陳 輝 李濤章 李銘華 陳鶴林 李 坤 樊昆澎
(南京市長江河道管理處,江蘇 南京 210011)
南京長江新濟洲河段河道整治工程經(jīng)國家和江蘇省發(fā)展改革委批復(fù)后,于2013年底進入項目的實施階段,工程建設(shè)者將雷諾護墊技術(shù)運用于新生洲洲頭護灘、新生洲右緣護坎等項目中。本工程項目雷諾護墊岸線長度總計1.7 km,雷諾護坎(灘)面積9.35 萬m2。
本工程設(shè)計布置:新生洲右緣沉排護岸工程下游段采用0.23 m 厚雷諾石護墊護坎,水下采用鉸鏈混凝土沉排護腳。新生洲頭護岸壩根及左緣防護910 m,灘面采用雷諾石墊護灘,水下采用拋石護腳。
雷諾石護墊護坎的結(jié)構(gòu)設(shè)計:護坎坡比一般緩于1∶3,灘唇處設(shè)置0.6 m×0.8 m 的漿砌塊石封頂。坡面每隔20 m 設(shè)一條漿砌石格埂,漿砌塊石格埂上部與灘頂封頂相連,斷面尺寸為0.45 m×0.45 m。護坡坡腳設(shè)置1.0 m×1.0 m 的漿砌石腳槽,漿砌石腳槽下設(shè)0.1 m 厚碎石墊層。鉸鏈混凝土沉排護岸工程段以系排梁替代腳槽。護坎斷面如圖1 所示。
雷諾護墊結(jié)構(gòu)由底格埂、雷諾石墊網(wǎng)箱、充填網(wǎng)箱的卵石以及網(wǎng)箱底部的無紡布4 部分組成。雷諾護墊組成結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
雷諾石墊網(wǎng)箱尺寸規(guī)格為6 m×2 m×0.23 m(長×寬×厚)。網(wǎng)箱鋼絲采用成品Φ22 mm 鍍鋅或鍍高爾凡,網(wǎng)眼尺寸為0.06 m×0.08 m。鍍層的粘附力應(yīng)達到下述要求:當(dāng)鋼絲繞具有4倍鋼絲直徑的心軸6 周時,不會剝落或開裂??紤]河道沖刷可能引起的石墊變形,鋼絲的抗張強度應(yīng)在350~550 N/mm2之間,延伸率不低于10%。
圖1 護坎斷面示意圖
圖2 雷諾護墊組成結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)廠家提供石墊鋪設(shè)面厚度與危險期流速關(guān)系線,查得所需厚度為0.20 m,為安全計,雷諾石墊厚度取0.23 m。充填料為卵石,填石粒徑為0.07~0.15 m。因雷諾護墊為柔性護坡,并考慮后期生態(tài)效果,故對填充料的含泥量無過高要求,以便得到良好的生態(tài)效益。
實現(xiàn)雷諾護墊的坡(灘)底部至多年平均低潮位之間水位變幅區(qū)的穩(wěn)定,是保證岸坡及雷諾護墊穩(wěn)定的關(guān)鍵,因此,加強對該區(qū)域的守護尤為重要。本工程考慮加強該區(qū)域坡面的導(dǎo)滲反濾處理措施,故先在坡面上鋪一層規(guī)格為250 g/m2的土工無紡布。土工無紡布的主要力學(xué)性能見表1。
雷諾護墊施工前應(yīng)首先完成護坡面底部的腳槽(系排梁)施工以及坡面平整,綜合考慮水位、卵石工程量、人員組織等影響因素,合理分區(qū)并選擇適用性強的機械進行施工。
因受線型岸線的場地限制,一般類似工程的施工步驟為:施工組織準(zhǔn)備、土方開挖、坡面平整、腳槽與格埂施工、無紡布鋪設(shè)、雷諾網(wǎng)箱組裝、人工填充石料、頂部閉合等。而在本工程中,因新生洲洲頭灘地面積廣,施工場地較寬闊,綜合考慮總工期要求,施工人員將耗時較多的“人工填充石料”工序改進成“挖機裝料,人工平整”,大大地加快了施工進度,確保了施工工期。施工流程如圖3 所示。
(1)施工程序要點
雷諾護墊施工過程中,雷諾網(wǎng)箱的安裝、石料的填充和封蓋施工較為關(guān)鍵。
(2)施工質(zhì)量要點
①安裝雷諾護墊前,應(yīng)先根據(jù)設(shè)計圖紙將坡面清理削坡至設(shè)計坡度,完成腳槽(系排梁)與分段格埂的砌筑(澆筑)。
②安裝雷諾護墊時,尤其在新生洲右緣1∶3 的邊坡上進行安裝時,需采用鋼管扣件或長木樁將頂部的護墊網(wǎng)箱固定,防止其下滑移位造成頂部不齊。
表1 無紡布的主要力學(xué)性能
圖3 施工流程圖
③因本工程對填充卵石的含泥量無過高要求,為了保證汛后雷諾護墊的厚度仍可達到設(shè)計要求,故在石料裝填時考慮留有0.025 m 的超高。雷諾護墊內(nèi)頂部裝填的卵石用人工擺放,以減少孔隙率,并確保表面平整。
④蓋板的施工質(zhì)量對雷諾護墊的使用年限有較大影響,在蓋上蓋板以后,要用剪好的鋼絲將蓋子邊緣與邊板邊緣、蓋板與隔板邊緣絞合在一起。其中,靠在一起的邊板邊緣以及蓋板邊緣(有4 條邊)需一起絞合。絞合時,每間隔大約15 cm,采取單、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 長鋼絲絞合)。
護坎(灘)工程于2014年1月16日正式開工,2014年4月30日全部完工,從工程施工和檢測結(jié)果特別是2014年汛后的觀測情況看,工程效果良好。
與干砌石、漿砌石、混凝土護坡等護坎結(jié)構(gòu)相比,雷諾護墊具有以下優(yōu)點:
其它護坎工程如干砌石、漿砌石護坡對石料要求高,需一定的塊度和平面度,加之近期長江南京河段整治工程項目較多,石料不易獲得。而采用雷諾護墊的網(wǎng)箱和卵石填充料護坡,則大宗材料的采購變得簡便易得。
網(wǎng)箱鋼絲采用鍍鋅或鍍高爾凡,鍍層粘附力強,這樣可以減少鋼絲氧化,提高箱體的防腐能力,延長運行期,總體防腐性能、耐久性好。
雷諾護墊施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于“三平”,即:護坡整平、網(wǎng)箱鋪平、石料勻平,施工工藝簡單。在勻平充填石料時,可采用小型長臂挖機裝料至網(wǎng)箱,配合人工輔助施工,因此人力需要較少,施工速度快,施工效率高,消除了砌石工緊缺的困難。
雷諾護墊為一種薄型鋼絲石籠網(wǎng)墊,網(wǎng)內(nèi)填充卵石或塊石,屬透水結(jié)構(gòu),網(wǎng)墊相互鉸接,整體性較好。工程完工后,對恢復(fù)河岸植物影響小。運行一定時段后,植物可以穿透雷諾護墊正常生長,故對河岸的生態(tài)系統(tǒng)能起到良好的保護和恢復(fù)作用,具有很好的環(huán)境親和性。
雷諾網(wǎng)箱為柔性結(jié)構(gòu),能夠較好地適應(yīng)岸坡變形,其內(nèi)填充料經(jīng)震動后能自動調(diào)整至新的平衡。根據(jù)現(xiàn)場情況,雷諾網(wǎng)箱長度可以按適應(yīng)地形和設(shè)計需要的結(jié)構(gòu)尺寸進行組裝,即使是在坡度較陡的長江岸坡,其也能很好地適應(yīng),推廣前景大。
雷諾護墊由一個個相對獨立的立方體組成,當(dāng)運行期某處網(wǎng)格鋼絲遭到破壞或沖刷變形時,只需要進行局部修復(fù),對其周邊網(wǎng)格不造成影響。對于雷諾護墊的維護和養(yǎng)護,只需要定期清除網(wǎng)格表面的垃圾、雜草,工作量較小。
雷諾護墊生態(tài)護坡在國內(nèi)尚屬新技術(shù)、新工藝,雖然在內(nèi)河、湖泊等工程中得到了推廣應(yīng)用,但在南京長江整治工程中的應(yīng)用屬首次。雷諾護墊設(shè)計理念新穎,其通過將散粒料歸整成片化,提升了整體的抗沖反濾保土效果。隨著人們對生態(tài)水利、人文水利的重視,雷諾護墊技術(shù)在長江河道治理工程中也將有廣闊的應(yīng)用前景。