铰链式护坡技术开发与推广.ppt

,水利部“948”计划技术创新与转化项目 铰链式护坡技术开发与推广 合同编号CT200609,项目工作总结,水 利 部 科 技 推 广 中 心 / 江 苏 优 凝 舒 布 洛 克 公 司 / 黑 龙 江 省 水 利 科 学 研 究 院,2009 年 9 月 28 日,目 录,铰链式护坡系统概述,1,2,3,主要内容及预期目标,4,考核目标,5,完成的主要内容,6,取得的主要成果,7,社会经济效益分析,8,推广应用前景,必要性和先进性,自嵌式景观挡土墙技术开发与示范为水利部“948”计划技术创新与转化项目。 2006年申请立项并签订合同，合同编号CT200609。 项目研究起止时间为2006年6月至2007年12月。,项目承担单位： 水利部科技推广中心 项目协作单位： 江苏优凝舒布洛克公司、 黑龙江省水利科学研究院、 扬州水利局、 无锡市水利局、 福建水利水电科学研究所等单位。,1、铰链式护坡系统概述,铰链式护坡系统是一种连锁型预制高强混凝土块铺面系统，作为传统浆砌块石硬化护坡的代替品，其产品采用工厂化全自动设备生产，高温蒸汽养护而成。铰链式护坡混凝土块有两种主要类型：中间开孔式和中间封闭式，两种类型的混凝土块都有不同的尺寸和厚度以适应各种水流情况。 施工方法有两种，一是现场安装，二是在工厂将一组尺寸、形状和重量一致的预制混凝土块用一系列绳索相互连接而形成的连锁型柔性矩阵，在其下面铺好符合土质要求的反滤土工布后，用铁丝将土工布和柔性矩阵相扣，运至施工现场进行吊装，然后将安装好的一块块矩阵用锁扣连成一个整体。,中间开孔式的混凝土块,中间封闭式的混凝土块,铰链式护坡混凝土块有两种主要类型：中间开孔式和中间封闭式,铰链式护坡系统的典型示意图,在生产厂或施工现场把铰链式护坡块体用5mm到15mm的聚脂材料、镀锌或不锈钢索连接成柔性垫子,绳索的取材由块体的大小和铺面长度、施工现场条件决定。,对施工条件要求低,对于机械化施工，可有效地提高施工进度，并且可以减少大量的人力费用 。,2、必要性和先进性,目前在护坡堤防工程中刚性护坡铺面主要有现浇混凝土、沥青混凝土、浆砌块石、乱石堆、泥灰土等做成的防侵蚀护面，它们都存在下面一些致命的缺陷：总体成本高；不易种草、绿化；耐久性差，对渠道小规模变形的适应性差，遇到不好的土质、沉陷、膨胀土、堤防塌陷、结冰冻胀或水的扬压力时容易发生局部破坏或结构不稳定性；刚性衬砌面一旦发生局部破坏，容易发生大面积的破坏，易导致下面的土壤侵蚀，因为宽大的破碎板块在水流作用下很容易移走；刚性衬砌的修补比较贵并且施工不方便。,独特的 块体结构,铰链式护坡防冲刷系统是由一组尺寸、形状和重量一致的预制混凝土块用一系列绳索相互连接而形成的连锁型矩阵。经过统一的模具、和独特的成型工艺，可工厂标准化生产。,（2）柔性 抗冲结构,铰链式护坡防冲刷系统中间通过一系列绳索相互连接而形成的连锁型矩阵，块体立面有50左右的正向倒角，可适应基土变形；单个块体单元有一定重量，能抵抗波浪冲刷。,铰链式护坡系统的先进性，主要是：, 加筋结构,自嵌式挡土结构可与水平放置的土工格栅共同来增大墙体结构的有效宽度和重量；土工格栅与自嵌式挡土块牢固地连接在一起并延伸到土体中，分层布置的土工格栅使自嵌式挡土块与土体成为一整体，共同抵抗土压力和顶部荷载等的破坏作用。,环保结构,开孔式的铰链式护坡块，开孔和孔间隙可种植植被，可保持原有的生物群落；为生物的生长发育提供栖息地，发挥河流的自净化功能。,铰链式护坡块结合了传统柔性护坡系统的优点，如：渗水、柔性、能植草并改善生态环境，又具有刚性护坡系统的防冲刷、稳定等优点。铰接混凝土块施工方便快捷，所以可以节省总工程投资。 与其它护坡措施相比，采用铰接式护坡技术进行施工具有成本低廉，工程寿命长，后期维护费用低，生态环境效益好的特点。,3、项目主要内容及预期目标,（1）可使河流与其上下游、左右岸的生物群落依然处于一个完整的生态系统中，形成新型的“河流生态廊道”。,(2)铰链式护坡系统为柔性结构可保留江河湖泊原有的自然形态，保留或恢复其蜿蜒性或分汊散乱状态。,块体间留有孔隙，为生物的生长发育提供栖息地，发挥河流的自净化功能；为植被生长创造条件，保持河流的侧向联通性。,在河道大面积推广和 使用铰链式护坡系统：,4、项目考核目标,5、项目的完成的主要内容,（1）推广与示范工作 全国完成各类试验示范工程4座。应用的领域主要是水利行业。推广期内使用铰链式护坡块28万平方米，超额完成20万平方米。销售额达3390万元，实现利税584万元。这些试验示范工作的开展为今后大量推广应用铰链式护坡块奠定了基础。,工程实例,无锡仙蠡桥,铺设情况,植被的生长情况,沈阳棋盘山浑河,冬季冰面施工,冰面铺设后情况,太湖综合环境治理太浦闸段 铰链式护坡与香根草体系生态系统示范工程,铰链式护坡与香根草体系是一个防冲护面集成技术系统，在自然稳定的土坡上使用，由于香根草具有较高的锚固力和抗剪力，铰链式护坡与香根草体系抗漂浮能力、抗掀起能力和抗顺坡下滑能力都大幅度加强。 8.1万平方米,,Company Logo,修复前太湖大堤灰色单调,,Company Logo,太湖综合环境治理太浦闸段 铰链式护坡与香根草体系生态系统示范工程,太湖大堤修复后的情况,太湖综合环境治理太浦闸段 铰链式护坡与香根草体系生态系统示范工程,太湖大堤修复后的情况,铰链式护坡块见缝可以植栽,,Company Logo,混凝土坡面透明度降低，绿色满眼,,Company Logo,针对寒区工程的试验研究,（3）开展了针对寒区工程的试验研究工作。在黑龙江省水利科学研究院工程冻土试验室，开展了铰链式护坡在静冰压力作用下稳定性模型试验研究、 哈达山输水干渠防护结构冻胀适应性试验研究并开展了吉林省哈达山输水干渠试验示范工程等。 铰链式护坡块在寒冷地区的试验研究工作，填补了国内外同类研究的空白，对寒区工程推广应用本技术有较强的指导意义。,冰的力量,,Company Logo,冰压力对土坝护坡的破坏,,Company Logo,铰链式护坡在静冰压力作用下稳定性的试验与研究,试验目的： 检验铰链式护坡在寒冷环境中，在静冰压力作用 下的稳定性。 试验内容 物理模型试验在低温试验室中进行，按照模型比尺确定试验降温速率和试验时间等试验参数，并通过实测环境温度和冰盖厚度等试验数据验证试验的相似性。试验通过观测坡面变形、静冰压力等数据，分析、评价铰链式护坡在静冰压力作用下的稳定性。,铰链式护坡在静冰压力作用下稳定性的试验与研究,铰链式护坡在静冰压力作用下稳定性的试验与研究,铰链板上平均静冰压力,铰链式护坡在静冰压力作用下稳定性的试验与研究,通过模型试验得到结论是，在寒冷地区冬季长期持续平均低温为-27时，铰链板护岸结构在静冰压力作用下沿坡面位移变形率不超过1%，春季残余位移变形率不超过0.1%，护岸结构整体稳定，工程是安全的。,铰链块护坡结构的冻土力学模型试验,试验目的： 砼铰链块护坡结构是哈达山输水干渠试验工程所采用的衬砌形式之一，试验方案由黑龙江省水利科学研究院提出。本试验的目的就是通过小比尺冻土力学模型试验，探讨砼铰链块护坡结构在不利工况条件下适应基土冻胀变形的能力，为现场试验提供理论依据和分析成果。,,Company Logo,铰链块护坡结构的冻土力学模型试验,试验断面图,,Company Logo,铰链块护坡结构的冻土力学模型试验,土体温度场分析：冻融循环过程中渠道不同部位温度变化幅度不同，但整体趋势符合季节冻土区土体单向冻结、双向融化的发展规律。,,Company Logo,铰链块护坡结构的冻土力学模型试验,最大冻胀量沿渠道断面的分布 冻融循环后渠道断面融沉变形,,Company Logo,铰链块护坡结构的冻土力学模型试验,通过进行的砼铰链块护坡结构型式的模型试验，在比较了冻融循环过程的土体温度场、坡面位移变形等数据之后，对砼铰链块护坡结构在渠道边坡防护工程中应用，得到以下结论： 1、在有水份充分补给的条件下，最大冻胀量产生在渠底位置处。渠坡位置处由于水分迁移的原因，冻胀量较大。 2、冻胀残余变形最大值在渠底固脚位置，渠坡及渠顶残余变形较小，说明砼铰链块护坡结构属柔性蜂窝式结构，整体性较强，能较好地适应冻融变形。但设计中要考虑固脚的稳定。 综上所述，砼铰链块护坡结构形式在哈达山输水干渠冻胀适应性模型试验表明，该种结构形式对冻胀及融沉有较好的适应能力。,,Company Logo,冻融循环对混凝土铰链板摩擦性能的影响的试验研究,斜面摩擦仪是一种量测低应力条件下材料接触面摩擦特性的仪器。国内外的许多研究表明，斜面摩擦仪能量测低应力条件下的接触面剪切特性，采用斜面摩擦仪对混凝土块体系和粘土接触面的摩擦特性进行研究是比较好的选择。,,Company Logo,冻融循环对混凝土铰链板摩擦性能的影响的试验研究,,Company Logo,冻融循环对混凝土铰链板摩擦性能的影响的试验研究,,Company Logo,使用斜面摩擦仪测得了常温与冻融循环后各3组不同重量的混凝土铰链板与粘土之间的摩擦特性，得到以下初步结论： (1) 斜面摩擦仪可以测得低应力作用下，混凝土铰链板与粘土接触面的摩擦角与粘聚力； （2）冻融循环对混凝土铰链板防护体系有较大的影响，与常温试验相比，摩擦角减小，粘聚力降低。 (3) 冻融循环后混凝土铰链板与土体间摩擦性能的降低与土冻结过程中的水分迁移有关。 因此，在寒区工程中，采用混凝土铰链式防护体系，应注意基土的冻融循环对边坡稳定性的影响并采取相应的措施。,试验与示范吉林省松原市哈达山输水干渠工程,哈达山水利枢纽工程（一期）坝址位于吉林省松原市城区东南约20公里的第二松花江干流上，距第二松花江与嫩江汇合口约60公里，是第二松花江干流规划中最末一级控制性水利枢纽工程。工程由坝区枢纽工程、防护区工程和输水工程组成。,,Company Logo,输水干渠自哈达山渠首闸，利用前郭灌区一总干约25km，在红光农场西南200m左拐出一总干穿越水田区，经套浩太北、戎字井、大遐字井、西南唐字井，在民字井附近转向乾安县北，经翔字井、龙字井到达花道泡，渠线全长95.93km，渠首闸设计引水流量176m3/s，。,,Company Logo,试验与示范吉林省松原市哈达山输水干渠工程,哈达山水利枢纽输水渠道护坡工程，地处季节性冻土地区，地下水丰富，因此在设计此输水渠道的衬砌体系时，须解决以下问题： （1）衬砌体系的冻胀问题； （2）衬砌体系的排水问题； （3）衬砌体系的冰推问题。,,Company Logo,试验与示范吉林省松原市哈达山输水干渠工程,根据哈达山输水干渠所处的地理条件、地质条件，我院对试验工程衬砌结构选择的原则是： 一是采用柔性结构，有效地适应基础土质的冻胀变形； 二是针对地下水位高的特点，大幅度减少衬砌体系的扬压力，设计采用的结构透水性强，可实现此目的，同时由于排水性好，还可以降低基土的冻胀性； 三是提高整个衬砌体系的整体性，可有效地抵抗渠道冬季退水后余水的冰推力对边坡的破坏； 四是有良好的生态效应，衬砌体系水面线以上部分可以提供植物的生长空间，有景观效应，通过工程措施来实现与自然的和谐相处。,混凝土铰接块+长纤针刺土工布防护体系 48+10048+300试验段,试验与示范吉林省松原市哈达山输水干渠工程,施 工,,Company Logo,试验与示范吉林省松原市哈达山输水干渠工程,施 工 结 束,,Company Logo,试验与示范吉林省松原市哈达山输水干渠工程,第二年春季抽水观察,,Company Logo,试验与示范吉林省松原市哈达山输水干渠工程,观测成果： 根据内蒙古河套灌区永济灌域管理局试验站提供的观测数据，20082009年度一个冬期的观测，无护砌坡面，阳坡最大冻胀量6.5cm，阴坡最大冻胀量16 cm。春季融后残余变形，阳坡0.7cm，阴坡-3.6 cm。铰链式护坡结构，阳坡最大冻胀量8cm，阴坡最大冻胀量19.4 cm。春季融后残余变形，阳坡1.4cm，阴坡0.2 cm。适应变形能力远好于其他的结构形式。（见内蒙古河套灌区永济灌域管理局试验站 哈达山输水干渠防冻胀试验观测初步成果报告）。,,Company Logo,为进一步的推广本技术，江苏优凝舒布洛克公司在全国建设设置了工厂企业26家，按产品供应经济半径800公里计算，可覆盖全国20个省市，推广覆盖面积可达480万平方公里，占国内国土面积的 50%。,5、项目的完成的主要内容,5、项目的完成的主要内容,（4） 在实践应用的基础上，为了使护坡块型更加完善，使其结构更加新颖、性能更加完备、便于施工等，满足护坡块的施工要求，推广期间，提出了新的块型，获得护坡块发明专利2项。 （5）通过试验研究，先后在国内外会议上发表论文16篇，其中国际会议论文3篇，国内学术会议论文3篇，核心期刊上发表论文7篇。,（6）翻译了美国哈里斯县洪水控制区-砼（铰链）