雷諾護(hù)墊在堤防護(hù)坡中的應(yīng)用

劉　罡，李　俊

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

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推廣應(yīng)用

雷諾護(hù)墊在堤防護(hù)坡中的應(yīng)用

劉罡，李俊

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

為保證堤防安全，堤防受水流沖刷嚴(yán)重堤段邊坡需采取工程防護(hù)措施，隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，傳統(tǒng)的堤防邊坡工程防護(hù)措施，已無(wú)法滿足對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)作用。松花江干流木蘭縣城區(qū)段堤防治理工程設(shè)計(jì)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(hù)墊護(hù)坡型式，克服了傳統(tǒng)防護(hù)措施對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

雷諾護(hù)墊；堤防；生態(tài)護(hù)坡；防護(hù)措施；應(yīng)用

1　綜　述

近年來(lái)，大規(guī)模水利工程的建設(shè)只起到抑制沖刷破壞，保護(hù)基礎(chǔ)層的穩(wěn)定，從而達(dá)到維持堤防邊坡的穩(wěn)定的最終目的，卻無(wú)法滿足對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮其邊緣效應(yīng)，保持有效數(shù)量的動(dòng)植物種群，保護(hù)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(guò)程及自然的干擾，隨著人們環(huán)境意識(shí)及經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，護(hù)坡型式需要既能滿足防沖固堤的要求，又能恢復(fù)被破壞的自然生態(tài)環(huán)境的護(hù)坡方式。

雷諾護(hù)墊是由機(jī)編雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面構(gòu)成的墊形工程構(gòu)件。護(hù)墊中裝入塊石等填充料后連接成一體，護(hù)坡整體性好、抗凍脹能力強(qiáng)，施工簡(jiǎn)單，對(duì)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(diǎn)，既可防止堤防邊坡遭水流、風(fēng)浪侵襲而破壞，又實(shí)現(xiàn)了水體與坡下土體間的自然對(duì)流交換功能，達(dá)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(hù)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(hù)工程[1]。

2　防浪墻方案比選

2.1工程概況

木蘭縣城堤全長(zhǎng)13.87km，其中回水堤長(zhǎng)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(jí)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(chǎng)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(yán)重，需要采取工程防護(hù)，以保證堤防安全。

2.2護(hù)坡型式比選

結(jié)合河勢(shì)、水深、流速、材料供應(yīng)等，并本著就地取材，經(jīng)濟(jì)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(guò)方案比較選擇護(hù)坡型式。分別比較傳統(tǒng)常規(guī)的現(xiàn)澆混凝土板護(hù)坡、干砌石護(hù)坡以及一定生態(tài)功能的雷諾護(hù)墊、生態(tài)混凝土連鎖板塊護(hù)坡型式。現(xiàn)澆或預(yù)制護(hù)坡厚15cm，下設(shè)礫石墊層10cm，其下鋪土工布一層；干砌石護(hù)坡厚30cm，下設(shè)礫石墊層10cm，其下鋪土工布一層；雷諾護(hù)墊厚23cm，其下設(shè)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(shè)10cm砂礫石墊層，下鋪土工布一層。比較結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　護(hù)坡型式工程造價(jià)比較表　護(hù)坡/m2

幾種護(hù)坡型式中現(xiàn)澆混凝土板投資較小，干砌塊石和雷諾護(hù)墊投資較大。其中干砌石護(hù)坡易產(chǎn)生破壞，每年維修工程量很大，而且干砌石對(duì)石料要求嚴(yán)格，施工進(jìn)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(hù)區(qū)，混凝土板對(duì)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(hù)坡具有一定的自然生態(tài)效應(yīng)，由于框格的存在，有利于綠色植被生長(zhǎng)，但水流直接對(duì)沖堤體，在險(xiǎn)工弱段和迎沖頂流段，特別是砂堤險(xiǎn)工段，堤體土料有被淘刷的可能。

雷諾護(hù)墊護(hù)坡整體性好、抗凍脹能力強(qiáng)，施工簡(jiǎn)單，對(duì)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(diǎn)，但石料匱乏地區(qū)，運(yùn)距遠(yuǎn)等原因，雷諾護(hù)墊相對(duì)造價(jià)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(yùn)料要求。因此，從護(hù)坡型式上，綜合考慮后，堤防迎水側(cè)工程護(hù)坡采用雷諾護(hù)墊型式。

2.3護(hù)坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3.1護(hù)坡厚度及沖刷深度計(jì)算

雷諾厚度與水流流速、波浪高度及坡角有關(guān)，參考工程經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料，雷諾護(hù)墊系列防護(hù)與流速的關(guān)系見(jiàn)表2。

表2　雷諾護(hù)墊系列防護(hù)與流速的關(guān)系表

波浪高度和河岸坡度是影響雷諾護(hù)墊厚度的主要因素，設(shè)計(jì)計(jì)算雷諾厚度時(shí)按下式確定：

當(dāng)tanα≥1/3時(shí)，

(1)

當(dāng)tanα<1/3時(shí)，

(2)

堤防護(hù)坡厚度計(jì)算成果詳見(jiàn)表3，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL211-2006)的規(guī)定，考慮冬季河道內(nèi)一般無(wú)水，并結(jié)合構(gòu)造要求和當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，雷諾護(hù)墊護(hù)坡厚度取23cm。

護(hù)坡沖刷深度計(jì)算可按下式計(jì)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(dòng)平均流速，m/s；U為平均流速，m/s；n為與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取n=1/4～1/6；η為水流流速不均勻系數(shù)。

護(hù)坡沖刷深度計(jì)算成果詳見(jiàn)表3，根據(jù)沖刷深度計(jì)算及歷史沖刷深度。

表3　堤防護(hù)坡厚度及沖刷深度計(jì)算成果表

2.3.2雷諾護(hù)墊結(jié)構(gòu)

1)雷諾護(hù)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(qiáng)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(qiáng)度需在350N/mm2-500N/mm2，經(jīng)過(guò)拉伸加工的成品鋼絲最小斷裂延伸率為8%，實(shí)驗(yàn)要求樣品長(zhǎng)度≥25cm。雷諾護(hù)墊結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。

2)雷諾護(hù)墊規(guī)格為23cm厚，內(nèi)部每間隔1米采用雙隔板隔成獨(dú)立的單元；寬度一般為2m和3m，長(zhǎng)度一般為3、4、5、6m；長(zhǎng)度、寬度公差±5%，厚度公差±2.5cm；雷諾護(hù)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(hù)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(gè)雙絞合同側(cè)之間的距離。

4)雷諾護(hù)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(jiàn)表4。

表4　Galfan鍍層最低重量表

5)雷諾護(hù)墊充填石料必須是新鮮或弱微風(fēng)化巖石，飽和抗壓強(qiáng)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(hù)墊表面的前提下，超遜徑≤5%。

圖1　翻遍示意圖

圖2　雷諾護(hù)墊構(gòu)件部件圖

3　結(jié)　論

工程實(shí)踐證明，具有生態(tài)功能的雷諾護(hù)墊可以克服傳統(tǒng)護(hù)砌型式無(wú)法滿足對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)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(fù)被破壞的自然生態(tài)環(huán)境與景觀相融、美觀的優(yōu)點(diǎn)，是一種在大規(guī)模堤防護(hù)坡工程中應(yīng)該大力推廣和應(yīng)用的一種生態(tài)護(hù)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(hù)及生態(tài)效果顯著。

[1]黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 .松花江干流治理工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)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(yáng)人，高級(jí)工程師。

TV861

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