某工程雷诺护垫技术说明

技术说明文件 发布日期 2011 年 12 月 16 日 湖湖南南圭圭塘塘河河项项目目 采采用用镀镀高高尔尔凡凡雷雷诺诺护护垫垫及及格格宾宾技技术术说说明明 2 20 01 11 1 年年 1 12 2 月月 1 16 6 日日 湖南圭塘河项目 目目 录录 1 设计原则 1 2 设计依据 1 3 设计原理 1 3 1 雷诺护垫设计原理 1 3 2 格宾设计原理 2 4 设计参数 3 4 1 雷诺护垫技术参数 3 4 2 格宾技术参数 5 4 3 装填石料要求 6 4 4 土工布要求 7 5 雷诺护垫 格宾技术分析 7 6 施工指南 8 6 1 格宾施工 8 6 2 雷诺护垫施工 9 7 工程案例 12 湖南圭塘河项目 1 1 设设计计原原则则 方案设计以 安全可靠 经济节约 技术创新 生态环保 和谐自然 为原则 安全可靠 即不管采用何种结构 何种方法 必须满足规范要求 经得起实践检验 经济节约 以全寿命周期成本为原则 以采用新技术 新材料 新方法为手段 以资源 节约为目标 技术创新 以新理念为指导 以创新应用为宗旨 探索应用新材料 新结构 新工艺 生态环保 以 不破坏就是最大的保护 为原则 通过少占用地 减少工程量 最大可 能增加绿化措施为手段 2 2 设设计计依依据据 堤防工程设计规范 GB50286 98 水工挡土墙设计规范 SL379 2007 3 3 设设计计原原理理 3 3 1 1 雷雷诺诺护护垫垫设设计计原原理理 护坡工程中的基本原理是防护材料的抗冲能力和水流的冲刷能力的对比 当防护材料的 抗冲流速大于水流的冲刷流速时 防护材料可视为稳定的防护体 不会在水流的冲刷下发生 位移 从而起到抑制冲刷的发生 保护基础层的稳定 从而达到维持堤岸 坝体 的稳定的 最终目的 雷诺护垫防护体系的防护基本原理也是如此 当雷诺护垫防护体系的抗冲能力大于实际 的冲刷时 该防护体系就可以认为是成功的 而雷诺护垫的抗冲能力主要由两方面因素所提 供 雷诺护垫内部填石自身的抗冲能力 以及钢丝网箱所能提供的限制石料位移的能力 然 而在实际工程设计中 通常不会将这两方面因素分开考虑 而是采用将整个雷诺护垫防护体 系视做一个整体进行考虑 综合考虑雷诺护垫系统的抗冲能力和雷诺护垫防护的厚度 石料 粒径大小 以及雷诺护垫自身的力学性能 目前在雷诺护垫防冲系统的设计思维中 主要有 两种方式来确定雷诺护垫防护系统能否满足工程实际需求 牵引剪切力方式和对应抗冲流速 湖南圭塘河项目 方式 通过计算河道中的牵引剪切力以及雷诺护垫防护系统的允许牵引剪切力 来判断雷诺护 垫防护系统能否满足防护需求 这种方法的代表是美国联邦公路局 美国联邦公路局于 1984 年和 1988 年通过 Simons 1984 和 Clopper Chen 1988 两组研究人员均研究了不同厚 度的雷诺护垫的允许剪应力 并且以此为依据提供了牵引剪切力的计算方法 由于前者的适 用情况更多 且相应的设计偏于安全 所以 一般采用的是 Simons 的研究成果 意大利马克菲尔公司于 1983 年和美国科罗拉多大学合作 做了详尽的雷诺护垫的抗冲刷 模型和原型试验 根据防冲刷稳定分析的两种思路 允许剪应力法和允许流速法 分别给出 了详尽的研究报告 其中的允许流速法结果 已经被工程实践所证实 并且吻合多年的工程 经验结果 由于流速的概念更直观方便 为广大工程师所接受 因此他通过试验结果以及多 年的工程经验的总结 得出了雷诺护垫系列防护与流速的关系表 如下表所示 填充石料 类型 厚度 m 石料规格 mm 50 d 临界流速 m s 极限流速 m s 70 100 0 0853 54 2 0 17 70 150 0 1104 24 5 70 100 0 0853 65 5 0 23 70 150 0 1204 56 1 70 120 0 1004 25 5 雷诺护垫 0 30 100 150 0 1255 06 4 100 200 0 1505 87 6 格宾垫 0 50 120 250 0 1906 48 0 3 3 2 2 格格宾宾设设计计原原理理 格宾重力式挡墙的基本稳定原理同浆砌石重力挡墙和混凝土重力挡墙相同 均是通过墙 体自身重量来维持挡墙在土压力下的稳定 格宾重力式挡墙的外形通常有外台阶 内台阶 宝塔式三种 而由于格宾材料的特性 格宾挡墙无法做成如仰斜式的斜墙 重力挡墙的设计计算在国内已经有了很完善的计算方法和规范 且由于各个行业的侧重 点不同 各个行业的重力挡墙计算方法也有细微的区别 不过 尽管如此 格宾重力挡墙仍 然可以套用不同行的重力挡墙计算 在个别细微的地方作出微调即可 此处不一一叙述 湖南圭塘河项目 4 4 设设计计参参数数 4 4 1 1 雷雷诺诺护护垫垫技技术术参参数数 雷诺护垫是将低碳钢丝经机器编制而成的双绞合六边形金属网格组合的工程构件 在 构件中填石构成主要用于冲刷防护的结构 雷诺护垫规格型号 网孔规格 钢丝参数表 规格型号规格型号 项 目长度 m 宽度 m 高度 m 隔板间距 m CM L 2 0 17 GF3 4 5 620 171 容许公差 5 5 10 网孔规格网孔规格 网孔型号D mm 公差网面抗拉强度KN m 6 860 16 4 30 钢丝技术参数钢丝技术参数 钢丝类型网面钢丝端丝射丝绞合钢丝 钢丝直径 mm 2 02 73 42 2 钢丝直径公差 mm 0 050 060 070 06 最小镀层量 g m2 215245265230 湖南圭塘河项目 钢丝抗拉强度 N mm2 350 550 钢丝延伸率 未经拉伸钢丝的延伸率不能低于 12 经过拉伸加工的成品钢丝延伸率不能低 于 7 钢丝直径公差均指未拉伸前 钢丝丝径和延伸率的测量应该在每批钢 丝编织前任意抽取样品检测 注 雷诺护垫所用钢丝采用镀高尔凡 注 雷诺护垫所用钢丝采用镀高尔凡 5 5 铝 锌合金 稀土元素 防腐处理 铝 锌合金 稀土元素 防腐处理 雷诺护垫为一次成型产品 隔板为双隔板 除盖板外 边板 端板 隔板及底板由一 张连续不裁断的网面组成 不可采用单独的双层折叠网面通过绞合在底板上作为双隔板 详 见构件图 雷诺护垫供货单位需提供由中国国家认证认可监督管理委员会认证的检测单位出具的 网面抗拉强度检测报告 镀层附着性要求 镀高尔凡层附着力检验采用缠绕试验方法 并应达到如下标准 当 镀高尔凡钢丝绕相当于自身直径 2 倍的芯轴紧密缠绕 6 圈时 用手指摩擦钢丝 其镀层不会 剥落或开裂 钢丝缠绕标准 网面裁剪后末端与端丝的联接处是整个结构的薄弱环节 为加强网面 与端丝的连接强度 需采用专业的翻边机将网面钢丝缠绕在端丝上 2 5圈 不能采用手工绞 或者以射丝为端丝 以折边代替机械翻边 翻折长度不小于8cm 绞边技术要求 钢丝必须采用与网面钢丝一样材质的钢丝 为保证联接强度需严格按 照间隔10 15cm单圈 双圈交替绞合 湖南圭塘河项目 4 4 2 2 格格宾宾技技术术参参数数 格宾是将低碳钢丝经机器编制而成的双绞合六边形金属网格组合的工程构件 在构件 中填石构成主要用于支挡防护的结构 格宾规格型号 网孔规格 钢丝参数表 规格型号规格型号 项 目长度 m 宽度 m 高度 m 隔板数量 个 G L 1 0 5 GF1 5 2 2 5 3 3 5 410 50 1 1 2 2 3 G L 1 1 GF1 5 2 2 5 3 3 5 4110 1 1 2 2 3 容许公差 5 5 5 网孔规格网孔规格 网孔型号D mm 公差网面抗拉强度KN m 8 1080 16 4 50 钢丝技术参数钢丝技术参数 钢丝类型网面钢丝边端钢丝绞合钢丝 钢丝直径 mm 2 73 42 2 钢丝直径公差 mm 0 060 070 06 湖南圭塘河项目 最小镀层量 g m2 245265230 钢丝抗拉强度 N mm2 350 550 钢丝延伸率 未经拉伸钢丝的延伸率不能低于 12 经过拉伸加工的成品钢丝延伸率不能低于 7 钢丝直径公差均指未拉伸前 钢丝丝径和延伸率的测量应该在每批钢丝编 织前任意抽取样品检测 注 格宾所用钢丝采用镀高尔凡 注 格宾所用钢丝采用镀高尔凡 5 5 铝 锌合金 稀土元素 防腐处理 铝 锌合金 稀土元素 防腐处理 格宾供货单位需提供由中国国家认证认可监督管理委员会认证的检测单位出具的网面 抗拉强度检测报告 镀层附着性要求 镀高尔凡层附着力检验采用缠绕试验方法 并应达到如下标准 当 镀高尔凡钢丝绕相当于自身直径 2 倍的芯轴紧密缠绕 6 圈时 用手指摩擦钢丝 其镀层不会 剥落或开裂 钢丝缠绕标准 网面裁剪后末端与端丝的联接处是整个结构的薄弱环节 为加强网面 与端丝的连接强度 需采用专业的翻边机将网面钢丝缠绕在端丝上 2 5圈 不能采用手工绞 绞边技术要求 钢丝必须采用与网面钢丝一样材质的钢丝 为保证联接强度需严格按 照间隔 10 15cm 单圈 双圈交替绞合 4 4 3 3 装装填填石石料料要要求求 填充物采用卵石 片石或块石 雷诺护垫要求石料粒径 D70 150mm 为宜 格宾要求 石料粒径 D100 300mm 为宜 空隙率不超过 30 要求石料质地坚硬 强度等级 MU30 比重 不小于 2 5t m3 遇水不易崩解和水解 抗风化 薄片 条状等形状的石料不宜采用 风化岩石 泥岩等亦不得用作充填石料 湖南圭塘河项目 格宾靠墙面 30cm 范围内采取干砌的方式 4 4 4 4 土土工工布布要要求求 土工布 型号 PET10 4 5 250 标称断裂强度 10KN m 单位重量为 250g m 详细指标 参照国标 GB T 17639 2008 长丝纺粘针刺非织造土工布 5 5 雷雷诺诺护护垫垫 格格宾宾技技术术分分析析 1 1 柔性结构设计 柔性结构设计 双绞合产品特有的柔性结构设计及高伸张率的低碳钢丝使得雷诺护垫及格宾具有很强的 柔韧性及变形能力 尤其能够适应基础的不均匀沉降 2 2 生态环保性 生态环保性 首先整体结构并没有采用任何污染性材料 结构主材料石材为自然界中寻找 附加的限 制性材料钢丝网对于自然也没有任何污染 而由于结构内存在较多的填石孔隙 这样一来可 以实现河水和结构后土体的自由水交换 增强水体的自我净化能力 改善水质 二来为各类 水生动植物提供生存空间 维持生态系统的平衡 建设生态水利工程 三来不需要水泥等污 染水质和环境的人工材料 对环境不会造成太大的破坏 且自然界易于修复这种工程破坏 3 3 美观性 美观性 无论是内部的填石还是后期长出的绿色植被 都能够很好的于周围的自然环境相互融合 插植等人工方式更可以使外观达到人为的设计视觉效果 美化环境 4 4 耐久性 耐久性 采用重镀高尔凡方式进行防蚀处理的钢丝具有较强的耐久性能 雷诺护垫及格宾由具有 优良防腐性能的钢丝经过机械编织 组装而成 优良的镀层工艺和编织技术 保证了镀层厚 度的均匀性和抗腐蚀性 由于结构的整体性 以及和自然环境融为整体 所以在镀层损失的 情况下 不影响结构的稳定性 5 5 自透水性 自透水性 雷诺护垫及格宾具有天然的透水性 一来可以迅速降低结构后填土内由于降雨等原因导 致的过高地下水位 消散孔隙水压力 维持土体强度 降低发生滑坡的危险 二来无需传统 结构的排水设施 节省工序 加快施工效率 三来可以加强水体交换能力 促进植被生长和 湖南圭塘河项目 生态系统的恢复 6 6 独立性和整体性 独立性和整体性 雷诺护垫及格宾单元在工地现场组装成型 相互绑扎成整体 属于典型的柔性防护结构 所以既可以适应河床的变形 又可以适应地基的不均匀沉降 体现了其对工程场地的越适 应性 7 7 抗冲刷性 抗冲刷性 多孔隙结构一方面在风浪打在结构上时 真空压力被化解 风浪退时产生的真空吸力也 被破坏 能有效的达到防浪效果 并且结构本身的抗水流冲刷能力较强 另一方面可以迅速 沉积土壤 促进植被生长 利用绿色植被降低水流对结构的冲刷 8 8 施工便捷 效率高 施工便捷 效率高 雷诺护垫及格宾可按设计图 工厂化生产制作出半成品 施工现场按施工图进行组装定 型 操作简便 工序少 无需特殊的技术工人 受气候干扰小 整体施工效率颇高且效果易 于保证 在有机械进行配合的时候 更加能够加快施工进度 工人无需特别培训 同比此类 结构的施工效率很高 也就是说 可以大大减少施工周期 9 9 经济性 经济性 雷诺护垫及格宾填充所需石头可以采用浆砌石 干砌石等传统结构无法利用的碎石或鹅 卵石 石头成本较低 尤其在鹅卵石丰富的河流附近施工更可以大幅度降低造价 相对于混 凝土等传统结构具有一定的经济 6 6 施施工工指指南南 6 6 1 1 格格宾宾施施工工 1 1 组装 组装 将格宾单元从捆束中取出并放置在坚硬且平整的地面上 并按原始折叠线展开 将格宾 打开 沿折叠处展开 压成本来的形状 将面板 背板和底板竖起 组成一个开口箱体形状 所有相邻面板的突出边缘钢丝都需绞合在一起 应将格宾竖起 并用相同的方式固定 隔板 与端板所有与底板及前板相邻的边缘都必须完全绞合 2 2 加固过程 加固过程 每次绞合的最大长度不得超过 1 m 绞合后的实际长度而不是绞合钢丝的长度 较长的 湖南圭塘河项目 边缘需用数段绞合钢丝连接在一起 绞合应以不超过 15cm 的间距交替单圈绞合及双圈绞合 在绞合时应拉紧网面 且绞合钢丝的另一端在与边缘钢丝绞合后应再缠绕在自身上 在绞合 钢丝的尽头应利用钳子打结 当用钢环固定时 可以使用手动或气动加固工具 在末端与中心隔板的连接处的顶端及 底端处扣紧钢环 然后沿着所有的边缘以最大 200mm 的间隔依次扣紧 3 3 清基 清基 放置格宾基础应按照设计要求基本平整 表面无明显不规则现象 无过分疏松土质 4 4 安装和填充 安装和填充 清基完成后 将组装好的格宾放置在基础上 相邻格宾 间应充分绞合以保证构成一个连续的整体 格宾应该面对面 或背对背放置 其目的是为了便于填充及绞合盖板 填充用 石头可以购买 就地取材或任何其他方式获得 但选用的石 头需坚硬无锋利棱角且不易风化 填充石头粒径应在 100 mm 和 300 mm 之间 1m 高格宾应每次填充 300mm 高度的石头 且已填充的格宾单元 不得比相邻格宾单元 已填充石头表面高出 300mm 以上 每一层石 头填充完毕后应采用必要的手工操作 以最 大限度减少孔隙率 面墙石头应采用人工摆 放 以减少孔隙率并增强美观效果 装填格 宾面墙时 应每隔 1 3 高度在面板与背板间拉加强钢丝 格宾结构的端墙也需拉加强钢丝 考虑到自然沉降问题 需要多填充了大约 25 mm 至 40 mm 格宾顶部需调整基本平整 尽量 降低孔隙率 并应确保盖板容易绞合 5 5 闭合 闭合 当格宾上表面被基本整平 且孔隙率已尽量降低后 将盖板下折 将相邻盖板的边缘拉 至一起 应使用合适的工具将相邻格宾的盖板拉紧 盖板上突出的边缘钢丝应在面板边缘钢 丝上至少缠绕两圈 将盖子边上伸出来的钢丝在面板边上的钢丝上缠绕 2 5 圈 并保证盖板 所有边缘与相邻面板边缘充分绞合 同时将相邻的盖板充分绞合 钢丝所有伸出部分应插入 完成的格宾结构中去 湖南圭塘河项目 6 6 2 2 雷雷诺诺护护垫垫施施工工 1 1 组装 组装 a 从捆扎包中把折叠的雷诺护垫单元取出并放置在坚固和平整的地面上 然后展开并压 平 b 前后面板 中间隔板和边板应该翻开至垂直立起成型 侧翼应适当的折叠并互相交迭 隔板和端部面板都要固定在护垫的前 后面板上 c 雷诺护垫在组装后 前后板 隔板和边板都应竖立 并确保所有的折痕都在正确的位 置 而且每个边的顶部都齐平 2 2 绞合 绞合 用绞边钢丝把雷诺护垫的边连接 其步骤是 a 用绞边钢丝把相应的盖子边缘与立起的隔 板 前后面板 端部面板的上边缘绞合在一起 每 隔大约 15cm 用单圈和双圈交互地绞合在一起 并 拉紧 b 把绞边钢丝的尾端绞合在钢丝面板上 3 3 清基 清基 雷诺护垫下面的基础应按照项目施工图纸要求进行整平 根据项目的技术要求 基础的 平面应规则 没有松散物质和植被 应采取适当的符合项目技术要求的排水或过滤方法 如 滤水层 排水沟等 在雷诺护垫下面或后面铺设的土工布应满足地下的排水要求 4 4 安装 安装 a 在完成组装以后 将雷诺护垫一个紧接一个的摆放在恰当的位置 b 在较陡的坡面上 应用硬木栓将雷诺护垫固定在坡顶地面上 防止其往下滑动 c 雷诺护垫可以弯曲达到半径 18 米到 21 米而无须改动并放置成一定弧线来填充 d 雷诺护垫可以被剪开并做成曲线或斜角 e 应把雷诺护垫依次排开并安装到位后方才开始进行装填 5 5 装填 装填 a 用于装填的石头必须坚硬 在水下不分解以及在护垫结构使用寿命之内不被风化 它 的大小应在 7 cm 到 15cm 之间 可以有 5 的变化 但不得小于网孔 并且石头不能太大 确 湖南圭塘河项目 保不同高度的护垫至少装填两层以上的石头 b 为避免由于单边装填引起的隔板变形 紧靠隔板两边的石头必须同时进行装填 c 在填充石头的时候应该尽量注意不要损坏护垫上的镀层 并且使用人工摆放以尽量缩 小孔隙率 d 在斜坡上施工时 应从坡底往坡顶的方向进行装填 并确保每个隔板的顶部都露出来 便于绞合 6 6 护垫的完成 护垫的完成 a a 考虑到石头沉降 填充石头应有考虑到石头沉降 填充石头应有 2 5cm2 5cm 的超高 的超高 b 为便于铰合 装填时必须确保隔板的上边缘外露 c 将成卷的盖板网面铺上 用适当的工具将盖板边缘与即将被绞合在一块的面板边缘拉 近 d 用单圈和双圈交互绞合的方法 将雷诺护垫的端板 边板和隔板上边缘与相对应的盖 板边缘绞合在一块 相邻护垫间与盖板绞合时有 4 条边 湖南圭塘河项目 7 7 工工程程案案例例 项目名称项目名称 洞庭湖整治项目沅江草尾河段护岸 工程 项目地点项目地点湖南沅江县 实施时间实施时间2005