù) m3；在護(hù)坡籠框間充填排水材料（砂料）1.9萬1T13；用砂填筑浴場0.441萬1T13，鋪設(shè)土工布2.226 2萬m-；設(shè)置籠框和槽形框119. 41 t；碎石0.146萬1T13；塊石 1.123 7萬1T13；鋪設(shè)直徑400 mm無壓鋼筋混凝土管 150 m。 5石籠護(hù)岸的優(yōu)越性

該項工程的重要性在于，水庫岸灘的損壞是破壞性的，有時葚至是災(zāi)難性的，它不僅會破壞沿岸現(xiàn)狀，改變景觀，破壞生活和經(jīng)濟設(shè)施，而且將給國民經(jīng)濟造成無法挽救的損失。

水庫岸線的移動速度為每年幾厘米至3～4 m。

根據(jù)護(hù)岸結(jié)構(gòu)多年運行實踐以及俄羅斯國家試驗總局的專家及有關(guān)單位所做的分析研究，表明采用各種型式籠框護(hù)岸是最經(jīng)濟的。

現(xiàn)今的籠框是用鋼筋網(wǎng)編制而成的六邊形（矩形）籠框，箱形框和排框的區(qū)別在于，排框的厚度較薄。

雙扭轉(zhuǎn)鋼筋網(wǎng)具有以下優(yōu)點

(1)1根，2根和3根鋼筋遭受機械損壞時，由于鋼筋網(wǎng)是雙鉸接而不致被破壞；

(2)網(wǎng)格面為平展的固定表面，這樣能形成所要求的外形；

(3)具有耐磨性；

(4)能承受較大的荷載，因為所承受的荷載能經(jīng)過雙鉸接而均勻地分布在網(wǎng)面上。

在將籠框應(yīng)用于特殊銹蝕作用的條件下時（如海岸工程、工業(yè)場地的防護(hù)工程、土體的加筋），應(yīng)采用表面加涂有聚氯乙烯覆蓋層的籠框。

一般采用像碎石、卵石、毛石這樣一些天然的當(dāng)?shù)夭牧蟻沓涮罨\框，其容重應(yīng)大于1 700 kg/m3，且抗寒性不得低于50。

制作籠框結(jié)構(gòu)體的基本要求是：石籠必須為金屬網(wǎng)格，充填塊石之后，其孔隙率為0.3～0.4。隨著時間的推移，塊石間的孔隙被泥砂充填，土粒積聚在籠框中，能增加其穩(wěn)定性。這樣，白然條件能將籠框改變成很堅固的建筑物，并且能使其成為自然景觀的一部分。此外，在砌筑有籠框的地段，其土層也會發(fā)生固結(jié)，即會改善該處地層的物理力學(xué)性質(zhì)。

籠框結(jié)構(gòu)優(yōu)于通常在實踐中采用的類似的混凝土結(jié)構(gòu)

(1)柔性

籠框結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)物，它能適應(yīng)土層出現(xiàn)較小的沉陷，且不降低其承載能力。

(2)透水性

具有孔隙的籠框結(jié)構(gòu)體，排水性能良好。由于籠框的高透水性，不會受靜水壓力的推動作用，而這正是類似結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不穩(wěn)定性的主要因素之一。此外，還能阻斷地下水與地表水之間的關(guān)聯(lián)（在有護(hù)岸建筑物的情況下）。所以，在這種建筑物的底部，實際上不可能出現(xiàn)管涌現(xiàn)象。在大多數(shù)情況下，由于石籠的高排水性，可以筑成無墻后排水設(shè)備的擋土墻，從而也可降低結(jié)構(gòu)設(shè)施的造價。

(3)較高的經(jīng)濟效益

由于籠框內(nèi)淤積有土料，具有透水性，且有助于植物生長，所以，石籠也是修復(fù)和改善自然景觀的通用建筑結(jié)構(gòu)。而且，還可以對石籠進(jìn)行綠化，在石籠表面設(shè)置種草臺地，或在擋土墻體頂部預(yù)留插柳的接口。這些植物的生長，也可以增加石籠結(jié)構(gòu)的強度，這也是生態(tài)護(hù)岸的價值所在。

(4)延長使用期

根據(jù)意大利“MaKKacbeppI/I”公司使用石籠的多年經(jīng)驗，可以將這種結(jié)構(gòu)歸屬于永久性建筑物，而不（上接第16頁）波動幅度允許值是必須滿足的先決條件。從SWP 的經(jīng)驗來看，水力控制方式還是以容量控制為宜，即是基于運籌學(xué)的優(yōu)化算法，保證最大限度地滿足用戶需水要求的一種變?nèi)萘靠刂品绞健?

(3)通信系統(tǒng)在調(diào)水工程管理中起關(guān)鍵作用，特別是計算機控制系統(tǒng)完全依賴于通佶系統(tǒng)，故建立工程專用的通信網(wǎng)不可或缺。通信電路應(yīng)留有余量供電路備用、切換和擴容，所以在建設(shè)通信系統(tǒng)時，最好多埋光纜，多留備用芯，而且最好能尋求與其他部門合建，以節(jié)省投資。

(4)隨著科技的發(fā)展和人們對工程要求的提高，通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)需要不斷更新。SWP在通信、控制系統(tǒng)的建設(shè)與更新過程中，始終以系統(tǒng)的成熟性、統(tǒng)一性、兼容性和簡單性作為選擇系統(tǒng)的基本原則，實踐證明，這可以有效地減少建設(shè)投資和運行維修費用。

(5) SWP多年來的運行實踐表明，總干渠最易出問題的部位是排洪涵洞與渠底的結(jié)合處，常因渠是臨時結(jié)構(gòu)。因為作用于建筑物上的荷載，比原先考慮的要小，因此，隨著時間的推移，由石籠筑成的建筑物，有助于恢復(fù)工程實施區(qū)的自然生態(tài)平衡。石籠結(jié)構(gòu)所發(fā)揮的效能不會降低，而只會逐年增加。

工程造價

不管當(dāng)?shù)貤l件如何，石籠結(jié)構(gòu)物的造價一般要比鋼筋混凝土的類似結(jié)構(gòu)物造價低。

總的說來，石籠結(jié)構(gòu)物的特點是不會破壞地下水的現(xiàn)狀、能適應(yīng)基礎(chǔ)的沉陷（具有柔性），且有助于植物的自然生長（成本最低，穩(wěn)固性和可靠性最高）。石籠的所有這些特點，極適宜于當(dāng)今俄羅斯護(hù)岸工程建設(shè)。

采用石籠護(hù)岸，其單米的平均造價，比采用常規(guī)的在樁基上莛筑鋼筋混凝土擋土墻的造價要低1/2 ～1/3。道的滲水進(jìn)入涵洞頂?shù)耐翆又校谕僚c洞之間形成滲流通道，引起滲透破壞。渠道最容易發(fā)生的問題是襯砌被地下水壓力項起，造成渠坡大范圍滑塌。

SWP的渠道是開敞式的，盡管采取了很多措施，仍然發(fā)生垃圾入渠、淹死人等現(xiàn)象，所以總干渠最好采用全封閉式。