雷诺护垫在白竹洲水电站库岸防护工程中的应用

曹新南

（桃江县桃花江灌区管理局益阳市413400）

1 概述

白竹洲水电站工程位于湖南省桃江县资水干流的下游，是资水干流柘溪下游规划中的第五级，上距柘溪电站135 km，下距洞庭湖汇合口59 km，距桃江县城24 km，坝址控制流域面积26 600 km2，占资水流域面积的94.9%，工程以发电为主兼有航运等综合效益。

1.1 工程概况

（1）库岸现状。

白竹洲水库两岸及支流有部分岩质岸坡，但主要为Ⅰ级阶地的土质岸坡。在两岸共约40 km的岸坡中，马迹塘电站下游两岸1 km范围内已护坡，未护坡岸坡约38 km，其中岩质岸坡长度共6.2 km，占总岸坡长度的16.3%，主要分布在左岸的库首瓦竹园～洋泉湾、左岸丙家湾、左岸芭蕉湾～许家洲、田塘～马迹塘电站以及右岸的屋冲里和陶公庙一带，岩质岸坡较为稳定，无需防护。土质岸坡长度共31.8 km，占总岸坡长度的83.7%。土质岸坡中有一部分修筑有堤防，岸坡较稳定，其长度为22 km；另一部分9.8 km为自然岸坡，坡度一般25°～40°，局部60°～70°，具二元结构，上部为壤土、粘土、粉质土等，厚（4～7）m，结构较松散；下部为砂卵砾石，厚（2～3）m，结构松散，胶结较差，自然状态下尚处于较不稳定状态，抗冲刷能力较差。如左岸的株木潭经栗山河至发财港一带，右岸的大竹山经巷子口和金盆湾至泉溪坝一带等已出现岸坡坍塌现象。

（2）水库蓄水对库岸的影响。

当水库蓄水后，岸坡土体在库水的长期浸泡、浪蚀和侧蚀作用下，土体软化，力学强度降低，容易造成坍岸，使库岸后退，给沿岸居民和农田带来危害。

1.2 护岸形式

根据实地查勘，结合地形地质和实施条件进行方案比较后，该库岸防护工程采用坡式护岸，综合考虑工程生态、社会经济效益等因素，主要采用生态环保型的雷诺护垫护坡，一小部分采用施工工艺比较简单的混凝土预制块护坡。具体措施：将原有边坡按坡比1∶2进行削超补欠，整平坡面，然后进行护坡和护脚。护岸总长度为8 462.1 m。

2 雷诺护垫护坡的特点

雷诺护垫是指由机编双绞合六边形经镀覆表面防腐处理的低碳钢丝网面构成的厚度在（0.15～0.3）m（含0.3 m）的垫形网箱工程防护构件，施工现场经合乎规格的石料填充后连接成一体，主要用于水利堤防、岸坡等的护坡。既能提高边坡的稳定性，又能实现水体与坡下土体间的自然对流交换功能，净化水质，维持生态平衡，同时根据绿化景观设计的要求，可以铺土植入狗牙根、百喜草、高羊茅等草种或亲水性树木，增添景观、绿化效果。

雷诺护垫护坡技术在1894年最先由意大利马克菲尔公司开发并在意大利雷诺河的河道整治工程中应用，是国外普遍采用的一种堤防护坡方式，其作为国内近年来迅速兴起的一项新型护坡技术,具有自身特有的优点：

（1）整体性好，抵抗破坏能力强。

传统的刚性护砌如预制块护坡、混凝土护坡等形式，经过较长时期以后，整块护坡哪怕只要稍微有一点点松动，最终都会导致整块护坡或瘫塌或崩裂，其最大弱点是整体性差。而雷诺护垫在工地现场组装成型，相互捆扎成整体，再充填石料，属于典型的柔性防护结构，整体性强，即使在遭受外力的剧烈冲击下，也不会受到损坏。

（2）柔韧性好，塑性变形能力大。

雷诺护垫以延伸率较高的低碳钢丝作为结构的主要材料，具有很强的柔韧性，能够适应地基的不均匀沉降，同时能够适应河床的变形，且可自行调整愈合变形，以阻止变形的再发展，体现了对地基的适应性。

（3）耐久性好，消能防冲效果强。

雷诺护垫所采用的钢丝经过了高科技防腐处理，其表面有镀锌，镀高尔凡（5%铝锌合金+稀土元素）、镀锌覆塑、镀高尔凡覆塑等几种形式，一般情况下，使用寿命达到50～60年，覆塑钢丝的使用寿命达到100～120年；雷诺护垫的糙率相对较高，其消能效果好；雷诺护垫结构内存在较多的填石孔隙，这种多孔隙结构能有效地达到防浪效果，另外，雷诺护垫钢丝抗拉强度达到（350～500）N/m，垫内充填密度不小于2.6 t/m3、饱和抗压强度大于40 MPa的石料，雷诺护垫单元在现场组装成型后相互捆扎成整体，这些使其结构本身具有较强的抗水流冲刷能力。

（4）透水性好，维持生态平衡，稳定边坡，美化环境。

雷诺护垫其多孔隙结构使其具有良好的自然透水性，有利于保持水体的自然循环，保障水体与土壤之间的物质交换，促进亲水性灌木、草类及树木的生长，维持生态平衡，亦可以迅速降低结构后填土内过高的地下水位，消散孔隙水压力，维持土体强度，从而有利于边坡的长期稳定；其结构内的填石、后期长出的绿色植被，都能够很好地与周围的自然环境相互融合，美化环境。

（5）适应于陡坡及水下施工。

对于坡度很大的边坡，完全不能采用预制块、混凝土等型式的护坡，但雷诺护坡却完全能够适应。结构自身的组成可使其在水下进行施工，这在水位变化时段尤为重要，同时可省去围堰工序。

（6）施工便捷，经济实用。

雷诺护垫护坡施工工艺简单，一般工人稍经培训即可运用自如。可采用机械和人工相结合的施工方法，施工速度可达到传统刚性结构的3～5倍，受气候干扰小，后期维护费用少，且无需考虑护坡的排水设施，节省工序，加快整体施工效率，致使施工周期相对较短，从而既保证了施工效果，又降低了工程成本；所需填充的石料要求较低，一般主要使用疏挖河道废弃的大粒径卵石，大大节约了材料成本；对基础要求相对宽松，减少基础开挖，同时不需水泥和块石等，能够大大减少工程量，从而降低总体造价。

3 雷诺护垫施工及技术要点

3.1 施工准备

雷诺护垫用作护坡，首先按照设计要求进行削坡或者平整铺设面，施工前将表层松土、建筑垃圾、软弱土层、植物根茎等彻底清除。回填土要求：塑性指数宜为10～20，压实度不小于0.9。坡面应达到设计平整要求，要有一定的密实度。现场如果遇到较差的地基土质时（如流沙、淤泥等），应另外进行地基处理。

3.2 施工材料

3.2.1 雷诺护垫

雷诺护垫由专业厂家根据该工程设计要求定型生产。

（1）雷诺护垫是由镀高尔凡钢丝经机械编织成六边形双绞合钢丝网制成的网垫结构。按照EN 10223-3标准进行生产。

（2）做成网垫的钢丝主要由网面钢丝、边端钢丝、绞合钢丝组成，钢丝的抗拉强度、延伸率、最小镀层量、镀层的附着性等几项指标应符合设计要求。所有对钢丝的测试都要求在制成网格之前进行。

本工程护坡使用厚度为170 mm、宽度为2 m的双隔板镀高尔凡雷诺护垫。

3.2.2 填充石料

（1）填充料必须是坚固密实、耐风化的石料，严禁使用风化石。石料质量应符合《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SDJ 17-78）的规定。

（2）填充石料应采用坚固、耐久、未风化、粒径级配好的块石或者卵石。

（3）填充石料的粒径必须符合设计要求，应控制在粒径（75～150）mm之间，可以有5%的石料不符合规定，但不得用于外露面，石料的最小粒径不得小于网孔尺寸（6 cm左右），其他依设计要求。

3.2.3 土工布

土工布的类型、单位克重、厚度、抗拉强度、延伸率、顶坡强度、垂直渗透系数等指标均应符合设计要求。本工程采用250 g/m2的无纺土工布。

3.3 施工工艺

3.3.1 工艺流程

雷诺护垫的施工，一般可按照工艺流程（附图）安排作业。

附图工艺流程图

3.3.2 无纺透水土工布铺设。

本工程为防止雷诺护垫下基床土壤流失，在基床土壤与雷诺护垫之间铺盖250 g/m2的无纺透水土工布。铺设土工布一定要铺展均匀，不能有皱波状，搭接宽度必须保证（30～40）cm，顺坡铺设长度大于护坡工作面（50～100）cm，在河岸施工中尤其要注意土工布是上游压下游。

3.3.3 雷诺护垫组装

（1）取一个护垫单元置于平坦而又坚硬的地面上。（2）展开护垫，首先用脚踩住隔板两边，用手拉起隔板，整平底板由于折叠造成弯曲部份。

（3）立起隔板，对底部没有机械折痕的隔板，用脚往两边踩，然后立起隔板，应注意防止单边踩、踩的位置不准确而造成高度不足及高度不一致。

（4）用木板压住边板底部边线，折起边板，确保底板在同一直线上，而且边板有足够的高度。

（5）折起前后长边板，用15 cm长的钢丝绞合隔板与边板、边板与边板相接的14个点。组装完毕后的护垫四周边板平整、绞合点牢固、所有竖直面板的上部边缘在同一水平面上。

3.3.4 雷诺护垫安装

（1）完成组装后，将雷诺护垫一个紧靠一个整齐地摆放在坡面上。

（2）在坡顶上用长木桩固定住护垫，防止其下滑异位造成顶部不齐。

（3）可以通过不绞合长边板，与相邻护垫套进，底板重叠来做成曲线或斜角。

3.3.5 石料装填

（1）从坡底往坡顶方向装填，注意逐格往坡顶方向装填，避免由于没装填满露出隔板而造成隔板弯曲。

（2）同时为了避免单边装填所引起的顺坡方向的边板往两边弯曲变形，边板的两边的石头同时进行装填。

（3）考虑到石头的沉降，装填时应有（2.5～4）cm的超高，而且护垫内装填的石头需用人工摆放，尽量减少空隙率，并确保表面平整。

3.3.6 封盖作业

（1）在铺盖子之前，需对装填时造成弯曲的隔板进行校正，对已装填的石头进行平整，最终确保所有横向、纵向边缘在同一直线上、坡面平整、不存在凹陷、凸起现象。

（2）铺上盖板，用剪好的1.3 m长的钢丝将盖子边缘与边板边缘、盖板与隔板上边绞合在一起，靠在一起的边板边缘以及盖板边缘一起绞合（有4条边），绞合时每间隔大约15 cm单、双圈间隔绞，并且每根剪断钢丝绞合长度不超过1 m（一般绞合1 m长边缘用1.3 m长钢丝）。

3.3.7 护垫下滑及拐角处理

（1）为防止施工时护垫整体下滑，可在顶部加钉木桩或做混凝土平台，也可在坡底做格宾阻滑块。

（2）雷诺护垫的拐角可以通过裁剪的方式来处理。

4 结语

白竹洲水电站库岸防护工程完成以后整体性强、美观性好，能够防御洪水的冲刷。实践表明，雷诺护垫作为一种新型的生态护坡技术，能够产生传统的刚性护砌形式如浆砌石、干砌石现浇混凝土和预制混凝土块体护坡等无法达到的生态效果，同时具有很好的耐久性、经济性等，且施工便捷，值得在护砌工程中推广应用。