淺談雷諾護墊在二公河治理工程中的設計及施工

1、<p>　　淺談雷諾護墊在二公河治理工程中的設計及施工</p><p>　　摘要：雷諾護坡作為國內近年來迅速興起的一項新型護坡技術，在防沖刷、生態(tài)河道等工程領域得到非常廣泛的應用，其施工方法不同于傳統(tǒng)的漿砌片石、預制混凝土塊等護坡方法，其技術新穎而工藝要求嚴格。 </p><p>　　關鍵詞：雷諾護墊;護坡整體穩(wěn)定性;最大沖刷深度 </p><p>　　A

2、bstract: The Reynolds slope as a new slope protection technology in China has developed rapidly in recent years, has been widely applied in the scour, ecological river and other engineering fields, its construction metho

3、d is different from the traditional mortar rubble, precast concrete block revetment method, the novel and strict technical requirements. </p><p>　　Key words: Reynolds mat; the whole stability of slope; the m

4、aximum scour depth </p><p>　　中圖分類號: F407.9文獻標識碼A 文章編號 </p><p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　黑河市愛輝區(qū)二公河下游河南屯段近期治理工程位于黑龍江右岸一級支流二公河上。二公河此段河底平均高程119.85m，暢流期平均枯水位126.00~119.28m，20

5、年一遇洪水位128.16~122.66m。由于該段河道處于黑龍江河谷平原上，地質結構松散，抗沖能力差，造成水土流失，沖毀耕地。 </p><p>　　二公河下游河南屯段規(guī)劃工程總長12.0km。本次初步設計經現(xiàn)場勘察，確定護岸工程總長12.295km。 </p><p>　　二公河流域地處東亞季風氣候區(qū)，屬大陸性氣候。冬季受西伯利亞冷高壓控制，干燥漫長寒冷；夏季則在東南季風影響下濕熱多雨，

6、冬夏溫差較大。 </p><p>　　工作區(qū)地處新華夏系構造體系第三隆起帶北緣，小興安嶺隆起帶西端，臨近大興安嶺，為兩個構造帶的過渡區(qū)。區(qū)內地形起伏較小，地貌特征明顯，中生代地層發(fā)育，古生代、中生代巖漿活動頻繁，中生代以后構造活動比較平穩(wěn)，幅度小，形跡不明顯。 </p><p>　　二公河河岸被水流沖刷導致水土流失嚴重，加之河岸土質多為砂壤土，抗沖能力差。本次所勘察的護岸段岸坡工程地質條件

7、分類按《堤防工程地質勘察規(guī)程》（SL 188-2005）附錄E規(guī)定劃分為屬于穩(wěn)定性較差岸坡，應采取適當?shù)淖o岸處理措施。護岸段最大凍結深度內低液限粘土、低液限粉土為凍脹性土，應采取相應的防凍措施。護岸段地表水對砼具有分解類碳酸型弱腐蝕性。 </p><p><b>　　二、雷諾護坡設計 </b></p><p>　　2.1護岸結構形式比較 </p><

8、;p>　　本次設計比選了三種護岸結構型式，即干砌石、雷諾護墊及現(xiàn)澆砼板，方案比選見表2-1。 </p><p>　　表2-1護岸結構方案比較表 </p><p>　　方案比較結果表明：現(xiàn)澆砼板護坡結構型式有較強的抗沖刷及抗冰推能力，但造價最高，干砌石護坡易受冰排推移，石料利用率低，造價較高；雷諾護墊護坡結構型式整體性好，柔韌度高，透水性好，抗風?，抗沖刷，抗凍脹，可恢復自然生態(tài)，且造

9、價最低。故本次設計采用雷諾護墊護岸形式。 </p><p>　　2.2護岸結構型式設計 </p><p>　　2.2.1 雷諾護墊厚度的確定 </p><p>　　雷諾護墊厚度選擇一般要考慮兩個因素，其一是水流流速，其二是波浪高度及岸坡的傾角。當雷諾護墊既受到水流的沖刷，又受到波浪的作用時，需選用兩者中的大值作為設計厚度。 </p><p>

10、　?、?水流流速影響雷諾護墊厚度的計算 </p><p>　　a對于水流流速的影響情況，馬克蘇菲公司早在上世紀80年代就在美國的科羅拉多大學進行了大量的模型試驗和對已建工程的反分析，最后得出了各種厚度雷諾護墊的抗沖流速，見表2-2。 </p><p>　　表2-2雷諾護墊厚度與流速參照表 </p><p>　　注：臨界流速指鋪面保持穩(wěn)定而沒有因填石發(fā)生移動的流速，極

11、限流速指盡管護墊間隔中石塊的移動導致雷諾護墊部分變形而仍可接受的流速。 </p><p>　　b另根據K.W.Pilarczyk的《護岸的設計》，雷諾護墊厚度在水的流速可知的情況下，可采用下式計算： </p><p><b>　　ΔD=0.035 </b></p><p>　　式中：Δ―雷諾護墊的相對密度，Δ≈1.0； </p>

12、<p>　　D―雷諾護墊的厚度（m）； </p><p>　　φ―穩(wěn)定參數(shù)，對于雷諾護墊取Φ=0.75； </p><p>　　Ucr―平均流速（m/s），Ucr=2.0m/s </p><p>　　C?――臨界防護參數(shù)，對于雷諾護墊取C?=0.75 </p><p>　　G―重力加速度，g=9.81m/s2； </p>

13、<p>　　KT―紊流系數(shù)，取KT=1.0； </p><p>　　Kh―深度系數(shù)，取Kh=1.0； </p><p>　　Ks―坡度系數(shù)，取Ks=； </p><p>　　θ=岸坡角度，sin=； </p><p>　　m―岸坡坡度，m=2.0 </p><p>　　Φ―雷諾護墊內填石的內摩擦角，Φ =

14、41°。 </p><p>　　經計算：D=0.09m </p><p>　?、诓ɡ烁叨燃鞍镀聝A角對雷諾護墊厚度的影響計算 </p><p>　　根據報告的研究成果(報告號：BO―290460/18)，在波浪高度和河岸坡度作為影響雷諾護墊厚度的主要因素，其厚度計算可按下式確定： </p><p><b>　　當時： <

15、;/b></p><p>　　式中：tm―雷諾護墊的厚度（m）; </p><p>　　Hs―波浪設計高度（m），取H1%；根據《堤防工程設計規(guī)范》附表C.1.3-1計算：設計波高H1%=H×2.24(H為波浪平均波高)； </p><p><b>　　α―河岸傾角，； </b></p><p>　　m―

16、河岸邊坡坡比，m=2.5； </p><p>　　n―雷諾護墊內填石孔隙率（%）； </p><p>　　Δm―水下材料的相對單位重度，； </p><p>　　rs―水下材料的重度（KN/m3）； </p><p>　　rw―水的重度（KN/m3）。 </p><p>　　在大多數(shù)情況下，（1+n）Δm≈1.0，所以

17、以上兩式可簡化為： </p><p><b>　　當時： </b></p><p><b>　　當時： </b></p><p><b>　　a 風浪要素計算 </b></p><p>　　風速資料：根據提供的實測風速資料，計算歷年四～十月份各風向最大風速平均值： </p

18、><p>　　護岸計算風向采用東風（E）,對應最大風速平均值為20.0m/s，設計情況采用風速為平均風速的1.5倍，即30m/s。 </p><p>　　吹程：最大吹程為120m。 </p><p><b>　　風浪計算 </b></p><p>　　根據《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286―98）附錄C，波浪的平均波高和平

19、均波周期采用莆田試驗站公式： </p><p>　　式中：=平均波高（m）； </p><p>　　―平均波周期（s）； </p><p>　　V―計算風速（m/s）， </p><p>　　F―風區(qū)長度（m），F(xiàn)=240m； </p><p>　　d―水域的平均水深（m），d=4.06m； </p>&

20、lt;p>　　g―重力加速度（9.81m/s2）。 </p><p>　　按平均波周期計算的波長可按下式計算： </p><p>　　式中：L―平均波長（m）。 </p><p>　　將各值代入公式求得：=0.25m，=2.21m，L=7.64m。 </p><p>　　b 雷諾護墊厚度計算 </p><p>