浅议雷诺护垫在库区防护工程中的应用

邹建

江西省建洪工程监理咨询有限公司,江西 南昌 330029

1 概述

于都县跃洲水利枢纽工程是一座集水力发电、改善河段水环境质量、旅游、航运等效益为一体的综合性中型水利工程，随着社会经济的不断发展，对环境尤其是水环境的要求越来越高，在新建水利工程中对现状河道进行生态型河道整治势在必行。生态型河道的要求，首先是河岸能满足防洪抗冲标准要求，主要是构建能透水、透气、生长植物的生态防护平台；另一个要求是河道护岸能满足生态平衡要求，建立良性的河岸生态平衡系统，对河道的生态系统起到修复和改善的作用。即改造自然但又不破坏自然生态平衡，二者的结合体现了“人与自然和环境协调发展和谐相处”的理念。

传统的护岸结构在结构稳定性、水土保持以及防洪治涝方面取得了较好的效果，但与周边的生态环境、人文环境、社会环境等方面不太协调，对河道生态平衡和水环境净化产生了一定影响，使得河道天然的自净能力以及自然河流的生物链受到较大影响，传统的护岸结构带来的环境问题越来越引起重视。而雷诺护垫生态护岸结构在防侵蚀或防冲刷保护河岸方面不仅能满足工程安全稳定的要求，同时兼顾环境保护和生态修复的功能，弥补传统的护岸结构的不足，跃洲水利枢纽工程进水渠护岸就是根据雷诺护垫以上特点和优点选用雷诺护垫这种护岸结构型式。

2 雷诺护垫护岸概述

护岸设计的基本原理是防护材料的抗冲能力要大于水流的冲刷能力，当防护材料的抗冲流速大于水流的冲刷流速时，防护材料可视为稳定的防护体，不会在水流的冲刷下发生位移，从而起到防治冲刷的发生，保护基础层的稳定，从而达到维持岸坡稳定的作用。雷诺护垫是由特殊防腐处理的低碳钢丝经机器编制成的六边形绞合钢丝网，在工厂做成符合工程要求的网箱结构，具有较优的网箱结构力学性能，在施工现场采用设计级配的石料填充护垫，依靠雷诺护垫内部填石自身的抗冲能力，以及钢丝网箱所能提供的限制石料位移的能力。达到抗冲和岸坡稳定的作用，常用于岸坡防护等防止冲刷的工程。跃洲水利枢纽工程进水渠护岸设计通过多种护岸型式比较，最终选定雷诺护垫护岸的这种型式，雷诺护垫具备天然的透水性和促淤功能，有着与自然河岸相类似的表面，改善了河流水流的运行状况，可使水流保持良好的均匀流形态，避免了高速水流的形成，解决了抛石护岸形成局部淘刷问题的难题，有利于自然植被的生长，天然植被的形成，反过来增加了护岸整体的稳定性，延长了工程寿命，营造了良好的周边环境。而传统的护岸恰恰相反，如果有杂草生长则意味着工程逐渐老化，随时有松动垮塌的可能。雷诺护垫作为生态柔性护坡的一种结构形式，具有环保、不需或少需维护的工程结构，很好地解决了传统的刚性护砌护岸存在生态环境有破坏及不能适应变形等方面的缺陷。因此这种护岸结构型式是目前生态护岸的首选型式之一。

3 雷诺护垫的特性及优越性

3.1 雷诺护垫的糙率确定

雷诺护垫的糙率主要由雷诺护垫的结构类型和填石的粒径分布情况以及外包网丝控制。一般情况下不考虑外包网丝的影响。结构类型对雷诺护垫糙率的影响一般是结合工程经验来取值，为了简化，雷诺护垫的糙率仅与填石粒径分布有关。根据工程运行情况总结以下经验公式：

其中：n-糙率；d90-质量百分含量大于90%的石料粒径。

雷诺护垫的填石粒径范围为70mm～150mm。

采用合适尺寸的卵石、片石或块石，空隙率不超过30%，要求石料质地坚硬，强度等级MU30，比重不小于2.5t/m3，遇水不易崩解和水解，抗风化。对于尖状石块，及风化岩石、泥岩不得用做充填石料。

根据实验室做原型试验成果，设计时雷诺护垫参考糙率为0.0277。高于浆砌石和混凝土，其消能效果好，波浪在爬高的过程中能消耗较多的能量，降低了波浪爬高，从而有效地减低了浪压力向地基的传递，更加有效地保证了岸坡土的力学稳定性。

3.2 柔韧性与耐久性

雷诺护垫特有的柔性结构设计采用高伸张率的低碳钢丝，雷诺护垫采用的钢丝标准及技术参数：钢丝抗拉强度350-500N/mm2,伸长率≥10%；网面钢丝直径φ2.0mm，公差±0.05mm，最小镀层量为215g/m2；为加强构件刚度，钢丝面板边端采用直径为φ2.7mm的边端钢丝，镀层钢丝公差±0.06mm，最小镀层量为245g/m2；绑扎钢丝直径φ2.2mm，公差±0.06mm，最小镀层量为230g/m2；

根据具体工程需要，钢丝的防腐处理型式主要有厚镀锌、厚镀高尔凡（5%铝锌合金＋稀土元素）、厚镀锌覆塑、厚镀高尔凡覆塑可供选择。

因此该体系具有很强的柔韧性及适应变形能力强，在北方寒冷季节冰的冻涨力对其无影响。同时能够对波浪能量吸收、消散，使水体动能下降，降低了波浪在堤身的爬高以及波浪底流速，能够有效地辅助护岸系统起到防护作用。

雷诺护垫具有较强的耐久性能。它还由具有优良防腐性能的钢丝经过机械编织，组装而成，优良的镀层工艺和编织技术，保证了镀层厚度的均匀性和抗腐蚀性。由于结构的整体性，以及和自然环境融为整体，所以在镀层损失的情况下，不影响结构的稳定性。

3.3 独立性和整体性相结合、良好的透水性

雷诺护垫均可在工地现场组装成型，相互绑扎成整体，连成无构造缝整体，属于典型的柔性防护结构，具有独立性和整体性相结合的特点，可以适应地基的不均匀沉降，工程应用中有广泛适应。

雷诺护垫自身的透水性，一可以迅速降低岸坡后土体内由于降雨等原因严生的地下水位，消减孔隙水压力，维持岸坡自身强度，降低产生滑坡的危险；二无需专门的排水设施，节省资金，提高施工速度。三可以加强水的交换能力，促进植被生长和生态系统的恢复。

3.4 施工简便迅速，效率高

雷诺护垫是按设计要求在工厂生产制作出半成品，施工现场按施工图进行组装定型。整体施工操作简便、工序少、无需特殊的技术工人、受气候干扰小，整体施工效率颇高且质量易于保证。在有机械进行配合的时候，更加能够加快施工进度。工人无需特别培训。同比此类结构的施工效率高（是传统结构的施工效率3到5倍），也就是说，缩短了施工周期。

3.5 生态环保和环境的和谐性

首先，雷诺护垫结构没有采用任何污染性材料，结构的主要材料石材均是来源于自然界，辅助性主要材料钢丝网也没有任何污染作用。而由于结构内较多的填石孔隙可以实现河水和结构后土体的自由水交换，增强水体的自我净化能力，改善水质；为各类水生动植物提供生存空间，维持生态系统的平衡，是建设生态型水利工程首选结构型式之一。工程前期可能对自然造成的破坏，但能在较短的时间内得到恢复和改善。

无论是内部的填石还是后期长出的绿色植被，都能够与自然融为一体，有利于生态修复与环境保护；做到了既改造自然又不破坏自然生态平衡，同时美化了环境。

4 雷诺护垫施工要点

跃洲水利枢纽工程进水渠护岸雷诺护垫的施工特点步骤分列如下：

雷诺护垫施工首先要进行施工放样，复测工程桩号，地面高程和水下护底高程。划定土方开挖。填坡边界测算，整坡土方，护岸工程量。坡面土壤力学指标复测；然后进行整坡开挖，清理坡面杂物。夯实填方护岸工作面。雷诺护垫的护岸工艺流程包括：首先铺设土工布；制作成形雷诺护垫单元格；铺设雷诺护垫单元格；填充级配石料；雷诺护垫单元格覆盖面网并捆扎成一护岸整体；浇注护岸压顶抗滑砼并养护达标。

5 结语

我省是水利资源大省，也是深受各种水利灾害影响较严重的省份，传统的各种水利防护工程设施往往在保护河岸的同时，也阻断了水体与地下水间的水交换，影响了植被的自然生长，并最终导致水土流失，泥沙淤积河道，河水水质下降，水体生物链也受到一定的破坏，同时对防护工程周边生态环境的恢复和改善产生不利影响。

经过广泛的理论论证及工程实践，雷诺护垫等环保材料具有透水性和结构柔韧性较强，并能生长植被等特点，同时在确保工程自身安全稳定的前提下，可有效保证水体与地下水系间的水交换，防止水土流失，减少水利工程建设对于环境的破坏的不利影响，并促进周边生态环境的恢复和改善，对于目前开展绿色崛起日益重视生态和环保问题的我省而言，具有重要推广的意义。