雷諾護墊在堤防護坡中的應用

劉　罡，李　俊

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

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推廣應用

雷諾護墊在堤防護坡中的應用

劉罡，李俊

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

為保證堤防安全，堤防受水流沖刷嚴重堤段邊坡需采取工程防護措施，隨著人們對環(huán)境保護意識的增強，傳統(tǒng)的堤防邊坡工程防護措施，已無法滿足對生態(tài)環(huán)境保護作用。松花江干流木蘭縣城區(qū)段堤防治理工程設計采用既能起到防沖固堤的要求，又能與自然生態(tài)環(huán)境融為整體，景觀及生態(tài)效果好的雷諾護墊護坡型式，克服了傳統(tǒng)防護措施對生態(tài)環(huán)境的影響。

雷諾護墊；堤防；生態(tài)護坡；防護措施；應用

1　綜　述

近年來，大規(guī)模水利工程的建設只起到抑制沖刷破壞，保護基礎層的穩(wěn)定，從而達到維持堤防邊坡的穩(wěn)定的最終目的，卻無法滿足對生態(tài)環(huán)境保護的作用，河道岸坡作為水體生態(tài)與陸地生態(tài)之間的邊緣帶，在設計時應充分考慮其邊緣效應，保持有效數(shù)量的動植物種群，保護各種類型及多種演替階段的生態(tài)系統(tǒng)，尊重各種生態(tài)過程及自然的干擾，隨著人們環(huán)境意識及經(jīng)濟實力的增強，護坡型式需要既能滿足防沖固堤的要求，又能恢復被破壞的自然生態(tài)環(huán)境的護坡方式。

雷諾護墊是由機編雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面構(gòu)成的墊形工程構(gòu)件。護墊中裝入塊石等填充料后連接成一體，護坡整體性好、抗凍脹能力強，施工簡單，對石料要求不高，宜和自然環(huán)境融為整體，景觀及生態(tài)效果好等優(yōu)點，既可防止堤防邊坡遭水流、風浪侵襲而破壞，又實現(xiàn)了水體與坡下土體間的自然對流交換功能，達到生態(tài)平衡，坡上植綠可增添景觀、綠化效果，是一種有效的護坡、固坡手段，生態(tài)環(huán)保、和諧自然，尤其適用于城市堤防邊坡防護工程[1]。

2　防浪墻方案比選

2.1工程概況

木蘭縣城堤全長13.87km，其中回水堤長1.66km，木蘭縣主城區(qū)段4.41km，城區(qū)下游段7.8km，堤防為2級堤防。沿江堤防為市區(qū)主要沿江景觀帶，是市民重要的休閑鍛煉場所，由于堤防大部分為迎流頂沖段，堤防迎水面受水流沖刷破壞嚴重，需要采取工程防護，以保證堤防安全。

2.2護坡型式比選

結(jié)合河勢、水深、流速、材料供應等，并本著就地取材，經(jīng)濟合理，施工方便，能夠保證施工質(zhì)量并盡量滿足生態(tài)要求原則，通過方案比較選擇護坡型式。分別比較傳統(tǒng)常規(guī)的現(xiàn)澆混凝土板護坡、干砌石護坡以及一定生態(tài)功能的雷諾護墊、生態(tài)混凝土連鎖板塊護坡型式?，F(xiàn)澆或預制護坡厚15cm，下設礫石墊層10cm，其下鋪土工布一層；干砌石護坡厚30cm，下設礫石墊層10cm，其下鋪土工布一層；雷諾護墊厚23cm，其下設10cm砂礫石墊層，下鋪土工布一層；生態(tài)混凝土連鎖板厚12cm，其下設10cm砂礫石墊層，下鋪土工布一層。比較結(jié)果見表1。

表1　護坡型式工程造價比較表　護坡/m2

幾種護坡型式中現(xiàn)澆混凝土板投資較小，干砌塊石和雷諾護墊投資較大。其中干砌石護坡易產(chǎn)生破壞，每年維修工程量很大，而且干砌石對石料要求嚴格，施工進度慢，質(zhì)量不易控制，現(xiàn)澆混凝土板施工方便，便于質(zhì)量控制，而且表面外形能更好的控制，便于管理，但松花江木蘭縣城區(qū)段堤防沿江段大部分為生態(tài)保育區(qū)或自然保護區(qū)，混凝土板對生態(tài)環(huán)境影響較大，不適合大面積使用。

生態(tài)混凝土連鎖板塊護坡具有一定的自然生態(tài)效應，由于框格的存在，有利于綠色植被生長，但水流直接對沖堤體，在險工弱段和迎沖頂流段，特別是砂堤險工段，堤體土料有被淘刷的可能。

雷諾護墊護坡整體性好、抗凍脹能力強，施工簡單，對石料要求不高，宜和自然環(huán)境融為整體，景觀及生態(tài)效果好等優(yōu)點，但石料匱乏地區(qū)，運距遠等原因，雷諾護墊相對造價較高，但木蘭縣縣境內(nèi)交通道路與其他各縣市連接，交通便利，能滿足大量運料要求。因此，從護坡型式上，綜合考慮后，堤防迎水側(cè)工程護坡采用雷諾護墊型式。

2.3護坡結(jié)構(gòu)設計

2.3.1護坡厚度及沖刷深度計算

雷諾厚度與水流流速、波浪高度及坡角有關，參考工程經(jīng)驗及相關實驗資料，雷諾護墊系列防護與流速的關系見表2。

表2　雷諾護墊系列防護與流速的關系表

波浪高度和河岸坡度是影響雷諾護墊厚度的主要因素，設計計算雷諾厚度時按下式確定：

當tanα≥1/3時，

(1)

當tanα<1/3時，

(2)

堤防護坡厚度計算成果詳見表3，根據(jù)計算結(jié)果，結(jié)合《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》(SL211-2006)的規(guī)定，考慮冬季河道內(nèi)一般無水，并結(jié)合構(gòu)造要求和當?shù)毓こ探?jīng)驗，雷諾護墊護坡厚度取23cm。

護坡沖刷深度計算可按下式計算：

(3)

式中：hs為局部沖刷深度，m；H0為沖刷處的水深，m；Ucp為近岸垂線平均流速，m/s；Uc為泥沙起動平均流速，m/s；U為平均流速，m/s；n為與防護岸坡在平面上的形狀有關，一般取n=1/4～1/6；η為水流流速不均勻系數(shù)。

護坡沖刷深度計算成果詳見表3，根據(jù)沖刷深度計算及歷史沖刷深度。

表3　堤防護坡厚度及沖刷深度計算成果表

2.3.2雷諾護墊結(jié)構(gòu)

1)雷諾護墊結(jié)構(gòu)是由雙絞合六邊型金屬網(wǎng)格組合而成，網(wǎng)面抗拉強度≥30kN/m。網(wǎng)面鋼絲直徑分兩種，蓋板2.7mm，邊板、端板、隔板及底板2.2mm；邊端鋼絲直徑3.4mm；綁扎鋼絲直徑2.2mm；鋼絲直徑公差±0.06mm。鋼絲最小抗拉強度需在350N/mm2-500N/mm2，經(jīng)過拉伸加工的成品鋼絲最小斷裂延伸率為8%，實驗要求樣品長度≥25cm。雷諾護墊結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

2)雷諾護墊規(guī)格為23cm厚，內(nèi)部每間隔1米采用雙隔板隔成獨立的單元；寬度一般為2m和3m，長度一般為3、4、5、6m；長度、寬度公差±5%，厚度公差±2.5cm；雷諾護墊為一次成型生產(chǎn)，除蓋板外，邊板、端板、隔板及底板間不可分割。

3)雷諾護墊網(wǎng)孔規(guī)格為：6(D)×8(L)cm，其中D的誤差范圍：-0～+0.8cm，L的誤差范圍：±0.8cm，D為兩個雙絞合同側(cè)之間的距離。

4)雷諾護墊鋼絲鍍層為高爾凡(GALFAN，5%鋁-鋅合金+稀土元素)，最低鍍層重量見表4。

表4　Galfan鍍層最低重量表

5)雷諾護墊充填石料必須是新鮮或弱微風化巖石，飽和抗壓強度>30MPa，軟化系數(shù)>0.8，凍融損失率<1%。石料粒徑7～15cm，d50=12cm，在不放置雷諾護墊表面的前提下，超遜徑≤5%。

圖1　翻遍示意圖

圖2　雷諾護墊構(gòu)件部件圖

3　結(jié)　論

工程實踐證明，具有生態(tài)功能的雷諾護墊可以克服傳統(tǒng)護砌型式無法滿足對生態(tài)環(huán)境保護作用及破壞生態(tài)景觀環(huán)境，具有既能滿足防沖固堤的要求，又能恢復被破壞的自然生態(tài)環(huán)境與景觀相融、美觀的優(yōu)點，是一種在大規(guī)模堤防護坡工程中應該大力推廣和應用的一種生態(tài)護坡型式，目前在黑龍江、松花江及嫩江治理工程中大量采用，防護及生態(tài)效果顯著。

[1]黑龍江省水利水電勘測設計研究院 .松花江干流治理工程初步設計報告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2015.

Application of Reynolds Mattress in Embankment Slope Protection

LIU Gang and LI Jun

(Heilongjiang Provincial Water Conservancy & Hydroelectric Power Investigation,Design and Research Institute，Harbin 150080，China)

In order to ensure the embankment safety，project protective measures should be adopted for the slope along dike sections scoured seriously by water erosion；with strengthening of the people’s awareness of ecological environment protection，the traditional project protective measures have not met the demands for ecological environment protection.Reynolds mattress is adopted as the type of slope protection in the design of the embankment regulation project in Mulan County section on the main Songhua River，which not only meets the demand of anti-scouring and dike strengthening but also can integrate with natural ecological environment，having good landscape and ecological effects，and the impacts of traditional measures on ecological environment are conquered.

Reynolds mattress；embankment；ecological slope protection；protective measure；application

1007-7596(2016)05-0104-03

2016-03-16

劉罡(1987-)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師；李俊(1979-)，男，河南洛陽人，高級工程師。

TV861

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