《堤岸護(hù)坡工程》word版

1、.堤岸護(hù)坡工程近20年來，隨著土工合成材料的應(yīng)用和發(fā)展，堤岸護(hù)坡結(jié)構(gòu)也發(fā)生了重大改進(jìn)，其中應(yīng)用最廣的是用非織造土工織物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂礫石作為濾層，其次是混凝土模袋護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用。一、塊石和混凝土板的土工織物濾層護(hù)坡這種濾層護(hù)坡的結(jié)構(gòu)一般包括三層，最上一層為塊石或混凝土護(hù)面層，最下一層緊貼土體的為土工織物濾層，二者之間視具體情況所需，可設(shè)置墊層。(一) 塊石和混凝土護(hù)面層在波浪作用下，干砌塊石護(hù)面的厚度可按下式計(jì)算：(4-1)式中：t為干砌塊石護(hù)坡厚度，m；Kl為系數(shù)，一般干砌石可取0.266，方石和條石可取0.225；b為塊石的容重，kN/m3；為水的容重，kN/m3；H為計(jì)算波高，m(d/L0

2、.125時(shí)，取H4；d/L0.125時(shí)，取H13。d為堤前水深，L為波長(zhǎng))；m為坡率，mctg(為斜坡坡角)。采用拋石或人工塊體護(hù)面，當(dāng)邊坡系數(shù)m1.55.0時(shí)，在波浪作用下，單個(gè)塊體的質(zhì)量和護(hù)面層厚度可按下式計(jì)算：(4-2)(4-3)式中：Q為單個(gè)石塊質(zhì)量，t為護(hù)面層厚度(當(dāng)護(hù)面由兩層塊石組成時(shí)，塊石質(zhì)量可在0.751.25Q范圍內(nèi)，但應(yīng)有50以上的塊石質(zhì)量大于Q)；H為計(jì)算波高(當(dāng)平均波高與水深的比值H/d0.3時(shí)，宜取H5；當(dāng)H/d40.3時(shí)，宜采用H13)；n為塊石的層數(shù)；KD為穩(wěn)定系數(shù)； C為系數(shù)，可按表4-1取值。表4-1拋石護(hù)面的KD和C值 構(gòu)造形式KDC塊石拋填二層4

3、.01.0塊石安放(立放)一層5.51.31.4四腳錐體安放二層8.51.0扭工字塊體安放二層18(H7.5m)24(H7.5m)1.2(隨機(jī)安放)1.1(規(guī)則安放)混凝土板整體穩(wěn)定所需的板厚度可下式計(jì)算：(4-4)式中：t為混凝土板厚度，m；為系數(shù)，一般開縫板可取0.075；H為計(jì)算波高，m(取H1)；c為混凝土容重，kN/m3；B為順坡方向的混凝土板長(zhǎng)度，m?；炷涟遄o(hù)坡除預(yù)制板和現(xiàn)澆混凝土板外，還有不同形式的聯(lián)鎖混凝土板。(二) 護(hù)坡墊層護(hù)面塊石與土工織物層之間宜設(shè)置墊層，其作用一是防止塊石棱角在施工和護(hù)坡運(yùn)行過程中刺破土工織物，二是可以均布面層的壓力，減少塊石空隙，防止織物受波浪力作用

4、局部與基土脫離，此外還可減免陽光穿過塊石空隙直射土工織物。墊層的材料以不帶尖角的碎石為宜。砌石墊層的厚度不宜過厚或過薄，一般可取10cm左右。拋石護(hù)坡墊層的厚度宜適當(dāng)加厚。其粒徑可按下式確定：d1001/2D50(4-5) d501/4D50(4-6)式中：dl00、d50分別為墊層材料的最大粒徑和平均粒徑；D50為護(hù)面塊石的平均塊徑。(三) 土工織物濾層護(hù)坡土工織物濾層在側(cè)向或斜向水流和正向波浪作用下工作，因此，土工織物的水力特性應(yīng)根據(jù)基土土質(zhì)按第二章所述的紊流動(dòng)力作用下的透水保土準(zhǔn)則確定等效孔徑和滲透系數(shù)。當(dāng)護(hù)面層為混凝土板的情況下，用作濾層的土工織物應(yīng)采用非織造織物，而且宜全面鋪設(shè)。這是

5、由于非織造土工織物具有良好的平面透水性，而且有一定厚度，有利于基土的排水，如圖4-1所示。如果基土的滲透系數(shù)較大(如大于A×10-3cm/s)，可考慮順板間分縫呈條帶狀鋪設(shè)。對(duì)于塊石護(hù)坡和基土滲透系數(shù)較大的混凝土板護(hù)坡，在確認(rèn)滿足透水保土要求、不至嚴(yán)重淤塞的條件下亦可用織造土工織物作濾層。圖4-1   混凝土板下不同織物墊層時(shí)的水流形態(tài)l一混凝土板；2砂礫墊層；3一薄型土工織物；4一厚土工織物；5基土對(duì)于特殊土如分散性粘土，用作濾層的土工織物應(yīng)通過專門試驗(yàn)確定。土工織物的厚度和強(qiáng)度與工程條件、施工方法有關(guān)。從構(gòu)造要求考慮，采用非織造土工織物時(shí)，其單位面積質(zhì)量一般不應(yīng)小于40

6、0g/m2，抗拉強(qiáng)度不小于10kN/m。織物的原材料以聚酯(PER)和聚丙烯(PP)為主。(四) 土工織物濾層護(hù)坡的抗滑穩(wěn)定按極限平衡法計(jì)算護(hù)坡沿土工織物層的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：Fsf/tga(4-7)式中：Fs為安全系數(shù)，土基按GB5028698規(guī)定的土堤抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)(表4-2)取值；f為墊層材料(或混凝土板)與土工織物或土工織物與坡土之間的摩擦系數(shù)；a為堤岸坡角。表4-2 土基上織物濾層護(hù)坡安全系數(shù) 工程等級(jí)12345防洪標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期（年）100100且5050且30530且2020且10正常運(yùn)用條件1.351.31.251.21.15非常運(yùn)用條件1.21.151.11.051.

7、05 (五) 土工織物的鋪設(shè)、連接和錨固 土工織物幅間的連接方法有縫接、搭接或粘接。一般應(yīng)盡量采用縫接。縫接方式可根據(jù)具體情況取圖4-2中的一種。搭接寬度不宜小于30cm，搭接方式應(yīng)采取上游幅的下游邊壓下游幅的上游邊。圖4-2 土工織物縫接方式(a)平縫；(b)折疊縫土工織物的鋪設(shè)方式有順坡全長(zhǎng)鋪設(shè)和順?biāo)鞣较蜾佋O(shè)兩種。前者往往受施工速度限制，暴露時(shí)間過長(zhǎng)，后者則需在順坡方向進(jìn)行布幅間的連接。因此，應(yīng)根據(jù)具體情況確定鋪設(shè)方式。當(dāng)采取順?biāo)鞣较蜾佋O(shè)時(shí)，順坡方向的幅間縫接強(qiáng)度應(yīng)大于母體強(qiáng)度的80。土工織物在坡頂?shù)囊欢吮仨氬^因，以加強(qiáng)護(hù)坡沿土工織物與基土面之間的抗滑穩(wěn)定，同時(shí)防止堤頂雨水或

8、其他作用對(duì)基土的沖蝕和破壞。錨固方式可在護(hù)坡頂部挖槽，沿槽邊和槽底將土工織物端頭鋪好，再填土或加石夯實(shí)，必要時(shí)在槽底中加打短樁。槽深和寬不宜小于40cm。 護(hù)坡與下部護(hù)腳部分必須連接良好，表面平順，底部嚴(yán)實(shí)，使兩部分構(gòu)成整體護(hù)岸結(jié)構(gòu)。護(hù)坡段土工織物的坡腳端應(yīng)與軟體排的土工織物排布縫接，并埋入軟體排的錨固槽內(nèi)壓緊。無護(hù)底軟體排的護(hù)坡，土工織物在坡腳一端必須壓緊在護(hù)坡齒墻下面。(六) 土工織物濾層護(hù)坡施工要點(diǎn)(1) 平整和夯實(shí)坡面，清除樹根和尖刺物。(2) 鋪設(shè)宜在無大風(fēng)天進(jìn)行。鋪設(shè)時(shí)順卷打開，不要牽拉過緊，但也不宜過松，以適應(yīng)坡面地形變化和緊貼坡面為度。(3) 不得在坡面上穿硬質(zhì)帶釘鞋行走。(4

9、) 鋪好土工織物后應(yīng)盡快鋪設(shè)墊層和面層，不得長(zhǎng)時(shí)間在陽光下暴露，否則應(yīng)加覆蓋保護(hù)。(5) 塊石不得沿土工織物坡面下滾，鋪塊石時(shí)盡可能輕放。(6) 護(hù)面塊石應(yīng)平面朝下，必須砌筑緊密，咬合良好，填縫密實(shí)，以保護(hù)土工織物和護(hù)坡的穩(wěn)定。二、混凝土模袋護(hù)坡(一) 模袋的類型和適用條件混凝土模袋按其充填材料不同分為充填砂漿型和充填混凝土型兩種。前者適用于一般坡面、渠道、江河和水庫(kù)的護(hù)坡以及碼頭工程等，后者適用于有較強(qiáng)水流和波浪作用的岸坡、海堤等。模袋的類型已如第一章所述，即按所用的材質(zhì)和加工工藝不同可分為機(jī)織模袋和簡(jiǎn)易模袋。機(jī)織模袋主要由錦綸、滌綸和丙綸長(zhǎng)絲織物制成，強(qiáng)度高，孔徑均勻，充填時(shí)基本不漏水泥，

10、可以制成帶反濾點(diǎn)形式，可以用泵充灌砂漿或細(xì)礫混凝土。簡(jiǎn)易模袋系我國(guó)東北某些省份創(chuàng)造的一種群眾性護(hù)坡形式，目前均用聚丙烯編織物縫制，袋體本身不具備反濾功能，需在坡面上加鋪非織造織物濾層，袋內(nèi)只充灌砂漿和采取人工自流灌填方式。機(jī)織模袋混凝土護(hù)坡可在最大坡度1:1甚至更陡的條件下應(yīng)用，較佳的坡度為1:1.5，在水中充灌時(shí)允許水流流速一般小于1.5m/s。簡(jiǎn)易模袋混凝土較適于坡度1:1.51:3.0的水上或較淺的靜水下護(hù)坡，其施工設(shè)備簡(jiǎn)單，工程造價(jià)較機(jī)織模袋低。國(guó)外機(jī)織模袋已基本定型化。國(guó)內(nèi)的混凝土模袋技術(shù)是從日本引進(jìn)和研究發(fā)展起來的，其種類與國(guó)外的相仿。表4-3為國(guó)內(nèi)部分模袋產(chǎn)品及其與日本產(chǎn)品的對(duì)照

11、。簡(jiǎn)易模袋目前只有一種形式，類似于FP型。表4-3 部分土工模袋基本特性表 型號(hào)FP-100CY-100CYZ-3WYS-100模S和模C系列原料錦 綸 66錦綸6錦綸+滌綸+丙綸單層質(zhì)量(g/m2)241.6240.8273.2331.5340.0單層厚度(mm)0.3340.3560.4850.5360.55抗拉強(qiáng)度(n/3cm)經(jīng)向1332143212651342142715461064200318392158緯向1587160515991615147814821757198417862003  伸長(zhǎng)率(%) 經(jīng)向10.311.410.412.912.212.515.

12、820.414.521.0緯向10.610.810.811.012.215.317.118.716.918.5頂破強(qiáng)度(N)15461572128115845000等效孔徑O90(mm)0.10.120.120.0910.2且0.043滲透系數(shù)(cm/s)3×10-31.0×10-22.87×10-24×10-31×10-28.6×10-4灌注后成型厚度砂漿:10cm混凝土:15cm混凝土:15cm砂漿:10cm砂漿:1020cm混凝土:570cm(二) 模袋混凝土的配合比設(shè)計(jì)機(jī)織模袋混凝土護(hù)坡采用泵送方法施工，要求所用混凝土或水泥砂

13、漿除具有可泵性外，還要具有適宜的流動(dòng)性，使之在模袋內(nèi)能順利流淌擴(kuò)散，充滿整個(gè)模袋，不發(fā)生分離。因此，對(duì)其材料的配合比和外加劑的應(yīng)用比一般泵送混凝土要求更高。必要時(shí)應(yīng)根據(jù)具體工程情況通過試驗(yàn)確定。表4-4和表4-5為日本蝶理公司提出的泵送充填料配合比，可供參考。 表4-4充 灌 砂 漿 標(biāo)準(zhǔn) 配 合比 調(diào)合種類水泥和砂比率C/S水灰比W/C(%)流動(dòng)值(s)單位質(zhì)量(kg/m3)備注水泥C細(xì)粒料S水WM-2M-31:2.01:3.0607020±260046112001383360323FM=2.8混合劑、AE劑、減水劑表4-5充 灌 混 凝 土 配 合 比 配合種

14、類粗粒料最大尺寸（mm）坍落度(cm)空氣含量（%）水灰比W/C（%）細(xì)粒料比率Sa (%)單位質(zhì)量（kg/m3）備注水泥C細(xì)粒料S粗粒料G水WC-10C-15101523±287656560382365938963637654248237混合劑、AE劑、減水劑C-25C-25W2521±2565555055326386851909867785212212由于充填料灌入模袋后，其中多余的水分可以從模袋的孔隙中滲出，從而水灰比可降至0.4或更低，使混凝土或砂漿的凝固速度加快，強(qiáng)度大大提高。如表4-4中的M一2砂漿在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，模袋混凝土R2854MPa，比普通混凝土強(qiáng)度高

15、50以上。表4-5中細(xì)礫混凝土R28比普通混凝土強(qiáng)度高30以上。表中所列的AE劑為復(fù)合減水劑，具有引氣和減水雙重作用。國(guó)內(nèi)有些單位采用PC一2型松香熱聚物引氣劑，摻量4.5，含氣量5左右，外加減水劑0.6左右，視減水劑的具體性能而定。對(duì)于抗凍要求較低的護(hù)坡工程，可以考慮摻粉煤灰以降低水泥用量，但要通過試驗(yàn)，且摻量一般不得大于20。(三) 模袋混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1模袋形式的選擇用于堤岸護(hù)坡的混凝土模袋應(yīng)根據(jù)工程等級(jí)、施工條件、風(fēng)浪和水流狀況、所能提供的資金和施工設(shè)備以及外觀要求等確定選用機(jī)織模袋或簡(jiǎn)易模袋。模袋的形式宜選用帶排水點(diǎn)型。2厚度確定模袋混凝土護(hù)坡主要承受風(fēng)浪荷載。在寒冷地區(qū)還有冬季冰

16、推力作用?？共ɡ朔€(wěn)定要求的板厚可按式(4-4)計(jì)算。從構(gòu)造上要求，混凝土護(hù)坡的厚度不宜小于10cm?？贡鶅龇€(wěn)定計(jì)算可按護(hù)坡混凝土體順坡整體上報(bào)情況和有無配筋兩種情況。為加強(qiáng)混凝土的整體性和抗冰推能力，常常在混凝土中加入一根縱向鋼筋。此時(shí)，抗冰推計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-3所示，穩(wěn)定按下式計(jì)算：(4-8) 當(dāng)混凝土中無配筋時(shí)，可按式(4-9)計(jì)算：(4-9) 式中：為模袋混凝土的平均厚度，m；P為設(shè)計(jì)水平冰推力，kPa；為計(jì)算冰蓋厚度，m；m為護(hù)坡的邊坡系數(shù)；f1、f2分別為水上、水下護(hù)面與土工織物濾層或土工織物濾層與基土之間的摩擦系數(shù)；Hl、H2分別為冰蓋下界面以上和以下參加抗冰推的護(hù)坡高度，

17、m；Fs為護(hù)坡抗滑安全系數(shù)，F(xiàn)s1.1；c為混凝土容重，kN/m3；為水的容重， kN/m3；C1、C2分別為織物反濾水上和水下部分與土之間的粘聚力，kPa。圖4-3  抗冰推計(jì)算簡(jiǎn)圖3抗滑穩(wěn)定性校核按前述塊石和混凝土板的抗滑穩(wěn)定計(jì)算方法進(jìn)行。計(jì)算時(shí)取模袋與坡面土之間的界面為滑動(dòng)面進(jìn)行校核。4排滲核算機(jī)織模袋的每個(gè)排水點(diǎn)面積僅4cm2，其排滲能力應(yīng)滿足下式要求：qgFsq (4-10)qgnaKgi (4-11)式中：qg為每延米寬度模袋排水點(diǎn)的單寬排水量，m3/s；Fs為安全系數(shù)，可取Fs1.2；q為每延米坡長(zhǎng)的單寬出流量，m3/s；n為每延米有效排水的排水點(diǎn)個(gè)數(shù)；a為排水點(diǎn)的面積

18、，m2；Kg為排水點(diǎn)的滲透系數(shù)，m/s；i為排水點(diǎn)處的作用平均水力比降。當(dāng)排水點(diǎn)的排水能力不足時(shí)應(yīng)加設(shè)排水孔。排水孔的間距可取34m，孔徑可取50mm，孔底應(yīng)設(shè)土工織物濾層。5頂部和底腳結(jié)構(gòu)模袋混凝土護(hù)坡的頂部應(yīng)牢固封頂，以防止水流沖蝕坡土，并增加護(hù)坡的穩(wěn)定。封頂形式可采取平封或錨封。平封延伸長(zhǎng)度可取0.51.0m，錨封入土深度不宜小于0.5m。封頂形式如圖4-4(a)所示。底腳必須埋入士中，入土深度不應(yīng)小于沖刷深度以下0.5m，如圖4-4(b)所示。護(hù)坡與軟體排之間的連接必須平順整齊，緊密牢固，可按圖4-4(c)所示方式將模袋混凝土伸入軟體排錨固槽內(nèi)或貼緊軟體排的頂部平臺(tái)。護(hù)坡范圍內(nèi)上下游兩側(cè)與不護(hù)坡段之間的接頭必須處理良好。接頭處理可采取順坡開槽，將模袋混凝土埋人槽中的方式。接頭分界處的坡面必須連接平順。開槽埋入深度上游端不小于0.5m，下游端不小于0.7m。圖4-4   模袋混凝土護(hù)坡封頂固腳示意圖1一模袋混凝土；2一軟體排錨固槽(或樁)；3軟體排；4土工織物；5一沖刷后地面(四)簡(jiǎn)易模袋的設(shè)計(jì)和制作1編織物的選擇模袋宜用抗老化聚丙烯織造(編織)型土工織物制作。在保證強(qiáng)度損失不大的條件下，也可選用一般聚丙烯織造土工織物。滲透系數(shù)宜為K1×10-2×10-3cm/s。為了防止漏漿，等效孔徑要比細(xì)骨料的d85，即允許有少量水