雷諾護(hù)墊技術(shù)在海漫工程中的應(yīng)用

□曲振會 □祝華威 □李 季

（南陽市白河橡膠壩管理處）

在平原河流上修建水閘，作為閘下消能防沖措施的組成部分，海漫一般采用漿砌石及干砌石結(jié)構(gòu)，但上述結(jié)構(gòu)在受不均勻沉降或壩下水流沖刷的作用下，容易產(chǎn)生局部破壞。本文首先介紹了雷諾護(hù)墊結(jié)構(gòu)型式及其技術(shù)特點(diǎn)，然后將其與傳統(tǒng)的海漫結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行對比，最后通過介紹雷諾護(hù)墊技術(shù)在白河第四級橡膠壩消能設(shè)施改造工程中的應(yīng)用，表明此項技術(shù)值得在海漫工程中進(jìn)一步推廣。

一、雷諾護(hù)墊技術(shù)

（一）雷諾護(hù)墊技術(shù)

雷諾護(hù)墊系統(tǒng)源于意大利，由于在意大利雷諾河首次使用并且獲得了相當(dāng)滿意的效果而命名。雷諾護(hù)墊系統(tǒng)本質(zhì)上而言為傳統(tǒng)的石籠防護(hù)系統(tǒng)，但是通過機(jī)械化生產(chǎn)以及高防腐性能的鋼絲網(wǎng)面的采用，解決了困擾傳統(tǒng)石籠防護(hù)的耐久性問題，并且通過規(guī)范的產(chǎn)品加工過程以及施工工法來提高整體防護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)能力以及效應(yīng)。

雷諾護(hù)墊（RENOMATTRESS）是由網(wǎng)孔名義尺寸為6×8的六角形雙絞合金屬網(wǎng)片，按照EN10223-3標(biāo)準(zhǔn)制成的網(wǎng)墊結(jié)構(gòu)（圖1），在工程現(xiàn)場用石頭填充，形成兼具柔性、透水性及整體性的結(jié)構(gòu)，用于諸如渠道襯砌、航道護(hù)岸、海漫等防沖刷防護(hù)工程中。

雷諾護(hù)墊所用鋼絲采用鍍鋅、鍍高爾凡（5%鋁－鋅合金＋稀土元素）等不同形式的防腐處理，以滿足不同的工程需求。雷諾護(hù)墊單元結(jié)構(gòu)為一次成型產(chǎn)品，隔板為雙隔板，除蓋板外，邊板、端板、隔板及底板由一張連續(xù)不裁斷的網(wǎng)面組成，不可采用單獨(dú)的雙層折疊網(wǎng)面通過絞合在底板上作為雙隔板（圖2）。其單元結(jié)構(gòu)尺寸規(guī)格一般寬為2m，長度為3～6m不等，厚度為0.17m、0.23m、0.3m不等，以滿足不同的抗沖要求。

圖1 雷諾護(hù)墊結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 雙隔板示意圖

（二）雷諾護(hù)墊技術(shù)特點(diǎn)

由六邊形是雙絞合金屬網(wǎng)墊結(jié)合填石組成的雷諾護(hù)墊系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

1.柔性

雷諾護(hù)墊特有的柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計及高伸張率的低碳鋼絲使其具有很強(qiáng)的柔韌性及變形能力，尤其能夠適應(yīng)基礎(chǔ)的不均勻沉降，對局部沉陷的地基具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。

2.透水性

雷諾護(hù)墊由金屬網(wǎng)墊填裝石塊組成，填充石料具有30%的孔隙率，具有天然的透水性，使作用在結(jié)構(gòu)上的水壓力不至于增大，有利于河床護(hù)底結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定。

3.抗沖刷性

多孔隙結(jié)構(gòu)對比一般的防護(hù)結(jié)構(gòu)具有較高的糙率，能夠很好的消散水流能量。

4.整體性

雷諾護(hù)墊單元在工地現(xiàn)場組裝成型，相互綁扎成整體，屬于典型的柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)，所以既可以適應(yīng)河床的變形，又可以適應(yīng)地基的不均勻沉降，體現(xiàn)了其對工程場地的超適應(yīng)性，同時所有單元綁扎成整體，具有更強(qiáng)的抗沖刷能力。

5.耐久性

雷諾護(hù)墊由具有優(yōu)良防腐性能的鋼絲經(jīng)過機(jī)械編織，組裝而成，優(yōu)良的鍍層工藝和編織技術(shù)，保證了鍍層厚度的均勻性和抗腐蝕性，一般情況下，使用壽命達(dá)到50-60年，覆塑鋼絲的使用壽命甚至超過100年。

6.經(jīng)濟(jì)性

雷諾護(hù)墊結(jié)構(gòu)所需石頭可以采用漿砌石、干砌石等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)無法利用的碎石或鵝卵石，石頭成本較低，尤其在鵝卵石豐富的河流附近施工更可以大幅度降低造價，相對于混凝土等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

7.施工便捷，效率高

雷諾護(hù)墊可按設(shè)計意圖，工廠化生產(chǎn)制作出半成品，施工現(xiàn)場按施工圖進(jìn)行組裝定型。整體工法操作簡便、工序少、無需特殊的技術(shù)工人、受氣候干擾小，整體施工效率頗高且效果易于保證。

二、雷諾護(hù)墊結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)海漫結(jié)構(gòu)的對比

（一）海漫的布置

流出消力池的水流，紊動現(xiàn)象仍很劇烈，底部流速較大，流速分布也未恢復(fù)到正常狀態(tài)，對河床仍有較強(qiáng)的沖刷能力，因此在消力池后，除了巖質(zhì)較好，足以抵抗沖刷外，一般都要建造海漫，以保護(hù)河床不受沖刷，并在海漫末端設(shè)置防沖槽保護(hù)海漫不受破壞。

下游河床局部沖刷不大時，可采用水平海漫；反之，采用傾斜海漫，或者前面一段是水平的，后面一段是傾斜的。根據(jù)原南京水利實驗處的試驗資料，海漫傾斜坡度建議采用1∶6～1∶10。如果坡度過陡，雖可節(jié)省工程量，但斜坡上很容易產(chǎn)生漩渦，反而會影響在垂直方向上的水流擴(kuò)散而造成單寬流量集中的現(xiàn)象，達(dá)不到增加水深、減緩流速、調(diào)整流速分布、提高防沖效果的目的。根據(jù)江蘇、安徽等省的建閘經(jīng)驗，為了充分發(fā)揮海漫的作用，海漫宜做成1∶10～1∶20的斜坡，《水工設(shè)計手冊》上建議：海漫的布置，一般接消力池宜設(shè)置5～10m長的水平段，其頂面低于消力池尾檻高程，首段應(yīng)適當(dāng)加厚。重要工程也可用混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。沿水流方向，除在平面上采取向兩側(cè)逐漸擴(kuò)散布置外，接水平段向下游鋪設(shè)斜坡，使水流在垂直水流方向擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，使其接近河床土質(zhì)的允許流速?？v坡一般采用 1∶10～1：15，如圖 3所示。

圖3 海漫結(jié)構(gòu)布置圖

通過水躍后的紊動余能是逐漸向下游衰減的，海漫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也應(yīng)該相應(yīng)逐漸減弱。傳統(tǒng)方案中，在前段約1/4左右，海漫通常采用漿砌塊石或混凝土板結(jié)構(gòu)，余下的后段常用干砌塊石結(jié)構(gòu)。海漫前段的混凝土厚度一般為10～20cm，塊石護(hù)砌一般為30～50cm。海漫底層應(yīng)鋪設(shè)砂礫、碎石墊層，以防止底流淘刷河床和被滲流帶走基土，墊層厚度為10～15cm。土工織物也可應(yīng)用于墊層中，不僅施工方便，還可以節(jié)省工程造價。

（二）海漫的結(jié)構(gòu)型式

海漫的作用就是消減水流的剩余能量，使水流均勻的擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，減小底部沖刷。根據(jù)其工程功能，海漫結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：柔性，使海漫在一定程度上能適應(yīng)河床的變形；透水性，消除海漫底部的滲透壓力；表面粗糙性，消除水流的余能；抗沖性，保證海漫本身不致被水流沖刷破壞，從而達(dá)到保護(hù)河床的目的。

常用的海漫結(jié)構(gòu)型式：

1.干砌石海漫

一般由兩層直徑大于30cm的塊石砌成，厚度為0.4～0.6m，下設(shè)碎石墊層10～15cm，抗沖流速為3～4m。常設(shè)在海漫后段。

2.漿砌石海漫

采用50、80號水泥砂漿砌成?？箾_能力強(qiáng)，但柔性和透水性差，一般設(shè)于海漫的首段，約為海漫全長的1/3，厚度為0.4～0.6m，內(nèi)設(shè)排水孔和反濾層，抗沖流速3～6m。

3.雷諾護(hù)墊海漫

采用厚度為50cm的雷諾護(hù)墊作為海漫，其抗沖能力強(qiáng)，柔性好，具有天然的透水性能，適宜全長鋪設(shè)。首段適當(dāng)加厚，并與消力池鋼筋混凝土連接，使消力池和海漫成為一體。

（三）雷諾護(hù)墊結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)海漫結(jié)構(gòu)的對比

漿砌石海漫為剛性結(jié)構(gòu)，在局部被沖刷破壞后，就會在破壞的局部連續(xù)擴(kuò)大，反濾結(jié)構(gòu)隨之破壞，河床受到嚴(yán)重沖刷淘蝕，進(jìn)而加劇海漫破壞。干砌石為散體結(jié)構(gòu)，對比干砌石結(jié)構(gòu)而言為柔性結(jié)構(gòu)，能夠一定程度上適應(yīng)河床的變形，但其抗沖刷能力相對較小。相比之下，雷諾護(hù)墊防護(hù)結(jié)構(gòu)采用適宜的土工布就可形成完整的反濾結(jié)構(gòu)，且雷諾護(hù)墊結(jié)構(gòu)可以通過選擇不同粒徑的塊石作為填料來滿足不同的糙率設(shè)計值。其粗糙的表面可起到有效的消能作用，且網(wǎng)墊內(nèi)所填充的散體材料會由于雙絞格網(wǎng)的約束而不被沖走，良好的整體性使其具有更強(qiáng)的抗沖能力，從而確保下部的反濾結(jié)構(gòu)正常發(fā)揮防止水流侵蝕河床的功能。以下為各種結(jié)構(gòu)型式海漫的技術(shù)性能對比(表1)。從表中不難得出，雷諾護(hù)墊海漫具有比傳統(tǒng)漿砌石及干砌石海漫更優(yōu)的技術(shù)性能。

表1 各種結(jié)構(gòu)型式海漫性能對比表

三、雷諾護(hù)墊技術(shù)在白河第四橡膠壩消能設(shè)施改造工程中的應(yīng)用

（一）工程概況及工程總體布置

白河是南陽的母親河，是唐白河流域的主要干流之一，屬長江水系，從南陽城區(qū)穿城而過進(jìn)入湖北省，城區(qū)段長32km，河面平均寬達(dá)800m，自上而下梯級開發(fā)，布置四座橡膠壩，形成一條美麗的人工長湖，蓄水量可達(dá)2500萬m3，對提高南陽防洪能力，提高地下水位、美化城市環(huán)境和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了巨大的作用，是形成“南陽外灘”的關(guān)鍵性樞紐工程。

白河屬于砂質(zhì)河床，壩址都選擇在水流平順，河床較窄，河底岸坡穩(wěn)定地段，工程總體布置，力求結(jié)構(gòu)簡單，布局合理，安全可靠。順?biāo)鞣较蛞来螢椋簰伿罌_槽、鋼筋混凝土防滲鋪蓋、鋼筋混凝土壩底板、混凝土消力池、漿砌石與干砌石海漫、下游拋石防沖槽、以及充排控制系統(tǒng)和觀測系統(tǒng)組成。為了延長滲徑，減少滲流量，保護(hù)壩基礎(chǔ)，在上游拋石邊沿設(shè)置水泥攪拌樁，增加基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

（二）消能設(shè)施改造原因分析

白河第四級橡膠壩工程，位于白河城區(qū)段的下游，建成運(yùn)行已十年之余，連接該壩址的下游河道未進(jìn)行綜合整治，隨著強(qiáng)水流的多次沖刷，下游河道存在較多沖坑，河床產(chǎn)生下切，經(jīng)實測最大下切深度達(dá)2.75m，造成消力池水出流后流速增大，破壞了原消能設(shè)計的水力學(xué)條件，原設(shè)計消能工程已達(dá)不到現(xiàn)狀河道水流條件的消能效果，使水流出池流態(tài)紊亂，在遭受洪水襲擊下，漿砌石、干砌石松動沖走，基礎(chǔ)淘刷，破壞底層反濾后淘空，造成漿砌石海漫斷裂下沉并向消力池蔓延，導(dǎo)致第四級橡膠壩工程水毀。

（三）消能設(shè)置改造設(shè)計

由于河床下切，洪水沖擊，消能段遭到嚴(yán)重破壞，修復(fù)設(shè)計采取拆除原設(shè)計的消能工，謹(jǐn)慎采用了雷諾護(hù)墊海漫技術(shù)，尾部增設(shè)水泥攪拌樁，并對下游河床進(jìn)行綜合整治。雷諾護(hù)墊海漫是利用鋼絲網(wǎng)墊充填塊石，其整體性好，填石在外力作用下，受箱體的限制，填石間擠壓密實，抗壓強(qiáng)度高。當(dāng)?shù)鼗冃魏褪艹O(shè)計側(cè)向外力時，能夠很好地適應(yīng)地基變形，不會削弱整個結(jié)構(gòu)，不易產(chǎn)生垮塌、斷裂等破壞，表面糙率較大，結(jié)構(gòu)呈蜂窩狀，具有很強(qiáng)的消能效果，抵抗浪擊能力強(qiáng)。

四、結(jié)語

雷諾護(hù)墊作為一種新型防沖刷結(jié)構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、整體性和透水性好，而且具有極強(qiáng)的抗沖性、耐久性和地基適應(yīng)性。通過對傳統(tǒng)海漫結(jié)構(gòu)與雷諾護(hù)墊海漫的對比，可知雷諾護(hù)墊是非常適用于海漫工程中的一種結(jié)構(gòu)型式。

在白河第四級橡膠壩效能設(shè)施改造工程中，采用雷諾地護(hù)墊海漫取代傳統(tǒng)的漿砌石、干砌石海漫，其柔性特點(diǎn)能很好地適應(yīng)地基的變形，而高性能的防腐鋼絲取代了傳統(tǒng)意義上的鉛絲，使其耐久性能夠得到保證，且抗沖性能進(jìn)一步提高。

雷諾護(hù)墊技術(shù)施工簡單，外形美觀，生態(tài)性能好，在水毀工程中有較大的應(yīng)用價值。