雷诺护垫在堤防护坡中的应用

刘　罡，李　俊

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)



推广应用

雷诺护垫在堤防护坡中的应用

刘罡，李俊

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

为保证堤防安全，堤防受水流冲刷严重堤段边坡需采取工程防护措施，随着人们对环境保护意识的增强，传统的堤防边坡工程防护措施，已无法满足对生态环境保护作用。松花江干流木兰县城区段堤防治理工程设计采用既能起到防冲固堤的要求，又能与自然生态环境融为整体，景观及生态效果好的雷诺护垫护坡型式，克服了传统防护措施对生态环境的影响。

雷诺护垫；堤防；生态护坡；防护措施；应用

1　综　述

近年来，大规模水利工程的建设只起到抑制冲刷破坏，保护基础层的稳定，从而达到维持堤防边坡的稳定的最终目的，却无法满足对生态环境保护的作用，河道岸坡作为水体生态与陆地生态之间的边缘带，在设计时应充分考虑其边缘效应，保持有效数量的动植物种群，保护各种类型及多种演替阶段的生态系统，尊重各种生态过程及自然的干扰，随着人们环境意识及经济实力的增强，护坡型式需要既能满足防冲固堤的要求，又能恢复被破坏的自然生态环境的护坡方式。

雷诺护垫是由机编双绞合六边形金属网面构成的垫形工程构件。护垫中装入块石等填充料后连接成一体，护坡整体性好、抗冻胀能力强，施工简单，对石料要求不高，宜和自然环境融为整体，景观及生态效果好等优点，既可防止堤防边坡遭水流、风浪侵袭而破坏，又实现了水体与坡下土体间的自然对流交换功能，达到生态平衡，坡上植绿可增添景观、绿化效果，是一种有效的护坡、固坡手段，生态环保、和谐自然，尤其适用于城市堤防边坡防护工程[1]。

2　防浪墙方案比选

2.1工程概况

木兰县城堤全长13.87km，其中回水堤长1.66km，木兰县主城区段4.41km，城区下游段7.8km，堤防为2级堤防。沿江堤防为市区主要沿江景观带，是市民重要的休闲锻炼场所，由于堤防大部分为迎流顶冲段，堤防迎水面受水流冲刷破坏严重，需要采取工程防护，以保证堤防安全。

2.2护坡型式比选

结合河势、水深、流速、材料供应等，并本着就地取材，经济合理，施工方便，能够保证施工质量并尽量满足生态要求原则，通过方案比较选择护坡型式。分别比较传统常规的现浇混凝土板护坡、干砌石护坡以及一定生态功能的雷诺护垫、生态混凝土连锁板块护坡型式。现浇或预制护坡厚15cm，下设砾石垫层10cm，其下铺土工布一层；干砌石护坡厚30cm，下设砾石垫层10cm，其下铺土工布一层；雷诺护垫厚23cm，其下设10cm砂砾石垫层，下铺土工布一层；生态混凝土连锁板厚12cm，其下设10cm砂砾石垫层，下铺土工布一层。比较结果见表1。

表1　护坡型式工程造价比较表　护坡/m2

几种护坡型式中现浇混凝土板投资较小，干砌块石和雷诺护垫投资较大。其中干砌石护坡易产生破坏，每年维修工程量很大，而且干砌石对石料要求严格，施工进度慢，质量不易控制，现浇混凝土板施工方便，便于质量控制，而且表面外形能更好的控制，便于管理，但松花江木兰县城区段堤防沿江段大部分为生态保育区或自然保护区，混凝土板对生态环境影响较大，不适合大面积使用。

生态混凝土连锁板块护坡具有一定的自然生态效应，由于框格的存在，有利于绿色植被生长，但水流直接对冲堤体，在险工弱段和迎冲顶流段，特别是砂堤险工段，堤体土料有被淘刷的可能。

雷诺护垫护坡整体性好、抗冻胀能力强，施工简单，对石料要求不高，宜和自然环境融为整体，景观及生态效果好等优点，但石料匮乏地区，运距远等原因，雷诺护垫相对造价较高，但木兰县县境内交通道路与其他各县市连接，交通便利，能满足大量运料要求。因此，从护坡型式上，综合考虑后，堤防迎水侧工程护坡采用雷诺护垫型式。

2.3护坡结构设计

2.3.1护坡厚度及冲刷深度计算

雷诺厚度与水流流速、波浪高度及坡角有关，参考工程经验及相关实验资料，雷诺护垫系列防护与流速的关系见表2。

表2　雷诺护垫系列防护与流速的关系表

波浪高度和河岸坡度是影响雷诺护垫厚度的主要因素，设计计算雷诺厚度时按下式确定：

当tanα≥1/3时，

(1)

当tanα<1/3时，

(2)

堤防护坡厚度计算成果详见表3，根据计算结果，结合《水工建筑物抗冰冻设计规范》(SL211-2006)的规定，考虑冬季河道内一般无水，并结合构造要求和当地工程经验，雷诺护垫护坡厚度取23cm。

护坡冲刷深度计算可按下式计算：

(3)

式中：hs为局部冲刷深度，m；H0为冲刷处的水深，m；Ucp为近岸垂线平均流速，m/s；Uc为泥沙起动平均流速，m/s；U为平均流速，m/s；n为与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4～1/6；η为水流流速不均匀系数。

护坡冲刷深度计算成果详见表3，根据冲刷深度计算及历史冲刷深度。

表3　堤防护坡厚度及冲刷深度计算成果表

2.3.2雷诺护垫结构

1)雷诺护垫结构是由双绞合六边型金属网格组合而成，网面抗拉强度≥30kN/m。网面钢丝直径分两种，盖板2.7mm，边板、端板、隔板及底板2.2mm；边端钢丝直径3.4mm；绑扎钢丝直径2.2mm；钢丝直径公差±0.06mm。钢丝最小抗拉强度需在350N/mm2-500N/mm2，经过拉伸加工的成品钢丝最小断裂延伸率为8%，实验要求样品长度≥25cm。雷诺护垫结构示意图见图2。

2)雷诺护垫规格为23cm厚，内部每间隔1米采用双隔板隔成独立的单元；宽度一般为2m和3m，长度一般为3、4、5、6m；长度、宽度公差±5%，厚度公差±2.5cm；雷诺护垫为一次成型生产，除盖板外，边板、端板、隔板及底板间不可分割。

3)雷诺护垫网孔规格为：6(D)×8(L)cm，其中D的误差范围：-0～+0.8cm，L的误差范围：±0.8cm，D为两个双绞合同侧之间的距离。

4)雷诺护垫钢丝镀层为高尔凡(GALFAN，5%铝-锌合金+稀土元素)，最低镀层重量见表4。

表4　Galfan镀层最低重量表

5)雷诺护垫充填石料必须是新鲜或弱微风化岩石，饱和抗压强度>30MPa，软化系数>0.8，冻融损失率<1%。石料粒径7～15cm，d50=12cm，在不放置雷诺护垫表面的前提下，超逊径≤5%。

图1　翻遍示意图

图2　雷诺护垫构件部件图

3　结　论

工程实践证明，具有生态功能的雷诺护垫可以克服传统护砌型式无法满足对生态环境保护作用及破坏生态景观环境，具有既能满足防冲固堤的要求，又能恢复被破坏的自然生态环境与景观相融、美观的优点，是一种在大规模堤防护坡工程中应该大力推广和应用的一种生态护坡型式，目前在黑龙江、松花江及嫩江治理工程中大量采用，防护及生态效果显著。

[1]黑龙江省水利水电勘测设计研究院 .松花江干流治理工程初步设计报告[R].哈尔滨：黑龙江省水利水电勘测设计研究院，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

刘罡(1987-)，女，黑龙江哈尔滨人，工程师；李俊(1979-)，男，河南洛阳人，高级工程师。

TV861

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