雷诺护垫及格宾石笼在寒冷地区的应用

陈 曦

(1. 东北农业大学，哈尔滨150030;2. 黑龙江农垦勘测设计研究院，哈尔滨150090)

1 工程概况

该护岸工程位于黑龙江省东北部，防护长度1 800 m，冰面以上部分采用25 cm厚雷诺护垫护砌并设置固脚，冰面以下采用60 cm厚格宾石笼护砌，格宾石笼置于冰面之上，待冰面融化后自行沉排。工期要求11月开工，次年3月15日竣工。各项工程严格按设计要求及《建筑工程质量检验评定标准》GBJ301—88、《地基与基础工程施工及验收规范》GBJ202—83、《砌体工程施工及验收规范》GB50203—98、《砌体石坝施工技术规范》SD120—84、《水利水电建设工程验收规程》SL223—1999 进行施工。

2 结构型式

雷诺护垫是指由双绞合六边形金属网面构成的扁平构件。格宾石笼是指由双绞合六边形金属网面构成的箱形构件。在施工现场采用石料填充后构成整体性、柔性及透水性良好的土工材料结构，广泛应用于河道衬砌、护岸防护、挡土支护等工程。为了加强雷诺护垫与格宾石笼的强度，单件构件内部采用隔板隔分，隔板间距1 m。所有金属面板端边均采用加大钢丝。

雷诺护垫与格宾石笼的基本材料均根据应用工程需要，用盘条通过冷拉拔方式生产的各种标准尺寸的非合金低碳钢丝，从生产工艺到质量标准均有严格要求。采用钢丝的抗拉强度、延伸率、镀层重量、及附着力均符合一定的标准［1］。

3 材料特性

3.1 柔性

雷诺护垫及格宾石笼是介于松散材料和刚性材料之间的柔性材料，其高柔韧性具有适应河床变形的能力。高寒地区的水利防护工程长久以来面临冰推和冻胀等难点问题，由于气候因素，经常导致刚性防护结构频繁破损，严重影响防护安全。

雷诺护垫及格宾石笼特有的柔性优势，使其能够均匀地分散冻涨应力，相较于传统刚性防护型式，产生局部破损断裂进而逐步扩散，威胁防护安全的可能性更低。雷诺护垫及格宾石笼能够较好地适应基础与河床一定程度的不均匀沉降及变形以及水流冲刷导致的局部沉陷。

3.2 整体性

雷诺护垫及格宾石笼采用高质低碳钢丝通过专用设备生产而成。由于采用双绞合六边形金属网格编织方式，单体构件发生破损时，相邻构件不会因此引发破损。由于相邻雷诺护垫及格宾石笼采用绞合钢丝进行绞合，使各个独立构件形成整体结构，更能保证工程安全及整体稳定。

3.3 压载性优良

雷诺护垫及格宾石笼从生产到组装均采用专业工业化设备及方法，针对各工程实际情况，通过压载计算和选用合适的产品型号及填充石料，完全不会出现漂浮或压载体脱离反滤料等问题现象，因此产品具备优良的压载性能［2］。

3.4 施工便捷性

雷诺护垫及格宾石笼相较于其他防护型式施工便捷，对填充石料要求较低，装填方法灵活，施工效率较高，雷诺护垫及格宾石笼独具的材料特性及施工工艺可以满足冬季施工，对于应用于高寒地区水利工程具有尤为重要的优势。

3.5 耐久性

雷诺护垫及格宾石笼所采用的特有的镀层处理方式及高质钢丝使其具有超强的耐久性能。

高强度——雷诺护垫及格宾石笼采用的编制材料是经过韧炼的低碳钢丝，钢丝抗拉强度达到350 －500 N/mm2，网面强度35 ～50 kN/m2。对材料强度的严格要求及特有的编制工艺，保证其在任何防护环境下都不会受外力影响产生不规则变形。

抗腐蚀性——用于编制的材料经过严格的表面防腐处理，目前表面处理方法主要有以下3 种:镀锌、镀铝锌合金、覆塑。通过权威实验机构的模拟环境实验和对实际工程中腐蚀量化统计得出结论，目前工艺下镀铝锌合金钢丝的设计寿命可以达到50 a，覆塑雷诺护垫的使用寿命可以达到100 a。

3.6 经济性

与其他防护型式相比，雷诺护垫及格宾石笼对地基要求相对宽松，基础埋深相对较少，土方开挖相对较少，结构断面尺寸相对较小;雷诺护垫及格宾石笼无需布设排水设施及反滤层等，相对于其他防护型式，在排水及反滤工程上降低了工程投资。

雷诺护垫及格宾石笼应用于水下防护时，保证向河床延伸铺设长度＞1.5 倍最大淘刷深度，无需设置抛石护底、水下固脚等工程，从工程造价及施工造价均具有较大优势。雷诺护垫及格宾石笼施工周期短、施工效率高，能够节约施工成本，与其他防护型式相比更具经济优势。雷诺护垫及格宾石笼能够有效适应冻涨，降低冻胀破坏几率，相较于其他防护型式大大节约了后期维护成本。

3.7 良好的生态环境保护效果

透水性——雷诺护垫及格宾石笼具备良好的透水性，不影响地下水间的自由交换，有利于保持水体的天然循环条件，维持生态平衡。雷诺护垫及格宾石笼可以自然透水，使其下土中水压力能够随时分散，有利于防护边坡稳定。

促淤性——施工完成后雷诺护垫及格宾石笼表面糙率较大，所以具有非常良好的促淤效果，其防护表面能够迅速生长自然植被，与周边环境完美融合，实现生态环境的迅速恢复与重建，具有良好的生态效果。

3.8 良好的景观效果

雷诺护垫及格宾石笼表面能够迅速生长自然植被，更能适用于具有景观要求的防护工程，植被恢复后或种植生长后具有良好的景观效果。

综上所述，雷诺护垫及格宾石笼整体性、柔韧性和良好的压载能力能够抵御水力破坏、冻涨破坏、冰推破坏，达到工程防护的根本目的;高耐久性保证工程的长期稳定;施工的便捷和经济性提高了施工效率，降低了工程投资;良好的生态环境保护效果实现工程和自然的长期统一融合;植被恢复后或种植生长后具有良好的景观效果。

4 主体工程施工

主要施工流程:备料→施工放样→削坡→固脚开挖→格宾石笼沉排→雷诺护垫固脚→雷诺护垫护坡。

4.1 备料

按照设计要求，采购合格的格宾石笼网片、雷诺护垫、土工布及石料，进场后自检和抽检单位进行平行检测。

4.2 施工测量及放样

在施工段布设一条平面位置控制线和一条高程控制线，布设完成后报监理工程师检查验收，批准后使用，使用过程中定期进行校核。对于施工中没有控制点的地方，可随时由布设的控制点引测，确保证施工放样质量，为后续工程施工提供精准依据，施工测量人员全部持证上岗，并在测量过程中严格执行《水利水电工程施工测量规范》SL52—93。

4.3 削坡

1)依照设计图纸，在施工段坡面上布设的平面控制网和高程控制网。

2)削坡采用推土机、挖掘机相结合的办法，挖掘机削坡，推土机外运土方，推土机平整坡面并适当碾压。

3)将坡表面不合格土、杂物、树根等清除干净，护坡基础范围内的坑、槽、沟按规范要求进行回填夯实。

4)挑选合格土料留存作为回填土料并就近堆放，弃土料用装载机运到弃料场。

5)开挖过程中，质检员、测量员应经常校核测量开挖平面位置、水平标高、控制桩号、水准点和边坡坡度等是否符合施工图纸的要求。

4.4 固脚开挖

冬季，采用挖掘机挖冻土，开挖土料运至弃料场，采用8t 汽车运输，运到指定的弃料场。

4.5 格宾石笼沉排施工

施工工艺;增冰→铺无纺布→铺设格宾石笼网片→块石填筑→格宾石笼网片缝合

4.5.1 增冰

本年度施工冬季结冰厚度在70 ～90 cm，达不到安全施工要求，因此必须采取增冰措施。主要措施是:利用2 －3kw 的汽油发电机组两台，4 寸泵两台，对整个作业面进行抽江水增冰，每天最多增冰6 ～8 cm，不能满堂浇灌，否则冰冻不实，影响施工安全。最后达到设计要求厚度为止。

在整个实施过程中，江面厚度必须达到1.2 m才能进行施工，根据气候及江水位和施工环境变化情况，报请监理和业主，保证施工质量，测冰厚时，应采取钻孔方法，获取冰层厚度。

4.5.2 无纺布铺设

无纺布铺设时，应力求平整、松紧适度，不得绷得过紧，无纺布与冰面密贴不留空隙;发现无纺布有损，应立即修补或更换;相邻无纺布采用缝接，缝接搭接长度≥30 cm，缝制两道;应沿河流方向由下游向上游方向铺设，上层搭接到下层上，块间要进行缝合，两端应可靠固定，防止滑动，并应避免造成损坏。无纺布质量要满足现行规范的要求，并进行质量检测。

4.5.3 铺设格宾石笼网片

格宾石笼要垂直水流方向铺设，格宾石笼要按一个方向搭接，搭接宽度≥20 cm，接缝处用10#线缝合。每片格宾石笼的一半铺在无纺布上，另一半待石料填充后折叠缝合。在格宾石笼底部按纵横2 m间距布设好铁丝连接件。

4.5.4 块石填筑

格宾石笼铺设完毕后填筑块石，装笼块石要求质地坚硬、无风化、新鲜无剥落层、无锈蚀的新鲜岩石，且至少有2个平整面，块石粒径≥20 cm;每段格宾石笼石料填筑要在当日上午完成，下午完成缝合。砌石时要把铁丝连接件露出石面。

4.5.5 格宾石笼网片缝合

石料填筑到设计厚度后，就要进行缝合，左右两片用10#线缝上，上下两片用预留的铁丝扣系上。

4.5.6 格宾石笼沉放

待春季冰融化后，格宾石笼自然沉入江底。

4.6 雷诺护垫护坡(固脚)施工

1)施工工艺:护垫组装→填充石料→盖板。

2)护垫组装:从包装中把折叠的单元取出，展开成符合设计要求格箱式的网片。所有的间隔板都要固定和系紧在护垫的前、后板上。雷诺护垫在组装后，侧面、尾部和间隔都应竖立，并确保所有的折痕都在正确的位置，每个边的顶部都水平，按设计要求进行单元扣紧。在完成组装后，护垫按序摆放在合适的地点。为了保证结构完整，用钢丝或钢环把所有相邻护垫沿其接触面联接。在较陡坡面上，顶部雷诺护垫应用硬木栓固定在地面里。

3)填石:填充石料需要按照分级要求生产所需大小。范围应在70 ～150 mm，在不放置在护垫的前提下，大小可以有5%的变化。填石的强度、软化系数符合规范要求。护垫内至少填充两层小块石。块石填充应高出网格2 ～3 cm，以防止沉降。在填充石料时应尽量不损坏镀层，为了保证最大密实度，宜采用人工填筑石料。斜坡施工时，应从坡底端开始。填充应逐个护垫进行。应确保每个间隔的顶部都可以被绞合。

4)盖板:将护垫板用适当的工具和即将被连接的边拉紧，护垫盖和所有的边、尾部和间隔板紧紧地绞合在一起。采用单、双交互钢丝圈或钢环加固的方法把护垫盖连接在雷诺护垫的端板、边板和隔板上。临近的护垫盖可以一次性连接。在相当数量的相邻护垫上铺设护垫盖时，可用成卷的金属网格代替单位护垫盖。

［1］谢昆亮，徐延新，吴新广． 雷诺护垫在寒冷地区护坡中的应用［J］．水利科技与经济，2009，15(10):938 －939．

［2］卢延武．基于格宾石笼沉排的冬季施工［J］． 黑龙江水利科技，2012，40(12):187 －188．