雷諾護墊及格賓石籠在寒冷地區的應用

陳 曦

(1. 東北農業大學，哈爾濱150030;2. 黑龍江農墾勘測設計研究院，哈爾濱150090)

1 工程概況

該護岸工程位于黑龍江省東北部，防護長度1 800 m，冰面以上部分采用25 cm厚雷諾護墊護砌并設置固腳，冰面以下采用60 cm厚格賓石籠護砌，格賓石籠置于冰面之上，待冰面融化后自行沉排。工期要求11月開工，次年3月15日竣工。各項工程嚴格按設計要求及《建筑工程質量檢驗評定標準》GBJ301—88、《地基與基礎工程施工及驗收規范》GBJ202—83、《砌體工程施工及驗收規范》GB50203—98、《砌體石壩施工技術規范》SD120—84、《水利水電建設工程驗收規程》SL223—1999 進行施工。

2 結構型式

雷諾護墊是指由雙絞合六邊形金屬網面構成的扁平構件。格賓石籠是指由雙絞合六邊形金屬網面構成的箱形構件。在施工現場采用石料填充后構成整體性、柔性及透水性良好的土工材料結構，廣泛應用于河道襯砌、護岸防護、擋土支護等工程。為了加強雷諾護墊與格賓石籠的強度，單件構件內部采用隔板隔分，隔板間距1 m。所有金屬面板端邊均采用加大鋼絲。

雷諾護墊與格賓石籠的基本材料均根據應用工程需要，用盤條通過冷拉拔方式生產的各種標準尺寸的非合金低碳鋼絲，從生產工藝到質量標準均有嚴格要求。采用鋼絲的抗拉強度、延伸率、鍍層重量、及附著力均符合一定的標準［1］。

3 材料特性

3.1 柔性

雷諾護墊及格賓石籠是介于松散材料和剛性材料之間的柔性材料，其高柔韌性具有適應河床變形的能力。高寒地區的水利防護工程長久以來面臨冰推和凍脹等難點問題，由于氣候因素，經常導致剛性防護結構頻繁破損，嚴重影響防護安全。

雷諾護墊及格賓石籠特有的柔性優勢，使其能夠均勻地分散凍漲應力，相較于傳統剛性防護型式，產生局部破損斷裂進而逐步擴散，威脅防護安全的可能性更低。雷諾護墊及格賓石籠能夠較好地適應基礎與河床一定程度的不均勻沉降及變形以及水流沖刷導致的局部沉陷。

3.2 整體性

雷諾護墊及格賓石籠采用高質低碳鋼絲通過專用設備生產而成。由于采用雙絞合六邊形金屬網格編織方式，單體構件發生破損時，相鄰構件不會因此引發破損。由于相鄰雷諾護墊及格賓石籠采用絞合鋼絲進行絞合，使各個獨立構件形成整體結構，更能保證工程安全及整體穩定。

3.3 壓載性優良

雷諾護墊及格賓石籠從生產到組裝均采用專業工業化設備及方法，針對各工程實際情況，通過壓載計算和選用合適的產品型號及填充石料，完全不會出現漂浮或壓載體脫離反濾料等問題現象，因此產品具備優良的壓載性能［2］。

3.4 施工便捷性

雷諾護墊及格賓石籠相較于其他防護型式施工便捷，對填充石料要求較低，裝填方法靈活，施工效率較高，雷諾護墊及格賓石籠獨具的材料特性及施工工藝可以滿足冬季施工，對于應用于高寒地區水利工程具有尤為重要的優勢。

3.5 耐久性

雷諾護墊及格賓石籠所采用的特有的鍍層處理方式及高質鋼絲使其具有超強的耐久性能。

高強度——雷諾護墊及格賓石籠采用的編制材料是經過韌煉的低碳鋼絲，鋼絲抗拉強度達到350 －500 N/mm2，網面強度35 ～50 kN/m2。對材料強度的嚴格要求及特有的編制工藝，保證其在任何防護環境下都不會受外力影響產生不規則變形。

抗腐蝕性——用于編制的材料經過嚴格的表面防腐處理，目前表面處理方法主要有以下3 種:鍍鋅、鍍鋁鋅合金、覆塑。通過權威實驗機構的模擬環境實驗和對實際工程中腐蝕量化統計得出結論，目前工藝下鍍鋁鋅合金鋼絲的設計壽命可以達到50 a，覆塑雷諾護墊的使用壽命可以達到100 a。

3.6 經濟性

與其他防護型式相比，雷諾護墊及格賓石籠對地基要求相對寬松，基礎埋深相對較少，土方開挖相對較少，結構斷面尺寸相對較小;雷諾護墊及格賓石籠無需布設排水設施及反濾層等，相對于其他防護型式，在排水及反濾工程上降低了工程投資。

雷諾護墊及格賓石籠應用于水下防護時，保證向河床延伸鋪設長度＞1.5 倍最大淘刷深度，無需設置拋石護底、水下固腳等工程，從工程造價及施工造價均具有較大優勢。雷諾護墊及格賓石籠施工周期短、施工效率高，能夠節約施工成本，與其他防護型式相比更具經濟優勢。雷諾護墊及格賓石籠能夠有效適應凍漲，降低凍脹破壞幾率，相較于其他防護型式大大節約了后期維護成本。

3.7 良好的生態環境保護效果

透水性——雷諾護墊及格賓石籠具備良好的透水性，不影響地下水間的自由交換，有利于保持水體的天然循環條件，維持生態平衡。雷諾護墊及格賓石籠可以自然透水，使其下土中水壓力能夠隨時分散，有利于防護邊坡穩定。

促淤性——施工完成后雷諾護墊及格賓石籠表面糙率較大，所以具有非常良好的促淤效果，其防護表面能夠迅速生長自然植被，與周邊環境完美融合，實現生態環境的迅速恢復與重建，具有良好的生態效果。

3.8 良好的景觀效果

雷諾護墊及格賓石籠表面能夠迅速生長自然植被，更能適用于具有景觀要求的防護工程，植被恢復后或種植生長后具有良好的景觀效果。

綜上所述，雷諾護墊及格賓石籠整體性、柔韌性和良好的壓載能力能夠抵御水力破壞、凍漲破壞、冰推破壞，達到工程防護的根本目的;高耐久性保證工程的長期穩定;施工的便捷和經濟性提高了施工效率，降低了工程投資;良好的生態環境保護效果實現工程和自然的長期統一融合;植被恢復后或種植生長后具有良好的景觀效果。

4 主體工程施工

主要施工流程:備料→施工放樣→削坡→固腳開挖→格賓石籠沉排→雷諾護墊固腳→雷諾護墊護坡。

4.1 備料

按照設計要求，采購合格的格賓石籠網片、雷諾護墊、土工布及石料，進場后自檢和抽檢單位進行平行檢測。

4.2 施工測量及放樣

在施工段布設一條平面位置控制線和一條高程控制線，布設完成后報監理工程師檢查驗收，批準后使用，使用過程中定期進行校核。對于施工中沒有控制點的地方，可隨時由布設的控制點引測，確保證施工放樣質量，為后續工程施工提供精準依據，施工測量人員全部持證上崗，并在測量過程中嚴格執行《水利水電工程施工測量規范》SL52—93。

4.3 削坡

1)依照設計圖紙，在施工段坡面上布設的平面控制網和高程控制網。

2)削坡采用推土機、挖掘機相結合的辦法，挖掘機削坡，推土機外運土方，推土機平整坡面并適當碾壓。

3)將坡表面不合格土、雜物、樹根等清除干凈，護坡基礎范圍內的坑、槽、溝按規范要求進行回填夯實。

4)挑選合格土料留存作為回填土料并就近堆放，棄土料用裝載機運到棄料場。

5)開挖過程中，質檢員、測量員應經常校核測量開挖平面位置、水平標高、控制樁號、水準點和邊坡坡度等是否符合施工圖紙的要求。

4.4 固腳開挖

冬季，采用挖掘機挖凍土，開挖土料運至棄料場，采用8t 汽車運輸，運到指定的棄料場。

4.5 格賓石籠沉排施工

施工工藝;增冰→鋪無紡布→鋪設格賓石籠網片→塊石填筑→格賓石籠網片縫合

4.5.1 增冰

本年度施工冬季結冰厚度在70 ～90 cm，達不到安全施工要求，因此必須采取增冰措施。主要措施是:利用2 －3kw 的汽油發電機組兩臺，4 寸泵兩臺，對整個作業面進行抽江水增冰，每天最多增冰6 ～8 cm，不能滿堂澆灌，否則冰凍不實，影響施工安全。最后達到設計要求厚度為止。

在整個實施過程中，江面厚度必須達到1.2 m才能進行施工，根據氣候及江水位和施工環境變化情況，報請監理和業主，保證施工質量，測冰厚時，應采取鉆孔方法，獲取冰層厚度。

4.5.2 無紡布鋪設

無紡布鋪設時，應力求平整、松緊適度，不得繃得過緊，無紡布與冰面密貼不留空隙;發現無紡布有損，應立即修補或更換;相鄰無紡布采用縫接，縫接搭接長度≥30 cm，縫制兩道;應沿河流方向由下游向上游方向鋪設，上層搭接到下層上，塊間要進行縫合，兩端應可靠固定，防止滑動，并應避免造成損壞。無紡布質量要滿足現行規范的要求，并進行質量檢測。

4.5.3 鋪設格賓石籠網片

格賓石籠要垂直水流方向鋪設，格賓石籠要按一個方向搭接，搭接寬度≥20 cm，接縫處用10#線縫合。每片格賓石籠的一半鋪在無紡布上，另一半待石料填充后折疊縫合。在格賓石籠底部按縱橫2 m間距布設好鐵絲連接件。

4.5.4 塊石填筑

格賓石籠鋪設完畢后填筑塊石，裝籠塊石要求質地堅硬、無風化、新鮮無剝落層、無銹蝕的新鮮巖石，且至少有2個平整面，塊石粒徑≥20 cm;每段格賓石籠石料填筑要在當日上午完成，下午完成縫合。砌石時要把鐵絲連接件露出石面。

4.5.5 格賓石籠網片縫合

石料填筑到設計厚度后，就要進行縫合，左右兩片用10#線縫上，上下兩片用預留的鐵絲扣系上。

4.5.6 格賓石籠沉放

待春季冰融化后，格賓石籠自然沉入江底。

4.6 雷諾護墊護坡(固腳)施工

1)施工工藝:護墊組裝→填充石料→蓋板。

2)護墊組裝:從包裝中把折疊的單元取出，展開成符合設計要求格箱式的網片。所有的間隔板都要固定和系緊在護墊的前、后板上。雷諾護墊在組裝后，側面、尾部和間隔都應豎立，并確保所有的折痕都在正確的位置，每個邊的頂部都水平，按設計要求進行單元扣緊。在完成組裝后，護墊按序擺放在合適的地點。為了保證結構完整，用鋼絲或鋼環把所有相鄰護墊沿其接觸面聯接。在較陡坡面上，頂部雷諾護墊應用硬木栓固定在地面里。

3)填石:填充石料需要按照分級要求生產所需大小。范圍應在70 ～150 mm，在不放置在護墊的前提下，大小可以有5%的變化。填石的強度、軟化系數符合規范要求。護墊內至少填充兩層小塊石。塊石填充應高出網格2 ～3 cm，以防止沉降。在填充石料時應盡量不損壞鍍層，為了保證最大密實度，宜采用人工填筑石料。斜坡施工時，應從坡底端開始。填充應逐個護墊進行。應確保每個間隔的頂部都可以被絞合。

4)蓋板:將護墊板用適當的工具和即將被連接的邊拉緊，護墊蓋和所有的邊、尾部和間隔板緊緊地絞合在一起。采用單、雙交互鋼絲圈或鋼環加固的方法把護墊蓋連接在雷諾護墊的端板、邊板和隔板上。臨近的護墊蓋可以一次性連接。在相當數量的相鄰護墊上鋪設護墊蓋時，可用成卷的金屬網格代替單位護墊蓋。

［1］謝昆亮，徐延新，吳新廣． 雷諾護墊在寒冷地區護坡中的應用［J］．水利科技與經濟，2009，15(10):938 －939．

［2］盧延武．基于格賓石籠沉排的冬季施工［J］． 黑龍江水利科技，2012，40(12):187 －188．