4 格宾技术要求
4.1网片钢丝表层结构特性
4.1.1热镀锌。通过热浸的方法在低碳钢丝表面附着一层锌层,使低碳钢丝具有一定的防锈、防腐性能。
4.1.2锌-5%铝-稀土合金镀层(或称高尔凡)。在低碳钢丝表面上的镀层,其成分为5%铝、95%(锌+稀土合金)。该镀层可以提高格宾丝、格宾箱体的抗腐蚀性能和使用寿命。
4.1.3锌-10%铝-稀土合金镀层(或称高尔凡)。在低碳钢丝表面上的镀层,其成分为10%铝、90%(锌+稀土合金)。该层可以使格宾丝、格宾箱体具有更好的抗腐蚀性能和更长的使用寿命。
4.2格宾材料分类
4.2.1格宾材料
4.2.1.1机编格宾
目前格宾行业编织丝按网片材料结构层分为五类:
a)Ⅰ类格宾——“低碳钢丝+热镀锌层”结构;
b)Ⅱ类格宾——“低碳钢丝+(锌-5%铝-稀土合金镀层)”结构;
c)Ⅲ类格宾——“低碳钢丝+(锌-10%铝-稀土合金镀层)”结构;
d)Ⅳ类格宾——“低碳钢丝+热镀锌层+PVC覆塑层”结构;
e)Ⅴ类格宾——“低碳钢丝+(锌-5%铝或10%铝-稀土合金镀层)+PVC覆塑层”结构。
针对宁夏天然河道、引黄灌区排水沟道、渠道、水库、蓄水池、湖泊水体中有害离子对格宾材料的腐蚀性特征,并结合格宾不同材料的防腐性能,本标准按照格宾抵抗水环境的腐蚀能力,将应用于宁夏水利工程的格宾材料分为三类:
a)无或轻微腐蚀水环境:一般采用Ⅰ类格宾——“低碳钢丝+热镀锌层”格宾;
b)弱腐蚀水环境:一般采用Ⅱ类格宾——“低碳钢丝+(锌-5%铝-稀土合金镀层)”格宾;
c)中等或强腐蚀水环境:一般采用Ⅲ类格宾——“低碳钢丝+(锌-10%铝-稀土合金镀层)”格宾。
鉴于宁夏水利工程建设条件和运行环境,一般采用Ⅱ类和Ⅲ类格宾。若中等或强腐蚀水环境采用Ⅳ类和Ⅴ类格宾,应在格宾材料的环境耐腐蚀性专题研究报告论证的基础上选用。
4.2.1.2无锈熔接网
a)无锈熔接网网片材质结构层为“低碳钢丝+(锌-10%铝-稀土合金镀层)”结构。
b)对于水景观要求较高的城市河道护岸的外露面,可以考虑采用无锈熔接网与机编网组合使用,外露面层采用无锈熔接网,底层采用机编格宾网;也可以单独制成网箱应用。采用无锈熔接网必须经充分论证后酌情选用。
4.2.2格宾水土环境
4.2.2.1格宾工程设计时,应进行工程所在地不同时段的水环境变化、水质特性分析,对Cl-离子等提出明确评价。
4.2.2.2地基土中可溶性盐对格宾材料的腐蚀性应做专题研究。
4.2.2.3对于非腐蚀性水环境状况下的城市段,或有水景观、水生态要求的水利工程,格宾材料在技术经济比选后,可以提高选用标准。
4.2.2.4格宾材料对应环境水质的选用详见表1。
4.3格宾原材料性能
4.3.1钢丝
4.3.1.1机编网钢丝
a)机编钢丝是机编格宾网片中网丝、边丝、绑扎丝、拉丝等原材料的统称。钢丝的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合YB/T 4221—2010规定。
b)格宾中常用的低碳钢丝直径为2.2 mm、2.7 mm和3.4 mm,其中边丝直径一般大于网丝直径,绑扎丝一般采用2.2 mm。
c)钢丝力学性能应符合YB/T 5294—2009规定。钢丝抗拉强度不小于350 MPa,钢丝伸长率不小于10%。钢丝直径允许偏差符合表2的规定。
表1环境水腐蚀性与格宾材料选用
表2钢丝直径与允许偏差
4.3.1.2无锈熔接网钢丝
a)无锈熔接网中的钢丝分为横向钢丝和纵向钢丝。
b)用于外露面板的钢丝直径一般为:横向4.0 mm,纵向5.0 mm。用于边网、隔网、网盖等非面板的钢丝直径一般为:横向4.0 mm,纵向4.0 mm。用于扣件的钢丝直径为3.0 mm。
c)钢丝抗拉强度不小于400 MPa,钢丝伸长率不小于3%,焊接点剪断力不小于2.8 kN。
4.3.2钢丝镀层
4.3.2.1钢丝镀层应符合GB/T 20492—2006规定,具有均匀、连续、表面光滑、无裂纹和漏镀的外观,其色泽在空气中暴露后呈青灰色。
4.3.2.2当镀层钢丝在4倍直径的锌棒上密绕6圈,热镀锌镀层表面应达到无起层或开裂状态(用手指摩擦钢丝,其不会剥落或开裂)。
4.3.2.3不同钢丝直径与镀层重量、镀层最薄处厚度的关系详见表3。对于“锌-5%铝-稀土合金镀层”钢丝,其镀层铝含量不小于5%;对于“锌-10%铝-稀土合金镀层”钢丝,其镀层铝含量不小于10%。
4.3.2.4镀层厚度要均匀,通常取钢丝镀层的4个数值,最大值与最小值的比值不大于2。
4.3.2.5对于提高钢丝镀层重量的,需经论证后确定。
4.3.2.6钢丝镀层重量及厚度指标详见表3。
4.4网片规格与要求
4.4.1根据宁夏水利工程特点与实践经验,机编网格宾网片的网目尺寸(D×X)常见的有60 mm×80 mm、80 mm×100 mm、100 mm×120 mm,无锈熔接网网片的网目尺寸(D×X)常见的有62.5 mm×100 mm和100 mm×100 mm。对有其他特殊要求的网片规格,经论证后确定。
表3钢丝镀层重量及厚度指标
4.4.2机编网格宾网目尺寸与各部位钢丝的直径关系详见表4。
4.4.3网孔的允许偏差。用示值为1 mm的钢卷尺测量网孔的D与X,详见表5。
表4机编网网目尺寸与网丝直径
表5网孔尺寸允许偏差
4.4.4网片沿纵向(X方向)的抗拉强度应大于30 kN/m。
4.4.5网片应具有无断丝、破损、锈蚀、色泽均匀、镀层无裂痕等良好外观。
4.5箱体规格与要求
为了规范设计、施工中格宾箱体,本标准确定的格宾箱体有两种形式,一是将用在坡面上的格宾箱体称网垫,二是将用在坡面基础的格宾箱体或用于垂直挡墙的格宾箱体称网箱。
4.5.1坡面网垫
4.5.1.1本标准确定的护坡上单个网垫的尺寸规格为:顺水流方向(W向)的宽度为200 cm,沿坡面垂直于水流方向(L向)的长度为设计坡面长。垂直坡面方向(H向)的厚度一般为:灌区排水沟道和渠道以30 cm为主,黄河和天然沟道为40 cm及以上。对有特殊要求的网垫尺寸规格,经论证后确定。
4.5.1.2在网垫边框内,一般沿坡面方向每1 m设一道宽200 cm、高30 cm的隔断网片,直至设计坡面顶,详见图7。
4.5.1.3若坡面(L向)长度大于5 m,其网垫尺寸规格应根据工程实际专门设计,并对制作提出相应要求。
4.5.1.4在有山洪、流速较大、拐弯处的网垫,上下网片增加拉筋以保证整体性。
4.5.2基础网箱
4.5.2.1用于河道、沟道、渠道、水库、蓄水池、湖泊等水利工程护坡之下的基础网箱尺寸规格,应根据工程特点、地质条件、冲刷深度、施工季节及水环境状况,以及工程建设其他要求等综合确定。
4.5.2.2结合宁夏格宾应用实践,基础单体网箱尺寸规格为:箱体长度(顺水流方向,W向)200 cm,并在其中部设一片隔断网片;箱体宽度(L向)80~100 cm;箱体高度(H向)50~100 cm。对有特殊要求的单体网箱尺寸规格,经论证后确定。详见图8。
4.5.2.3在基础网箱设计中,应结合工程地质条件、冲刷深度、冻胀程度、施工条件等综合考虑,将网箱按二层或三层集成为基础。
4.5.2.4为了减小网箱变形,应将其前、后网片之间用水平拉丝连接。拉丝设置原则为:
a)网箱高度不小于100 cm时,原则上在箱内每1/3高度处设水平拉丝;
b)网箱内,拉丝呈“8”字形向内拉紧固定,使之外形平整。详见图3。
4.5.2.5格宾箱体允许误差详见表6。
表6格宾箱体允许误差
4.5.3网箱挡墙
对于高边坡采用网箱挡墙的格宾箱体,应按有关要求进行专项设计。
4.6填充材料要求
4.6.1填料种类
4.6.1.1格宾网垫、网箱的填充材料,要根据水利工程所在地区建筑材料分布、项目经济性要求等选定。宁夏格宾填充材料常选用块石或卵石。
4.6.1.2为了提高格宾网箱的密实度,对于卵石料丰富的区域,填充材料宜优先选用粒径、级配合理的卵石。
4.6.1.3块石填充料应质地坚硬,软化系数大于0.75,比重大于2.0 t/m3。
4.6.2填料粒径
4.6.2.1格宾网垫、网箱的填充材料粒径应满足有90%以上的粒径不小于(1.5~2.0)D(D为同一网孔内双绞钢丝绞合处中心线之间的距离)。对有特殊要求的格宾填料粒径,经论证后确定。
4.6.2.2填充材料为卵石时,其最小粒径大于10 cm,最大粒径不宜超过25 cm。
4.6.2.3填充材料为块石(含碎石)时,最小粒径大于12 cm,最大粒径不宜超过40 cm。对有特殊要求的块石填料粒径,经论证后确定。
4.6.2.4填充材料级配应满足格宾网垫、网箱体孔隙率的要求,卵石填充料孔隙率小于0.2,块石填充料孔隙率小于0.3。
4.6.2.5填充材料粒径与格宾网目尺寸关系详见表7。
表7不同部位箱体填充材料与网目尺寸
4.7水力约束与格宾箱体
根据宁夏河道、沟道、渠道等水利工程的流量、流速特点,以及格宾箱体使用部位,对于流量小于1000 m3/s的河道、沟道、渠道格宾网目尺寸、填充材料的选择详见表7。对有特殊要求的,经论证后确定。
4.8土工布
4.8.1在黄河、清水河、苦水河等大型河道、沟道,以及水库、蓄水池等大型水利工程的格宾网垫、网箱下要铺设具有反滤作用的土工布,其指标为250 g/m2或300 g/m2。
4.8.2在引黄灌区灌溉排水沟道、渠道、生态湖泊等中小型水利工程的格宾网垫、网箱下要铺设具有反滤作用的土工布,指标为200 g/m2。
4.8.3土工布分长丝土工布和短丝土工布,长丝土工布较短丝土工布具有更强的断裂力、顶破力、抗撕破力和透水性能。土工布优先采用长丝土工布;若采用短丝土工布,其渗透性能和强度应满足设计要求。