刘新;黄伦超;张韬手写触摸屏
【摘 要】将传统海漫、防冲槽结构型式与雷诺护垫结构进行对比,说明采用雷诺护垫结构进行海漫和防冲槽建设具有效果好、投资省、施工快速等明显优势,而后对雷诺护垫的结构特点和施工方法进行说明,并结合工程应用实例进行了探讨.认为雷诺护垫不仅消能防护效果好,而且工程成本较低、施工方便,可作为海漫及防冲槽建设中的首选材料. 【期刊名称】《水道港口》
【年(卷),期】2009(030)003
【总页数】5页(P197-200,208)
【关键词】海漫;防冲槽;消能防冲;雷诺护垫
【作 者】刘新;黄伦超;张韬
【作者单位】长沙理工大学,水利学院,长沙,410076;交通部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津,300456;长沙理工大学,水利学院,长沙,410076;马克菲尔新型支挡科技开发有限公司,长沙,410000
【正文语种】中 文
【中图分类】TV5
目前在平原河流上建设节制闸时，做为闸下消能防冲措施［1－2］的组成部分，海漫及防冲槽一般采用浆砌石、干砌石或块石结构，但上述结构受不均匀沉降或坝下水流冲刷作用，容易产生局部破坏［3－6］。本文介绍一种新型材料雷诺护垫在海漫和防冲槽建设中的应用，并对其优点及施工方法进行说明。
当水闸局部开启或突然开启时，闸下水流流速很大，尤其底部的流速更大，水流紊动剧烈［7－9］，会对闸下游河床产生严重的冲刷，因此水闸设计中需进行消能防冲设计。一般性的消能防冲包括消力池、海漫和防冲槽，工程布置如图1所示。其中，海漫、防冲槽是水闸消能防冲设计中的重要内容。海漫的作用就是消减水流的剩余能量，使水流均匀地扩散，
调整流速分布，以免引起下游严重的局部冲刷。防冲槽一般布置在海漫末端，有时也布置在上游铺盖的前端，其作用是保护海漫和铺盖。
2.1 海漫结构型式
海漫结构要求表面粗糙、耐冲、柔软和足够的透水性。常用的海漫结构型式主要有：
（1）干砌石海漫。一般由两层直径大于30 cm的块石砌成，厚度为0.4～0.6m，下设碎石粗砂垫层10～15 cm，抗冲流速为3～4m／s，常设在海漫中后段。
（2）浆砌石海漫。采用50、80号水泥砂浆砌成。抗冲能力强，但柔性和透水性差，一般设于海漫的首段，约为海漫全长的1／3，厚度为0.4～0.6m，内设排水孔和反滤层，抗冲流速为3～6m／s。
（3）雷诺护垫海漫。采用厚度为50 cm的雷诺护垫作为海漫，其抗冲能力强、柔性好，具有天然的透水性能，适宜全段铺设。首段适当加厚，并与消力池用钢筋混凝土连接，使消力池和海漫成为整体。
浆砌石海漫及干砌石海漫为刚性结构，在局部被冲刷破坏后，就会在破坏的局部连续扩大，反滤结构随之破坏，河床受到严重冲刷淘蚀，进而加剧海漫破坏。相比之下，在雷诺护垫防护结构下采用适宜的无纺布就可形成完整的反滤结构，且雷诺护垫结构可以通过选择不同粒径的块石作为填料来满足不同的粗糙度设计值。其粗糙的表面可起到有效的消能作用，且网垫内所填充的散体材料会由于双绞格网的约束而不被冲走。良好的整体性使其具有更强的抗冲能力。从而确保下部的反滤结构正常发挥防止水流侵蚀河床的功能。以下对各种型式海漫的性能进行了比较（表1）。由上述可见，雷诺护垫是非常适合海漫施工的一种结构。
2.2 防冲槽结构型式
防冲槽多采用梯形断面，槽内抛石量稍多于冲刷坑形成后上游护坡所需的抛石量。砌置深度应根据冲刷深度及基础土质进行分析比较后确定。
防冲槽的形式，一般而言有抛石防冲槽和齿墙式防冲槽，其中抛石防冲槽运用最为广泛。
（1）抛石防冲槽。防冲槽开挖至一定深度后，槽内抛填块石，河床冲深，块石自动滑落形成护面。块石直径一般不小于30 cm（图2）。
证件识别（2）齿墙防冲槽。在防冲槽上游设置齿墙或板桩等刚性结构，埋深大于可能的冲刷深度。对于易冲刷的地基，可在板桩下游增设堆石保护。
从上述2种防冲槽形式应用来看，当流速较大时，对闸下河床保护存在一定问题，极易出现冲毁破坏。雷诺护垫由于具有柔韧性、整体性，能够有效地适应不均匀沉降的要求，可以用于防冲槽防护，其原理类似于抛石防冲槽。当冲刷坑形成后，雷诺护垫即可自然下沉对海漫形成保护。相对于抛石防冲槽和齿墙防冲槽而言，雷诺护垫整体性好，不易形成裸露河床引起水流冲刷，施工简易，工程量小，投资少，对石料粒径要求小且柔性防护效果好。
3.1 雷诺护垫的形状与规格
雷诺护垫指由机编双绞合六边形金属网面构成的结构，由隔板分成若干单元格，为了加强雷诺护垫结构的强度，所有的面板边端均采用强度更大的钢丝。其单元规格的宽度一般是2m，长度有3～6m不等，高度有0.17m、0.23m、0.30m等几种不同型号，其网格规格是6 cm×8 cm，钢丝表面有镀锌或镀高尔凡等几种不同类型。
3.2 雷诺护垫结构特点
雷诺护垫在施工现场经卵石填充，构成具有柔性、透水性及整体性的结构。主要用于河岸护坡、河床护底等防冲刷工程。其特点在于：
（1）柔韧性，对坡面的适应能力强。柔韧性是雷诺护垫结构的一个显著特点，能够适应一定程度的不均匀沉降，以及河床因水流冲刷而导致的局部沉陷。
（2）整体性、透水性。雷诺护垫护底结构用合金钢丝网填装石块，具有良好的整体性，使石块不易被水流冲走。石块间存在空隙自然透水，使作用在结构上的水压力不至于增大，有利于河床护底长期稳定。
（3）经济实用。相对于传统的刚性或半刚性河床护底结构，雷诺护垫护底由于可因地制宜的利用当地卵石资源而具有明显的经济性。
（4）使用寿命长。雷诺护垫钢丝网均经过严格的表面防腐处理，特别是镀锌或镀高尔凡产品使用寿命长达60 a。
（5）组装简单、施工方便。雷诺护垫护坡在施工过程中不需要水、水泥、模板和电力，简单易装，也可按设计绑扎组成各种形状，连贯为一个整体。
折叠浴巾架（6）环境亲和力强。雷诺护垫护坡的应用，能与自然完美融合，促进生态平衡。
3.3 雷诺护垫结构的施工
雷诺护垫施工工艺简单，易于操作，工序为基础平整→反滤料铺设→雷诺护垫组装→安装及填充→闭合盖子。
（1）基础平整、夯实。表面土质合格，基础面平整，无松土、无弹簧土，干密度达到设计要求。
（2）反滤料铺设。在基础开挖后铺上砂石垫层和土工布，形成一道反滤体。
（3）雷诺护垫组装。将雷诺护垫单元放在坚硬、平整的地面，将其打开，沿折叠处展开，并压成初始形状。将面板、背板和侧板交叠，组成一个开口箱体，端板也应竖起，同时将端板长出部分与侧板交叠。
（4）安装及填充。组装完成后，将护垫放在既定位置，并将相邻的护垫用厂家提供的绞合钢丝牢牢地绞合起来，为了结构的完整性，应将所有相邻的未填充的单元格接触面的边缘，
用绞合钢丝或钢环连接起来，使之成为一个整体。雷诺护垫可以采用符合粒径要求的鹅卵石或块石来填充。填充石头需坚硬且不易风化，石头粒径应在75～150mm。
（5）闭合盖子。对雷诺护垫封盖施工前，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；铺上盖板，用剪好的1.3m长的钢丝将盖子边缘与边板边缘、盖板与隔板上边缘绞合在一起。
拉丝模4.1 国外应用案例
西德爱德河口泄水闸和易北河上的泄水闸防冲槽和海漫最初设计中，存在一定问题，需进行防冲补救工程。考虑到闸下冲刷特性及结构破坏原因，认为海漫末端应采用具有较强柔性的结构并向下倾过渡到冲坑是解决问题的办法。因此在海漫末端应用了雷诺护垫结构。实践表明，上述结构的应用很好地解决了设计缺陷，保持河床稳定。同时，雷诺护垫结构在意大利的河道治理中也进行了大量应用，意大利北部的Ticino河、Muzza运河、中部的Arno河、南部的Alento河、Foro河、Sangro河及Sinello河都应用了这种结构，工程建成使用后，能够有效保持河床稳定，效果显著。
4.2 国内应用案例
杨家湾撇洪渠位于长沙市东岸垸北端，全长2.45 km，主干渠建于1970年，集水面积22 km2。由于当时是按农排渠的标准修建，已不能适应现在的防洪要求，为此长沙市政府将杨家湾撇洪渠整治工程纳入市重点工程范围，该撇洪渠出口消能原设计方案采用的是现浇混凝土，面临如下问题：
（1）成本高。由于铺设刚性结构的混凝土，为防止水流的反淘刷，要在底部延伸处大量抛石，所以造价很高，初步估算投资在30万元左右。工程实施后还要面临重复补抛的问题，维护成本高。
（2）施工难度大。施工期是5月份，此时正是长沙地区雨季，施工工期愈长，面临河道处于高水位，影响施工的概率愈大，加之混凝土结构在短时间又难以竣工。
为有效解决上述问题，有关单位反复论证后，决定采用雷诺护垫结构。雷诺护垫结构能够抵御水流的反淘刷影响，适应基床土壤的不均匀沉降。本次施工工期仅为3.5 d，全部投资成本不足10万元，是原设计方案的1／3左右，大大降低了成本。并且维护费用很低，具有可观的经济效益。
（1）泄水闸海漫和防冲槽结构设计中，对传统砌石结构和雷诺护垫结构进行比较认为采用雷诺护垫结构具有明显优势。
点火加热装置（2）系统介绍了雷诺护垫的优点，并对施工方法进行总结，为该结构的应用提供参考。
（3）在海漫及防冲槽建设方面，针对难点问题有必要开展系列研究，加大这方面的科研投入，积极引进先进的技术和设备。
【相关文献】
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