皇甫大林，雷曉洪，海 濱，馬 波

(1.西藏自治區(qū)水土保持局，拉薩 850003；2.西藏自治區(qū)水文水資源勘測局，拉薩 850000)

卵漂石鉛絲籠在西藏水土流失治理工程中的應(yīng)用

皇甫大林1，雷曉洪2，海 濱1，馬 波1

(1.西藏自治區(qū)水土保持局，拉薩 850003；2.西藏自治區(qū)水文水資源勘測局，拉薩 850000)

卵漂石鉛絲石籠具有經(jīng)濟、簡易、透水、柔性、美觀等特點，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于西藏水土流失治理項目中的攔擋、護岸、溝床固定等工程。應(yīng)用結(jié)果表明：卵漂石鉛絲籠用于西藏各行業(yè)開發(fā)建設(shè)項目的擋土墻、擋渣墻時，當攔擋高度h≤1.5 m時，可直接采用矩形、梯形、直角梯形斷面；當攔擋高度1.5 m1.0 m，將基礎(chǔ)埋深控制在1.0 m以內(nèi)，0.5 m左右為宜。在順直段、地基好、不宜受淘刷的河段，順壩長度可根據(jù)鉛絲籠每卷長度分段；在河流彎道和易發(fā)生不均勻沉降、易淘刷部位以8～15 m為宜。實踐證明：卵漂石鉛絲籠順壩、丁壩具有良好的抗變形適應(yīng)性和抗沖刷性，即使在山洪作用下基礎(chǔ)被淘空導致整體垮塌的情況下仍能發(fā)揮作用，在汛后利用垮塌石籠作為基腳在其上補做護岸工程效果更佳。

卵漂石；鉛絲石籠；西藏；水土流失治理;施工工藝

1 概 念

1.1 鉛絲籠

鉛絲籠也稱鉛絲石籠，是格賓網(wǎng)的一種。鉛絲是指高強的低碳高鍍鋅鋼絲或含5%～10%鋁鋅稀合金鍍層鋼絲，其本身并不含鉛，就如同“鉛筆不含鉛”一樣，是由于其歷史沿革造成的。格賓網(wǎng)是單詞“gabion”的音譯，百度英語詞典中的解釋是：篾筐、金屬筐、石籠、土籠、石筐。鉛絲格賓網(wǎng)是將抗腐耐磨高強的低碳高鍍鋅鋼絲或5%～10%鋁鋅稀合金鍍層鋼絲(或同質(zhì)包覆聚合物鋼絲)，由機械或手藝織造將雙線絞合編織成多絞狀、六邊形網(wǎng)目的網(wǎng)片(因手藝織造速度慢，網(wǎng)孔不均勻，不適合大規(guī)模生產(chǎn)，故本文僅介紹機械編制的鉛絲籠)。

1.2 卵漂石

卵石是指風化巖石經(jīng)水流長期搬運而成的粒徑為60～200 mm的無棱角的天然粒料；>200 mm者則稱漂石。其不同于片石(由爆破或楔劈法開采，厚度≥15 cm)、塊石(由巖層或大塊巖石開劈而成，形狀大致方正，上下面大致平整，厚度≥20 cm，寬度約為厚度的1～1.5倍，長度約為厚度的1.5～3倍)，更不同于條石(和塊石要求差不多，但是厚度7～25 cm都有，而且每個側(cè)面凹凸高差不大于10 mm)。

1.3 卵漂石鉛絲石籠

顧名思義，卵漂石鉛絲石籠就是在鉛絲籠網(wǎng)箱內(nèi)填筑卵漂石，在水利工程中多填筑塊石、毛石，也有的用混合石料填筑。根據(jù)幾何斷面形狀可分為梯形、矩形和組合形；根據(jù)是否設(shè)骨架可分為鋼筋骨架鉛絲石籠、內(nèi)部對拉鋼絲鉛絲石籠和純鉛絲石籠。鉛絲籠的網(wǎng)眼孔徑一般有60 mm×80 mm，80 mm×100 mm，80 mm×120 mm，100 mm×120 mm，120 mm×150 mm等規(guī)格；籠網(wǎng)鉛絲分3種：網(wǎng)絲、邊絲、綁絲。網(wǎng)絲直徑一般為2～4 mm，邊絲直徑略粗于網(wǎng)絲為0.5～1 mm，綁絲以2.2 mm居多。為避免石料漏出或被擠出籠網(wǎng)，石籠網(wǎng)內(nèi)填毛石、塊石的粒徑應(yīng)大于網(wǎng)眼最小孔徑(要求嚴格的石料最小邊尺寸應(yīng)大于最小孔徑)，卵石和漂石因其幾何外形的特殊性粒徑應(yīng)大于網(wǎng)眼最小孔徑1/3以上。

2 鉛絲石籠特點

鉛絲石籠是剛性散粒和彈性鋼絲網(wǎng)組成的復合體，與傳統(tǒng)剛性材料(混凝土、漿砌石)相比具有造價低廉、對基礎(chǔ)要求低、施工簡便快捷等優(yōu)點，與干砌石相比具有整體性好、適應(yīng)變形能力強等特點。

2.1 優(yōu) 點

卵漂石鉛絲石籠與毛塊石鉛絲石籠相比，對填筑石料的要求更低、石料更易獲取，并具有高孔隙率和良好的透水性，同時還有經(jīng)濟、簡易、適應(yīng)性強及生態(tài)功能好等優(yōu)點。

(1) 經(jīng)濟性：充分利用當?shù)亟ú?，造價低廉。與片石、塊石相比，卵漂石遍布河床和第四系沖洪堆積物中，開采簡便、不用加工，較各種料石更加經(jīng)濟。

(2) 簡易性：施工簡便、速度快。實踐證明，普通農(nóng)牧民工人稍加培訓后在技術(shù)人員的指導下能夠保質(zhì)、保量、按時完成施工任務(wù)。

(3) 適應(yīng)性：對基礎(chǔ)要求不高，抗變形能力強。能夠適應(yīng)基礎(chǔ)不均勻沉降和淘刷、沖刷甚至地震引起的變形，幾乎可以適應(yīng)各種類型的基礎(chǔ)。

(4) 生態(tài)性：大孔隙率和透水性決定其良好的生態(tài)功能。大孔隙不阻礙水體與土壤間的自然交換(如河流鉛絲石籠護岸工程，在洪水期河床中的水流向兩岸滲透，在枯水期兩岸中的地下水向河床補給)，孔隙還為水中生物和微生物創(chuàng)造生存環(huán)境，增強水體的自凈化能力，保護和改善了水質(zhì)。

(5) 美觀性：鉛絲石籠的背水面和表面可以覆土，利于植被恢復，使工程措施迅速地和當?shù)鼐坝^融為一體。

2.2 缺 點

與傳統(tǒng)的混凝土、漿砌塊石等傳統(tǒng)材料相比，鉛絲石籠具有強度低、剛度小、耐久性差等缺點，不適用于荷載大、使用年限長的建筑物。

另外，鉛絲石籠也很難做到外觀尺寸規(guī)整，對于卵漂石鉛絲石籠尤為明顯，需要在外輪廓設(shè)置鋼筋骨架或內(nèi)部設(shè)置拉結(jié)鋼絲，才能保證自身穩(wěn)定和規(guī)則的外部輪廓。

3 在西藏水土流失治理工程中的應(yīng)用

鉛絲石籠網(wǎng)在水利工程中“筑堰圍堤”應(yīng)用較廣泛，近年來在水土流失治理中也廣泛應(yīng)用于攔擋工程(擋土墻、擋渣墻、攔渣堤)，壩式護岸護灘工程(丁壩、順壩)，溝床固定工程(谷坊、護坦)等[1]。

對于卵漂石鉛絲石籠在水利、水土保持工程中也可使用，但受其自身缺點限制，與塊石鉛絲石籠相比因其體積小、斷面尺寸小，故難做到鉛直。

3.1 基本斷面

目前，卵漂石鉛絲籠主要有矩形、臺階矩形，梯形、下挖梯形，直角梯形、下挖直角梯形等，各種斷面的設(shè)計主要以卵漂石鉛絲石籠的自身穩(wěn)定為依據(jù)，并結(jié)合工程實例來取值確定[2]。

3.1.1 矩形、臺階矩形

由于卵漂石無法填筑為鉛直的幾何尺寸，因此，該種斷面需要輔以縱向和橫向鋼筋骨架制作成網(wǎng)箱方能實現(xiàn)，其鋼筋骨架宜采用直徑12～16 mm的Ⅱ級(20MnSi)、Ⅲ級(20MnSiV)或新Ⅲ級(HRB400)鋼筋，單體矩形石籠的高度不宜高于2 m，當單體高度或?qū)挾?1.5 m時，宜使用直徑4 mm鍍鋅鋼絲進行水平對拉和垂直吊拉，對拉和吊拉的位置宜在鋼筋骨架的中部；臺階矩形的總高度不宜高于5 m(高于5 m時需做專門的論證設(shè)計)，總臺階數(shù)不宜>3階，階與階之間使用綁絲綁扎；不論是單體還是臺階矩形，其最小邊尺寸不宜<0.5 m，臺階矩形每臺收縮幅寬不宜<0.2 m。矩形、臺階矩形斷面示意如圖1所示。

圖1 矩形、臺階矩形斷面示意圖Fig.1 Schematic diagram of rectangular and stepped rectangular sections

3.1.2 梯形、下挖梯形

在梯形石籠高度1.0 m和下挖梯形石籠高度1.2 m以上且坡度≤0.3 m時，宜采用直徑4 mm鍍鋅鋼絲進行水平對拉和垂直吊拉，對拉的位置設(shè)在地面線以上總高度的1/3為宜，吊拉則設(shè)置在中部；不設(shè)鋼筋骨架梯形石籠總高度不宜超過1.5 m，下挖梯形則在此基礎(chǔ)上加上挖深(基礎(chǔ)埋深以0.5 m為宜)[3]，最小邊尺寸應(yīng)>0.5 m。梯形、下挖梯形斷面示意如圖2所示。

圖2 梯形、下挖梯形斷面示意圖Fig.2 Schematic diagram of trapezoid sections

3.1.3 直角梯形、下挖直角梯形

該類型的斷面必須輔以鋼筋骨架或在直角邊采用干砌塊石，否則很難保證自身穩(wěn)定。其高度、最小邊尺寸，鋼筋骨架和對拉、吊拉鋼絲設(shè)置應(yīng)參照上述2種斷面綜合選用，不設(shè)鋼筋骨架的高度不宜超過1.5 m。直角梯形、下挖直角梯形斷面示意見圖3。

圖3 直角梯形、下挖直角梯形斷面示意圖Fig.3 Schematic diagram of right trapezoid sections

3.2 工程應(yīng)用

卵漂石鉛絲籠可將其視為“被鉛絲籠包裹成整體的干砌卵漂石”，一般采用重力式干砌石壩選取參數(shù)進行設(shè)計。

3.2.1 攔擋工程

卵漂石鉛絲籠廣泛應(yīng)用于西藏各行業(yè)開發(fā)建設(shè)項目的擋土墻、擋渣墻。采用重力式擋土墻計算，當攔擋高度h≤1.5 m時，可直接采用矩形、梯形、直角梯形斷面；當攔擋高度1.5 m

3.2.2 丁壩、順壩工程

丁壩、順壩成功應(yīng)用于西藏曲水縣茶巴朗水土流失治理工程和拉孜縣曲下鎮(zhèn)木村芒嘎普曲護岸等工程。采用壩式護岸護灘設(shè)計，順壩沿治導線布置，丁壩可按河流治導線在凹岸成組布置。斷面多采用臺階梯形和梯形，基礎(chǔ)埋深根據(jù)沖刷深度確定，若沖深>1.0 m則增設(shè)護腳以減小沖坑深度，將基礎(chǔ)埋深控制在1.0 m以內(nèi)，0.5 m左右為宜。在順直段、地基好、不宜受淘刷的河段，順壩長度可根據(jù)鉛絲籠每卷長度分段；在河流彎道、易發(fā)生不均勻沉降、易淘刷部位以8～15 m為宜。

西藏洪水洪峰值高、流速快、歷時短，實踐證明卵漂石鉛絲籠順壩、丁壩具有良好的抗變形適應(yīng)性和抗沖刷性，即使在山洪作用下基礎(chǔ)被淘空導致整體垮塌的情況下仍能發(fā)揮作用，在汛后利用垮塌石籠作為基腳在其上補做護岸工程效果更佳。

3.2.3 溝床固定工程

鉛絲石籠攔沙壩和谷坊在西藏曲水縣熱堆溝小流域水土流失治理工程中有失敗案例，主要原因是鉛絲石籠攔沙壩高度較高，在山洪瞬時作用下自身易失穩(wěn)，因此不建議使用卵石鉛絲石籠應(yīng)用于攔沙壩和較高的谷坊。

護坦多采用平鋪的方式，厚度一般選0.3～1.0 m。

4 施工工藝和注意事項

4.1 施工工藝

(1) 加筋措施：為避免鉛絲籠網(wǎng)因卵漂石料擠壓變形，除輪廓尺寸不宜過大外，還宜設(shè)置對拉、吊拉鋼絲和鋼筋骨架[4]。

(2) 模架定線：為保證良好的直線外形應(yīng)制作模架定線填筑卵漂石，并控制好粒徑采用人工擺砌。模架可以使用根據(jù)建筑物外輪廓尺寸訂制的方木條，定線在2個模架間每隔10～15 cm設(shè)置。

(3) 預(yù)留超高：應(yīng)確保超填石料2.5～3.0 cm高，以便為沉陷留有余地。

(4) 合理分縫：合理分縫并正確使用綁絲綁扎，該連貫成整體的要連貫，彼此獨立的要留縫，以做到受力明確。

(5) 錯縫施工：若為組合斷面，應(yīng)錯縫鋪排，避免出現(xiàn)貫穿縫。

(6) 覆土回填：背水面和不涉水表面應(yīng)回填土和覆蓋腐殖土，以利于植被恢復，覆土與石籠網(wǎng)之間應(yīng)鋪設(shè)無紡土工布。

4.2 注意事項

(1) 及時維護：鉛絲籠網(wǎng)因洪水夾帶卵漂石沖擊易損傷，汛后應(yīng)維護，建立合理的歲修制度。

(2) 防銹處理：鍍鋅鋼絲表面損傷后易銹蝕降低使用年限，應(yīng)采用耐腐蝕的涂層鋼絲，如使用5%～10%鋁鋅稀合金鍍層鋼絲和PVC或涂層包塑鋼絲。

(3) 材料檢驗：目前市場上有無良廠商為追求經(jīng)濟利益，在使用機械編織鉛絲籠前將鋼絲人為冷拉加長，此做法不但減小鋼絲線徑降低強度，還嚴重損傷鋼絲保護層，因此材料進場前應(yīng)嚴格檢驗。

(4) 開采限制：對于河道比降較大，宜發(fā)生河床下切的河段應(yīng)嚴禁在此段撿拾卵漂石，以避免河床下切加劇。

5 結(jié) 語

卵漂石鉛絲籠在西藏水利工程中的應(yīng)用已近20 a，近幾年逐步在水土保持工程中應(yīng)用，該工藝符合生態(tài)理念并具有積極地返璞歸真的意義，應(yīng)在具體工程實踐中不斷探索研究，為構(gòu)建生態(tài)、和諧、美麗西藏發(fā)揮積極作用。

[1] 胡甲均.長江流域水土保持小型水利水保工程設(shè)計手冊[M].武漢： 長江出版社，2006.(HU Jia-jun.Manual of Small Water Conservation Engineering Design in Yangtze River Basin[M].Wuhan: Yangtze River Press,2006.(in Chinese))

[2] 長江流域水土保持技術(shù)手冊編輯委員會.長江流域水土保持技術(shù)手冊[M].北京：中國水利水電出版社，1999.(The Editorial Board.Soil and Water Conservation Technical Manual in Yangtze River Basin[M].Beijing: China Water Power Press,1999.(in Chinese))

[3] 陜西省水土保持勘測規(guī)劃研究所.西藏曲水縣茶巴朗水土流失綜合治理示范工程初步設(shè)計報告[R].拉薩：西藏自治區(qū)水土保持局，2010.(Shannxi Provincial Institute of Soil and Water Conservation Survey and Design.Preliminary Design Report of Soil Erosion Comprehensive Control and Demonstration Project in Qushui County,Tibet[R].Lhasa: Bureau of Soil and Water Conservation of Tibet Autonomous Region,2010.(in Chinese))

[4] 西藏自治區(qū)水土保持局.西藏拉孜縣曲下鎮(zhèn)木村綜合發(fā)展規(guī)劃報告[R].拉薩：西藏自治區(qū)水土保持局，2011.(Bureau of Soil and Water Conservation of Tibet Autonomous Region.Comprehensive Development Planning Report of Mu Village,Lazi County,Tibet[R].Lhasa: Bureau of Soil and Water Conservation of Tibet Autonomous Region,2011.(in Chinese))

(編輯：陳紹選)

Application of Gravel and Boulder Gabion inSoil Erosion Control Projects in Tibet

HUANGFU Da-lin1,LEI Xiao-hong2,HAI Bin1,MA Bo1

(1.Soil and Water Conservation Bureau of Tibet Autonomous Region,Lhasa 850003,China;2.Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Tibet Autonomous Region,Lhasa 850000,China)

Gravel and boulder gabion,which is economical,simple,permeable,flexible,and aesthetic,is widely applied to the blocking,bank protection,and gully stabilization works of water and soil loss control projects in Tibet autonomous region in China.We summarize that when gravel and boulder gabion is applied to retaining walls in various construction projects in Tibet,if the retaining heighth≤1.5m,the shape of gravel and boulder gabion’s cross-section can be rectangular,trapezoid,and right trapezoid;while when 1.5m

gravels and boulders;gabion;Tibet;soil erosion control;construction technique

2015-01-16；

2015-01-28

皇甫大林(1973-)，男，江蘇豐縣人,高級工程師，長期從事水利水土保持工程勘察、設(shè)計、施工、管理和預(yù)防監(jiān)督等工作，(電話)0891-6332649(電子信箱)523154928@qq.com。

10.3969/j.issn.1001-5485.2015.03.025

S157.2

A

1001-5485(2015)03-0125-04

2015,32(03):125-128