1、第三章 冲刷防护目录第一节 概述第二节 直接防护的设计一.抛石防护二、干砌片石护坡三.浆砌片石护坡四.混凝土板护坡五.石笼防护第三节.间接防护概述第四节.改河工程概述第一节 概述一、冲刷防护的一般概念依山傍水的斜坡（滑坡）铁路、公路由于受地形限制，大多利用河谷阶地的有利地形顺河谷修建，因此，其路基必然经常或周期性的受到水流的冲刷作用。水库的库岸斜坡带受到江、河水流、波浪的冲刷，引起塌库、边岸再造。因此，我们应根据斜坡的重要性和工程的要求，对处于这些部位的斜坡进行必要的冲刷防护。二.设计原则 冲刷防护工程一般分为：直接防护：间接防护：改变水流方向（改变冲刷部位），形成新的 河轴线改河工程：改变河
2、道1.在山区狭窄河谷地段的斜坡或路基，宜优先考虑设置直接防护；2.在平原及山区的宽阔河床水流易改变方向的地段，为减低冲刷流速及改变冲刷部位，可采用间接防护。（设计时应根据河道的演变规律和防护要求；规划好导治线，注意不使农田、村庄、道路和下游路基的冲刷加剧）3.冲刷防护工程应尽量减少挤呀河床段，面，以免加剧水流冲刷。遇有水流直冲，威胁建筑物安全时，除作好冲刷防护外，必要时可考虑局部改移河道。（改移河道，应根据河流特性及其演变规律，因势利导，慎重对待。4.当防护地段很长，河道水流性质变化较大的地段，可采用不同的防护类型，合理布置进行设计，但应注意衔接平顺。5.冲刷防护工程应加强基础处理。基础冲刷深
3、度可根据河流水文及河床地质条件进行计算:hpm=(-1)h。并应结合实际冲刷调查资料综合确定（可考虑为侵蚀基准面）。一般，防护基础应埋在冲刷深度以下不小于1米，或嵌入基岩内。6.防护高度：一般：设计水位（路基、水库）+壅水高度+波浪侵蚀高度+0.5米三.冲刷防护工程常用类型及适用条件第二节 直接防护的设计-直接防护：是对河岸或路基边坡和基底的直接加固，以抵抗水流的冲刷和淘蚀作用。-特点：可以尽量不干扰或少干扰原来水流的性质，对防护地段上、下游及其对岸的影响较少。-总体要求:首先应注意作好防护工程的总体布置，整个防护的外形轮廓线应是平顺的，不可有明显的突出部分或凹进部分，以免扰乱水流的性质。并宜
4、尽量不压缩或少压缩水流断面，以减少一般冲刷。在水流顶冲或斜冲地段，防护建筑的迎水面边坡有条件时应适当放缓，以减轻局部冲刷。-由于课时限制，这里仅讲几个常用类型一.抛石防护 此类防护应用很广，对经常浸水且水深较深地段的路基边坡防护及洪水季节防洪抢险时更为常用。1.材料 石料（要求质地坚硬，耐冻且不宜风化崩解），缺少石料地区也可用预制混凝土块作为抛投材料。2.结构1）抛石的尺寸 -保持石堆的稳定为前提 a.抛石堆顶上石块的稳定计算 实验表明，这种情况下石块的稳定受滑动控制。因此，可建立水流冲击力与石块摩擦力的平衡方程，得到：一.抛石防护 此类防护应用很广，对经常浸水且水深较深地段的路基边坡防护及洪
5、水季节防洪抢险时更为常用。1.材料 石料（要求质地坚硬，耐冻且不宜风化崩解），缺少石料地区也可用预制混凝土块作为抛投材料。2.结构1）抛石的尺寸 -保持石堆的稳定为前提抛石堆顶上石块的稳定计算抛石堆顶上石块的稳定计算 实验表明，这种情况下石块的稳定受滑动控制。因此，可建立水流冲击力与石块摩擦力的平衡方程，得到：0022rrrgKfVDss式中：D所求石块换算成圆球形的折算直径（m）V水流的平均速度（m/s）f石块的流水摩擦系数Ks石块形状的绕流系数rs石块容重（KN/m3）r0水的容重（KN/m3）g 重力加速度（m/s2）一般：f/Ks0.74，r09.81 KN/m3，rs27KN/m3，
6、g9.81m/s2，则上式变为：D=V2/25。抛石堆斜坡上的石块稳定性计算抛石堆斜坡上的石块稳定性计算一般按石块稳定受倾斜控制计算，得到的近似公式为：D=V2/(49.5cos(a)2)抛石堆的坡度和顶宽：水下边坡不宜陡于1:1.5，当水较深，水流较大时，不宜陡于1:21:3。顶宽：不应小于所用最小石块尺寸的2倍（2D）。3)断面形式岸坡和已有路基边坡（断面形式见下页）3.施工注意事项：为了使抛石堆有一定的密度，宜用不小于计算D尺寸的大小不同的石块掺杂抛投。除防洪抢险外，一般应于枯水季节施工。二、干砌片石护坡1.适用条件：周期性浸水的河岸或路基边坡防护；洪水时水流较平顺，不受主流冲刷，且V流
7、 3m/s。2.作法:(断面见下页图)单层双层夯实整平边坡先作12层砂、砾石垫层，垫层厚1015Cm。坡脚基础作法墁石铺砌（冲刷深度 1.0m时）浆砌片石脚墙（冲刷深度 1.0m时）三.浆砌片石护坡1.适用条件：经常浸水的受主流冲刷或受较强烈的波浪作用的路基边坡及水库边岸防护。2.材料：坚硬石块 抗压强度应大于30MPa，耐冻，不易崩解，风化 砂浆：一般75，严寒地区100 。3.结构：1)垫层：10-15cm（卵砾石垫层）2)护坡厚度d：一般不小于30cm，V=6m/s时，采用d5060cm，也可计算：如右图3)伸缩缝与泄水孔：减小温度应力。四.混凝土板护坡1.适用条件：主流冲刷及波浪作用强
8、烈处的边坡。V=48m/s 缺乏石料地区，代替浆砌片石。2.材料：混凝土板：C15 严寒地区：C203.结构：（见下页图）混凝土板尺寸混凝土中的孔眼为了减小水流和波浪的上举力，在混凝土板上留孔眼，孔眼大小根据垫层颗粒而定垫层为了铺设时受力均匀，设砂砾石、卵砾石垫层，厚度一般1015cm五.石笼防护1.适用条件：受河水冲刷但无滚石的河段和大石料缺乏地区；可适应较陡的边坡；防洪抢险；V=45m/s；使用年限：812年。2.特点：1）有较好的柔性；2）河水中的泥砂，可充填于石笼内，空隙充满，形成整体保护层；3）不用较大石料；4）铁丝网易生锈（缺点）3.结构设计：1）断面形式 （见示意图）2)石笼网：
9、长方体和圆柱体4.材料石笼内充填：坚硬不易崩解的卵石、块石；块径应大于网孔尺寸。5.施工有关事项：-为了安全稳固，施工时使所有单个石笼相互联接（用铁丝）；-笼盖与笼体的联接：每隔20cm，用铁丝联接；-除防洪抢险外，一般枯水季节施工；-检查与维修：每年洪水前后检查、维修一次；-避免仅用铁丝纽成网格的简易石笼。（强度低，寿命短）第三节.间接防护概述一.基本概念1.间接防护：采用一定的措施，使河水流向改变，不直接冲刷岸坡或建筑物地基。从而达到间接保护斜坡的作用。2.间接防护设计：根据防护要求和河道平面轴线，合理确定导沿线，再根据计划的导沿线，选择导流建筑物的类型及其平面布置，然后设计导流建筑物的结
10、构尺寸。3.导沿线：是计划经过导流建筑物改变水流方向后形成的新的河轴线（又称导沿河轴线）和新的河岸线（又称导沿边缘线）。二.导沿线设计1.设计原则：1）导沿线应符合天然河道的特性，设计为一系列的连续曲线；2）导沿线起点宜选择在水流较易转向的过渡地段，或者河岸河床地层比较坚实而不易被冲刷之处；3）导沿线的终点应与下游的天然河轴线平顺衔接，尽量不扰乱下游的性质。2.设计导沿线曲线采用圆弧形，圆弧半径一般约3.5-7倍稳定河宽。导沿边缘曲线应与导沿线中心线大致平行，并应对照河段两岸地形按稳定河宽设计。导沿边缘线距导向河轴线的距离：1）直线过渡段和平缓的河弯段为稳定河宽的1/2；2）在转向角小于450
11、的弯曲河段，为稳定河宽的1/3导 河轴线距凹岸的距离）；3）在转向角大于450的急弯段，为稳定河宽的1/4（仍然为至凹岸的距离）；导沿边缘线即为布置导流建筑物的前缘轮廓线！三.导流建筑物1.挑水坎（丁坎）导流建筑物的轴向与导沿线成正交或较大角度的斜交称为挑水坎。-作用：迫使水流改变方向，离开被防护的河岸。-挑水坎必须成群布置。挑水坎仅头部需要较坚强的防护措施，故造价较低。2.顺坎导流建筑物的轴向大体沿导沿线的边缘线布置的建筑物称为顺坎。（见下页图）-作用：是水流较均匀和缓的改变方向，偏离被防护的河岸。-压缩水流断面较少，不扰乱或很少扰乱原来水流性质。-坎长约与被防护地段的长度相等，故造价高。-顺坎可以不漫水，也可以漫水。3.潜坎经常漫水，坎顶 移低于枯水位的坎。作用：减少护岸基础淘蚀。四.坎体设计（不讲）第四节.改河工程概述一.改河工程：改变河道，使河水从新的河道流过，保护河道和建筑物。二.改河工程必须慎重对待，否则，要出大问题！-未查清河段的最高洪水位，和洪水时水流总趋势。结果1981年洪水时，改河堵口，轻型防护全部冲垮，洪水主流逼近凹岸，使路基全部冲毁，中断行车！改河工程宣告失败！三.改河前应查明当地河段的特征：流量、流速、水深、水位、河面宽度、河床断面形状尺寸、纵坡降、稳定河弯长度、半径地层、冲淤情况
