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        雷諾護墊在白竹洲水電站庫岸防護工程中的應(yīng)用

        2010-03-21 08:53:06曹新南
        湖南水利水電 2010年5期
        關(guān)鍵詞:護墊土工布雷諾

        曹新南

        (桃江縣桃花江灌區(qū)管理局益陽市413400)

        1 概述

        白竹洲水電站工程位于湖南省桃江縣資水干流的下游,是資水干流柘溪下游規(guī)劃中的第五級,上距柘溪電站135 km,下距洞庭湖匯合口59 km,距桃江縣城24 km,壩址控制流域面積26 600 km2,占資水流域面積的94.9%,工程以發(fā)電為主兼有航運等綜合效益。

        1.1 工程概況

        (1)庫岸現(xiàn)狀。

        白竹洲水庫兩岸及支流有部分巖質(zhì)岸坡,但主要為Ⅰ級階地的土質(zhì)岸坡。在兩岸共約40 km的岸坡中,馬跡塘電站下游兩岸1 km范圍內(nèi)已護坡,未護坡岸坡約38 km,其中巖質(zhì)岸坡長度共6.2 km,占總岸坡長度的16.3%,主要分布在左岸的庫首瓦竹園~洋泉灣、左岸丙家灣、左岸芭蕉灣~許家洲、田塘~馬跡塘電站以及右岸的屋沖里和陶公廟一帶,巖質(zhì)岸坡較為穩(wěn)定,無需防護。土質(zhì)岸坡長度共31.8 km,占總岸坡長度的83.7%。土質(zhì)岸坡中有一部分修筑有堤防,岸坡較穩(wěn)定,其長度為22 km;另一部分9.8 km為自然岸坡,坡度一般25°~40°,局部60°~70°,具二元結(jié)構(gòu),上部為壤土、粘土、粉質(zhì)土等,厚(4~7)m,結(jié)構(gòu)較松散;下部為砂卵礫石,厚(2~3)m,結(jié)構(gòu)松散,膠結(jié)較差,自然狀態(tài)下尚處于較不穩(wěn)定狀態(tài),抗沖刷能力較差。如左岸的株木潭經(jīng)栗山河至發(fā)財港一帶,右岸的大竹山經(jīng)巷子口和金盆灣至泉溪壩一帶等已出現(xiàn)岸坡坍塌現(xiàn)象。

        (2)水庫蓄水對庫岸的影響。

        當水庫蓄水后,岸坡土體在庫水的長期浸泡、浪蝕和側(cè)蝕作用下,土體軟化,力學(xué)強度降低,容易造成坍岸,使庫岸后退,給沿岸居民和農(nóng)田帶來危害。

        1.2 護岸形式

        根據(jù)實地查勘,結(jié)合地形地質(zhì)和實施條件進行方案比較后,該庫岸防護工程采用坡式護岸,綜合考慮工程生態(tài)、社會經(jīng)濟效益等因素,主要采用生態(tài)環(huán)保型的雷諾護墊護坡,一小部分采用施工工藝比較簡單的混凝土預(yù)制塊護坡。具體措施:將原有邊坡按坡比1∶2進行削超補欠,整平坡面,然后進行護坡和護腳。護岸總長度為8 462.1 m。

        2 雷諾護墊護坡的特點

        雷諾護墊是指由機編雙絞合六邊形經(jīng)鍍覆表面防腐處理的低碳鋼絲網(wǎng)面構(gòu)成的厚度在(0.15~0.3)m(含0.3 m)的墊形網(wǎng)箱工程防護構(gòu)件,施工現(xiàn)場經(jīng)合乎規(guī)格的石料填充后連接成一體,主要用于水利堤防、岸坡等的護坡。既能提高邊坡的穩(wěn)定性,又能實現(xiàn)水體與坡下土體間的自然對流交換功能,凈化水質(zhì),維持生態(tài)平衡,同時根據(jù)綠化景觀設(shè)計的要求,可以鋪土植入狗牙根、百喜草、高羊茅等草種或親水性樹木,增添景觀、綠化效果。

        雷諾護墊護坡技術(shù)在1894年最先由意大利馬克菲爾公司開發(fā)并在意大利雷諾河的河道整治工程中應(yīng)用,是國外普遍采用的一種堤防護坡方式,其作為國內(nèi)近年來迅速興起的一項新型護坡技術(shù),具有自身特有的優(yōu)點:

        (1)整體性好,抵抗破壞能力強。

        傳統(tǒng)的剛性護砌如預(yù)制塊護坡、混凝土護坡等形式,經(jīng)過較長時期以后,整塊護坡哪怕只要稍微有一點點松動,最終都會導(dǎo)致整塊護坡或癱塌或崩裂,其最大弱點是整體性差。而雷諾護墊在工地現(xiàn)場組裝成型,相互捆扎成整體,再充填石料,屬于典型的柔性防護結(jié)構(gòu),整體性強,即使在遭受外力的劇烈沖擊下,也不會受到損壞。

        (2)柔韌性好,塑性變形能力大。

        雷諾護墊以延伸率較高的低碳鋼絲作為結(jié)構(gòu)的主要材料,具有很強的柔韌性,能夠適應(yīng)地基的不均勻沉降,同時能夠適應(yīng)河床的變形,且可自行調(diào)整愈合變形,以阻止變形的再發(fā)展,體現(xiàn)了對地基的適應(yīng)性。

        (3)耐久性好,消能防沖效果強。

        雷諾護墊所采用的鋼絲經(jīng)過了高科技防腐處理,其表面有鍍鋅,鍍高爾凡(5%鋁鋅合金+稀土元素)、鍍鋅覆塑、鍍高爾凡覆塑等幾種形式,一般情況下,使用壽命達到50~60年,覆塑鋼絲的使用壽命達到100~120年;雷諾護墊的糙率相對較高,其消能效果好;雷諾護墊結(jié)構(gòu)內(nèi)存在較多的填石孔隙,這種多孔隙結(jié)構(gòu)能有效地達到防浪效果,另外,雷諾護墊鋼絲抗拉強度達到(350~500)N/m,墊內(nèi)充填密度不小于2.6 t/m3、飽和抗壓強度大于40 MPa的石料,雷諾護墊單元在現(xiàn)場組裝成型后相互捆扎成整體,這些使其結(jié)構(gòu)本身具有較強的抗水流沖刷能力。

        (4)透水性好,維持生態(tài)平衡,穩(wěn)定邊坡,美化環(huán)境。

        雷諾護墊其多孔隙結(jié)構(gòu)使其具有良好的自然透水性,有利于保持水體的自然循環(huán),保障水體與土壤之間的物質(zhì)交換,促進親水性灌木、草類及樹木的生長,維持生態(tài)平衡,亦可以迅速降低結(jié)構(gòu)后填土內(nèi)過高的地下水位,消散孔隙水壓力,維持土體強度,從而有利于邊坡的長期穩(wěn)定;其結(jié)構(gòu)內(nèi)的填石、后期長出的綠色植被,都能夠很好地與周圍的自然環(huán)境相互融合,美化環(huán)境。

        (5)適應(yīng)于陡坡及水下施工。

        對于坡度很大的邊坡,完全不能采用預(yù)制塊、混凝土等型式的護坡,但雷諾護坡卻完全能夠適應(yīng)。結(jié)構(gòu)自身的組成可使其在水下進行施工,這在水位變化時段尤為重要,同時可省去圍堰工序。

        (6)施工便捷,經(jīng)濟實用。

        雷諾護墊護坡施工工藝簡單,一般工人稍經(jīng)培訓(xùn)即可運用自如??刹捎脵C械和人工相結(jié)合的施工方法,施工速度可達到傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)的3~5倍,受氣候干擾小,后期維護費用少,且無需考慮護坡的排水設(shè)施,節(jié)省工序,加快整體施工效率,致使施工周期相對較短,從而既保證了施工效果,又降低了工程成本;所需填充的石料要求較低,一般主要使用疏挖河道廢棄的大粒徑卵石,大大節(jié)約了材料成本;對基礎(chǔ)要求相對寬松,減少基礎(chǔ)開挖,同時不需水泥和塊石等,能夠大大減少工程量,從而降低總體造價。

        3 雷諾護墊施工及技術(shù)要點

        3.1 施工準備

        雷諾護墊用作護坡,首先按照設(shè)計要求進行削坡或者平整鋪設(shè)面,施工前將表層松土、建筑垃圾、軟弱土層、植物根莖等徹底清除?;靥钔烈螅核苄灾笖?shù)宜為10~20,壓實度不小于0.9。坡面應(yīng)達到設(shè)計平整要求,要有一定的密實度?,F(xiàn)場如果遇到較差的地基土質(zhì)時(如流沙、淤泥等),應(yīng)另外進行地基處理。

        3.2 施工材料

        3.2.1 雷諾護墊

        雷諾護墊由專業(yè)廠家根據(jù)該工程設(shè)計要求定型生產(chǎn)。

        (1)雷諾護墊是由鍍高爾凡鋼絲經(jīng)機械編織成六邊形雙絞合鋼絲網(wǎng)制成的網(wǎng)墊結(jié)構(gòu)。按照EN 10223-3標準進行生產(chǎn)。

        (2)做成網(wǎng)墊的鋼絲主要由網(wǎng)面鋼絲、邊端鋼絲、絞合鋼絲組成,鋼絲的抗拉強度、延伸率、最小鍍層量、鍍層的附著性等幾項指標應(yīng)符合設(shè)計要求。所有對鋼絲的測試都要求在制成網(wǎng)格之前進行。

        本工程護坡使用厚度為170 mm、寬度為2 m的雙隔板鍍高爾凡雷諾護墊。

        3.2.2 填充石料

        (1)填充料必須是堅固密實、耐風(fēng)化的石料,嚴禁使用風(fēng)化石。石料質(zhì)量應(yīng)符合《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》(SDJ 17-78)的規(guī)定。

        (2)填充石料應(yīng)采用堅固、耐久、未風(fēng)化、粒徑級配好的塊石或者卵石。

        (3)填充石料的粒徑必須符合設(shè)計要求,應(yīng)控制在粒徑(75~150)mm之間,可以有5%的石料不符合規(guī)定,但不得用于外露面,石料的最小粒徑不得小于網(wǎng)孔尺寸(6 cm左右),其他依設(shè)計要求。

        3.2.3 土工布

        土工布的類型、單位克重、厚度、抗拉強度、延伸率、頂坡強度、垂直滲透系數(shù)等指標均應(yīng)符合設(shè)計要求。本工程采用250 g/m2的無紡?fù)凉げ肌?/p>

        3.3 施工工藝

        3.3.1 工藝流程

        雷諾護墊的施工,一般可按照工藝流程(附圖)安排作業(yè)。

        附圖工藝流程圖

        3.3.2 無紡?fù)杆凉げ间佋O(shè)。

        本工程為防止雷諾護墊下基床土壤流失,在基床土壤與雷諾護墊之間鋪蓋250 g/m2的無紡?fù)杆凉げ?。鋪設(shè)土工布一定要鋪展均勻,不能有皺波狀,搭接寬度必須保證(30~40)cm,順坡鋪設(shè)長度大于護坡工作面(50~100)cm,在河岸施工中尤其要注意土工布是上游壓下游。

        3.3.3 雷諾護墊組裝

        (1)取一個護墊單元置于平坦而又堅硬的地面上。(2)展開護墊,首先用腳踩住隔板兩邊,用手拉起隔板,整平底板由于折疊造成彎曲部份。

        (3)立起隔板,對底部沒有機械折痕的隔板,用腳往兩邊踩,然后立起隔板,應(yīng)注意防止單邊踩、踩的位置不準確而造成高度不足及高度不一致。

        (4)用木板壓住邊板底部邊線,折起邊板,確保底板在同一直線上,而且邊板有足夠的高度。

        (5)折起前后長邊板,用15 cm長的鋼絲絞合隔板與邊板、邊板與邊板相接的14個點。組裝完畢后的護墊四周邊板平整、絞合點牢固、所有豎直面板的上部邊緣在同一水平面上。

        3.3.4 雷諾護墊安裝

        (1)完成組裝后,將雷諾護墊一個緊靠一個整齊地擺放在坡面上。

        (2)在坡頂上用長木樁固定住護墊,防止其下滑異位造成頂部不齊。

        (3)可以通過不絞合長邊板,與相鄰護墊套進,底板重疊來做成曲線或斜角。

        3.3.5 石料裝填

        (1)從坡底往坡頂方向裝填,注意逐格往坡頂方向裝填,避免由于沒裝填滿露出隔板而造成隔板彎曲。

        (2)同時為了避免單邊裝填所引起的順坡方向的邊板往兩邊彎曲變形,邊板的兩邊的石頭同時進行裝填。

        (3)考慮到石頭的沉降,裝填時應(yīng)有(2.5~4)cm的超高,而且護墊內(nèi)裝填的石頭需用人工擺放,盡量減少空隙率,并確保表面平整。

        3.3.6 封蓋作業(yè)

        (1)在鋪蓋子之前,需對裝填時造成彎曲的隔板進行校正,對已裝填的石頭進行平整,最終確保所有橫向、縱向邊緣在同一直線上、坡面平整、不存在凹陷、凸起現(xiàn)象。

        (2)鋪上蓋板,用剪好的1.3 m長的鋼絲將蓋子邊緣與邊板邊緣、蓋板與隔板上邊絞合在一起,靠在一起的邊板邊緣以及蓋板邊緣一起絞合(有4條邊),絞合時每間隔大約15 cm單、雙圈間隔絞,并且每根剪斷鋼絲絞合長度不超過1 m(一般絞合1 m長邊緣用1.3 m長鋼絲)。

        3.3.7 護墊下滑及拐角處理

        (1)為防止施工時護墊整體下滑,可在頂部加釘木樁或做混凝土平臺,也可在坡底做格賓阻滑塊。

        (2)雷諾護墊的拐角可以通過裁剪的方式來處理。

        4 結(jié)語

        白竹洲水電站庫岸防護工程完成以后整體性強、美觀性好,能夠防御洪水的沖刷。實踐表明,雷諾護墊作為一種新型的生態(tài)護坡技術(shù),能夠產(chǎn)生傳統(tǒng)的剛性護砌形式如漿砌石、干砌石現(xiàn)澆混凝土和預(yù)制混凝土塊體護坡等無法達到的生態(tài)效果,同時具有很好的耐久性、經(jīng)濟性等,且施工便捷,值得在護砌工程中推廣應(yīng)用。

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