公路水毀變更處置方案

1、公路水毀變更處置方案第一頁，共73頁。 河流彎道的水流示意圖彎道環(huán)流導(dǎo)致凹岸沖刷、凸岸淤積，位于河彎凹岸的沿河公路容易因沖刷導(dǎo)致路基損毀第二頁，共73頁。 彎道環(huán)流是導(dǎo)致沿河彎凹岸公路路基沖刷的主要原因。 由彎道水流試驗觀測發(fā)現(xiàn)，對于一般河灣，彎頂附近環(huán)流已發(fā)展得相當(dāng)充分，且直至彎段出口斷面處，環(huán)流強(qiáng)度也無很明顯的衰減。水流出彎后，雖然離心力已消失，但由于慣性作用，環(huán)流仍有一定的強(qiáng)度，可以影響到下游相當(dāng)長的距離。 對同一河灣而言，環(huán)流充分發(fā)展的部位還隨著流量的大小而在彎頂附近“下挫”或“上提”。 環(huán)流強(qiáng)度變化較快的區(qū)域主要是彎道進(jìn)口斷面至彎頂附近和出彎后的直段，對應(yīng)于進(jìn)彎后的環(huán)流逐漸發(fā)展加強(qiáng)和

2、出彎后的衰減， 相對而言，出彎后的環(huán)流衰減更為重要，它直接影響彎道凹岸出口下游直段的沖刷范圍。第三頁，共73頁。河流彎道河床沖刷變形示意圖水流方向第四頁，共73頁。 等半徑連續(xù)彎道的輸沙帶 兩個反向90彎道的地形和中泓線第五頁，共73頁。 人們往往根據(jù)工程實際的需要，對河灣凹岸進(jìn)行護(hù)岸、護(hù)腳，抑制水流對凹岸河床的沖刷。但經(jīng)過工程護(hù)岸后，沿凹岸的彎曲水流得以穩(wěn)固，環(huán)流可以得到充分發(fā)展，沿凹岸的集中沖刷深度將加大，甚至可能危及護(hù)岸工程的安全。 顯然沿河灣凹岸的公路與固定河岸起著相同的作用，將受到水流的強(qiáng)烈沖刷，若路基的坡面和基腳未采取相應(yīng)的防沖措施，則有可能因此導(dǎo)致水毀。 凹岸沖刷范圍和最大沖刷深

3、度的位置直接影響了防護(hù)工程設(shè)置的位置與范圍，而正確決定防護(hù)工程的位置、范圍對于防護(hù)效果和防護(hù)工程自身的安全是至關(guān)重要的。 第六頁，共73頁。彎道凹岸防護(hù)范圍 當(dāng)彎道中心角小于90時，凹岸的沖刷起點在彎頂附近；大于90時，起沖點往往在彎頂偏向上游，因此防護(hù)的起點可以取在彎頂向上游加一個安全長度LA的位置，安全長度小于等于一個河寬B，即LAB 。 防護(hù)的終點，可以按試驗資料分析得出的經(jīng)驗值，出口直段防護(hù)長度取為2B。 第七頁，共73頁。 多年的工程實踐表明，人們往往對彎道內(nèi)的防護(hù)較為重視，而對彎道出口下游直段的防護(hù)則認(rèn)識不足，而水毀往往出現(xiàn)在這些地方。所以彎道內(nèi)防護(hù)與彎道出口下游直段防護(hù)，應(yīng)結(jié)合具

4、體的水流與河道條件統(tǒng)一考慮。 沿河公路路基沖刷防護(hù)，應(yīng)根據(jù)河段的洪水特點、河床形態(tài)和變形規(guī)律、河床質(zhì)的組成等因素，綜合分析水流在該河段上的運動特點和流動狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的水力、水文計算，選擇合理的防護(hù)工程型式及相應(yīng)的尺寸。第八頁，共73頁。 小橋涵出口鋪砌末端的平軸旋渦導(dǎo)致局部沖刷，嚴(yán)重時造成鋪砌和出口損毀，進(jìn)而引起橋涵以及與之相連的路基水毀。第九頁，共73頁。造成上述水毀的主要原因：1）路基沖刷 路基沖刷水毀主要發(fā)生在山區(qū)，許多路段與河道并行，路基常常是半填半挖或全部為填方筑成。 對于挖方邊坡,在降雨條件下,其天然巖土邊坡隨含水量的變化、坡面沖刷作用以及人為因素的影響而喪失穩(wěn)定，引起滑坡、坍塌

5、；對于填方邊坡，因坡腳受水流沖刷和浸泡，使臨河一側(cè)的路基坍塌。 河道水流對沿河路基的沖刷包括兩個方面：一是水流流過路基邊坡坡面，沖刷坡面泥沙顆粒和巖屑、碎石，將其帶走引起坡面沖刷；二是對邊坡坡腳的沖刷，因彎道、對岸挑流、繞流等因素引起螺旋流、旋渦等，沖走邊坡坡腳的泥沙，造成坡高、坡度增大，使邊坡失穩(wěn)坍塌。 第十頁，共73頁。 由于填方路基多由開山廢渣填筑，若路基邊坡未進(jìn)行沖刷防護(hù)加固措施，則在一般洪水條件下，因水位較低、流速不大、坡腳塊石較大，尚能夠抵御洪水沖刷而保持路基邊坡的穩(wěn)定。 當(dāng)遇到較大的洪水時，水位高、流速大，而邊坡上部的塊石較小，坡度也較陡，則邊坡中的巖屑、小塊石較容易被沖走，從而

6、造成路基坍塌，出現(xiàn)路基缺口或半個以上路基被毀。在路基水毀中，這類水毀居多。 第十一頁，共73頁。 對坡面的沖刷防護(hù)可采用適當(dāng)?shù)目箾_材料進(jìn)行鋪面，石料豐富的地區(qū)常采用漿砌（干砌）片石（塊石）護(hù)坡；流速大、河道狹窄、邊坡較陡的路段，常采用重力式擋土墻，除平衡土壓力和減少侵占河道過水面積外，還可抵抗水流的沖擊與沖刷。 水流對坡腳的沖刷導(dǎo)致邊坡坍塌，坍塌物質(zhì)被水流沖走后使坡腳的沖刷繼續(xù)發(fā)生，坍塌則不斷發(fā)展。若采取措施，使坍塌物質(zhì)不被水流帶走，或加固坡腳，提高坡腳的抗沖能力，使坡腳沖刷無法持續(xù)進(jìn)行，則有利于邊坡的穩(wěn)定。顯然，加強(qiáng)沿河路基坡腳的防護(hù)對防治公路水毀是十分重要的。第十二頁，共73頁。 可見，對

7、于沿河公路上部的挖方邊坡，必須設(shè)置完善的截排水系統(tǒng)，攔截地表徑流的進(jìn)入，同時排除坡體的表面水和地下水，使其沿排水系統(tǒng)安全進(jìn)入天然河道。 對于沿河公路的填方邊坡，應(yīng)從提高坡面和坡腳的抗沖能力以及改善水流條件入手，采取綜合措施，使邊坡能夠抵御沖刷或免受沖刷。第十三頁，共73頁。2）路基沖刷防護(hù)建筑物的重復(fù)水毀 每年汛期，全國各地公路水毀大量發(fā)生，養(yǎng)護(hù)管理部門需要投入大量的人力、物力用于公路水毀的搶修和修復(fù)。 但由于各種原因（包括管理模式、資金、時間、技術(shù)力量等），在設(shè)計、修建水毀防護(hù)工程時，往往根據(jù)經(jīng)驗判斷，或者是工程施工質(zhì)量、時間及完善程度難以保證，或采用簡單的工程恢復(fù)方法。導(dǎo)致有些防護(hù)工程遭到

8、重復(fù)水毀，造成了沖了修、修了再沖的被動的局面。 可見，在設(shè)計、修建水毀防護(hù)工程時，應(yīng)根據(jù)造成水毀的具體原因，有針對性的進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計和施工，才能有效減少重復(fù)水毀的發(fā)生，使沿河公路路基的沖刷防護(hù)工程不斷完善，提高公路抵御洪水災(zāi)害的能力。第十四頁，共73頁。3）各種排水建筑物的設(shè)計與布設(shè) 山區(qū)公路排水系統(tǒng)應(yīng)該是完整、協(xié)調(diào)的，各個部分不僅穩(wěn)定可靠，而且是相互銜接合理。既要滿足排水要求，還要輸送泥沙。 目前，因為各種原因，一些山區(qū)公路的排水系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)設(shè)計，排水設(shè)施的銜接不夠合理，排水溝渠的防沖、消能措施及自身抵御災(zāi)害的能力較差。往往造成輸沙不暢，堵塞邊溝、小橋涵，水漫路面，沖毀路面和路基。有時上

9、游渠道匯集的地表水，沒有合適的出口，造成邊坡的集中沖刷，致使邊坡失穩(wěn)。 有時因排水溝渠自身穩(wěn)定性差，出現(xiàn)局部損壞而未及時修補(bǔ)，降雨時水流從損壞處流出，集中沖刷路基、邊坡，造成水毀。第十五頁，共73頁。 因此，山區(qū)公路的排水系統(tǒng)設(shè)計，必須根據(jù)流域的特征，結(jié)合具體的地質(zhì)條件，系統(tǒng)的布設(shè)排水設(shè)施，并注意上、下游的合理銜接（截水溝、急流槽、排水溝、邊溝、小橋涵等），以保證順暢地排水與輸沙。第十六頁，共73頁。3、路基水毀的防治對策 路基應(yīng)該滿足穩(wěn)定性、強(qiáng)度和剛度等各項指標(biāo)的要求，確保公路正常、安全地使用。故對一些公路邊坡，必須進(jìn)行必要的防護(hù)與加固。 路基防護(hù)必須與地形地貌、水文地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境相適應(yīng)，使

10、公路工程與環(huán)境成為一個和諧的整體。 路基防護(hù)按其部位與功能分為坡面防護(hù)和沖刷防護(hù)兩類。 （1）坡面防護(hù)：防止路基邊坡坡面的暴雨淋洗和洪水沖刷，以及巖石風(fēng)化、崩塌、脫落等坡面破壞而采取的措施。 常用的有植物防護(hù)（植草、鋪草皮、植樹等）和灰漿防護(hù)（抹面與捶面、噴漿、勾縫、灌漿等）。 （2）沖刷防護(hù) 沿河路基、河灘路基、橋頭引道、海岸（湖岸）路基等路基臨水面邊坡的防護(hù)，屬于沖刷防護(hù)。 第十七頁，共73頁。沿河公路水毀主要類型 一般情況下的防護(hù)與處理對策 1、河灣凹岸的沖刷（包括股流彎曲對路基的斜沖、地形變化或挑流引起的頂沖或斜沖等） 調(diào)查河段的特征與類型、水流特點、河流特征（如平面形態(tài)、河床質(zhì)組成等

11、），分析凹岸沖刷（或股流沖刷、頂沖與斜沖等）的具體情況，包括沖刷的位置、范圍、深度。 峽谷河段宜采用石砌護(hù)坡、擋土墻防護(hù)，或護(hù)坡、擋土墻配合護(hù)坦、拋石進(jìn)行基礎(chǔ)防護(hù)；山區(qū)開闊河段、變遷性河段可采用石砌護(hù)坡、擋土墻防護(hù)，或護(hù)坡、擋土墻配合護(hù)坦、漫水丁壩群進(jìn)行基礎(chǔ)防護(hù)。材料、工藝可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況選擇漿砌、石籠、預(yù)制混凝土板（塊）及土工材料等。 沿河公路主要水毀類型及一般處置對策 第十八頁，共73頁。沿河公路水毀主要類型 一般情況下的防護(hù)與處理對策 2、順直河道和彎曲河道的壓縮沖刷（包括地形突變引起的河道變窄，人為因素導(dǎo)致的河道斷面突然縮小等） 沿河公路的壓縮沖刷與橋梁一般沖刷類似，沖刷深度與壓

12、縮斷面的水流速度、壓縮斷面進(jìn)口處的形狀有關(guān)，應(yīng)特別注意斷面壓縮引起的挑流等作用。 一般情況下應(yīng)采用邊坡直接防護(hù)型式（如：護(hù)坡、擋土墻），配合護(hù)坦進(jìn)行基礎(chǔ)沖刷防護(hù)。不宜采用丁壩、丁壩群再對河道斷面進(jìn)行壓縮，在某些條件下也可以采用短、密、低的漫水丁壩群防護(hù)。 沿河公路主要水毀類型及一般處置對策 第十九頁，共73頁。沿河公路水毀主要類型 一般情況下的防護(hù)與處理對策 3、洪水位過高，淹沒路面，水流縱向沖刷或急速退水沖刷 因河流斷面過度壓縮、洪水位過高或設(shè)計水位偏低、路基設(shè)計高程偏低等原因，導(dǎo)致洪水期路面被淹沒。通常應(yīng)避免過分壓縮河道，對特別不利的局部地形可以進(jìn)行整治清障；提高路基高程；完善路基路面排水

13、系統(tǒng)；硬化路肩，提高抗沖能力。 4、河道挖沙引起河床下切，路基沖刷、基礎(chǔ)埋深不足引起沿河公路路基水毀 加強(qiáng)河道管理，禁止在沿河公路上下游一定范圍內(nèi)作為開采砂石的料場；觀測、分析河道挖沙對河流水勢、河床變形的影響，及時對沿河公路路基采取防沖加固措施。 沿河公路主要水毀類型及一般處置對策 第二十頁，共73頁。 根據(jù)沖刷防護(hù)型式的水流結(jié)構(gòu)和防護(hù)機(jī)理又可分為直接防護(hù)和間接防護(hù)兩類： （1）直接防護(hù) 直接加固坡面、坡腳或基礎(chǔ)，提高其抗沖刷能力。常見的依附在邊坡坡面、坡腳及其基礎(chǔ)上的防護(hù)工程設(shè)施有：砌石護(hù)坡（護(hù)面墻）、擋土墻、混凝土預(yù)制板、土工織物、護(hù)坦、拋石、石籠、梢料等。 （2）間接防護(hù) 通過修建各種

14、調(diào)治構(gòu)造物（丁壩、順壩、阻水堤等）和河道整治（疏浚、改道、理順），調(diào)整河道水流結(jié)構(gòu)，使水流偏離被防護(hù)的河岸、路基或?qū)_刷段變成淤積段，達(dá)到防護(hù)的目的。這類工程侵占河道，對河道水流改變較大，對上下游甚至對岸都有一定程度的影響。同時，這些構(gòu)造物也受到水流的強(qiáng)烈沖刷與沖擊。但在洪水期，即使這些構(gòu)造物的局部被毀，也不至于立即危及路基，達(dá)到了汛期防護(hù)的目的，汛后修復(fù)即可。 我國多采用砌石（石籠）丁壩、順壩、導(dǎo)流堤。發(fā)達(dá)國家因人工昂貴，多采用便于機(jī)械施工的拋石防護(hù)。第二十一頁，共73頁。室內(nèi)模型試驗直道和彎道上的丁壩沖刷坑形狀及范圍第二十二頁，共73頁。彎道上護(hù)坦沖刷防護(hù)試驗第二十三頁，共73頁。 需要強(qiáng)

15、調(diào)的是，直接防護(hù)和間接防護(hù)工程應(yīng)充分考慮與植物防護(hù)形式配合，如采用沿河灘、河岸植樹造林、植草護(hù)坡及其它生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，將會起到積極的防護(hù)效果和環(huán)境保護(hù)效果。在目前大力提倡生態(tài)環(huán)境保護(hù)的形勢下，顯得更為重要。 目前，我國常用的路基沖刷防護(hù)型式主要有：1、漿砌（干砌）片石（塊石）的護(hù)坡、擋土墻、護(hù)坦防護(hù) 1）漿砌片石護(hù)坡，常用于坡度較緩（坡比小于1）、水流速度較大（4-6 m/s）或波浪較大及可能有流冰、漂浮物沖擊時的坡面沖刷防護(hù)。 它只能起到防沖作用，不能抵抗土壓力。 2）漿砌片石擋土墻，常用于坡度較陡（坡比大于1）的邊坡，砌筑厚度較大。 它既能抵御洪水的沖刷，又能承受土壓力。坡面可承受5-8

16、m/s的水流速度，可承受更大的水流、流冰和漂浮物的沖擊。 第二十四頁，共73頁。 沿河路基采用較陡的邊坡配合漿砌片石護(hù)坡或擋土墻來支撐路基填土以及抵御洪水沖刷，則漿砌片石護(hù)坡、擋土墻的墻體穩(wěn)定與否與其基礎(chǔ)的穩(wěn)定有密切關(guān)系，就涉及到基礎(chǔ)埋深問題。 首先，護(hù)坡和擋土墻的基礎(chǔ)埋深應(yīng)在最低沖刷線以下，或?qū)⒒A(chǔ)直接放置在基巖上且牢固連接。 只有這樣對路基的防護(hù)才是比較可靠的，保證護(hù)坡和擋土墻的基礎(chǔ)不致因洪水沖刷而淘空，導(dǎo)致護(hù)坡、擋土墻失去支撐而坍塌。第二十五頁，共73頁。 但在實際工程中，由于施工條件、環(huán)境等因素影響，護(hù)坡和擋土墻基礎(chǔ)無法埋置在要求的深度，為保證護(hù)坡和擋土墻的安全，此時應(yīng)對其基腳進(jìn)行防護(hù)

17、。常用的防護(hù)型式有護(hù)坦防護(hù)、石籠防護(hù)和拋石防護(hù)等，其中護(hù)坦防護(hù)具有效果好、造價低、易施工等優(yōu)點。 護(hù)坦直接依附于路基本身，順?biāo)鞫荚O(shè)，對天然水流的干擾較小，對上、下游和對岸水流幾乎沒有影響。由于其對水流的作用特點，適用于對山區(qū)峽谷河段的沿河公路路基防護(hù)。但是，護(hù)坦一旦被洪水沖毀，將立即危及路基安全。 第二十六頁，共73頁。 在擋土墻、護(hù)坡的坡腳處合理地設(shè)置漿砌片石護(hù)坦，能夠有效的減小坡腳處的沖刷深度，起到減沖、護(hù)腳的作用 。 在我國一些地區(qū)已成為山區(qū)公路沖刷防護(hù)中普遍應(yīng)用的、較為簡單有效的形式。其水流結(jié)構(gòu)如圖。第二十七頁，共73頁。設(shè)置護(hù)坦前后的凹岸沖刷深度變化示意圖第二十八頁，共73頁。護(hù)

18、坦防護(hù)時凹岸的縱斷面圖第二十九頁，共73頁。沖刷深度的計算 主要是指對沿河公路路基采用護(hù)坡、擋土墻形式進(jìn)行沖刷防護(hù)時，坡腳處的沖刷深度。這個沖刷深度值決定了護(hù)坡、擋土墻的基礎(chǔ)埋置深度，是護(hù)坡、擋土墻的重要設(shè)計參數(shù)之一。 可采用高冬光教授根據(jù)試驗資料結(jié)合現(xiàn)場實測資料建立的公式，以及其它公式。 第三十頁，共73頁。式中：hmax彎道凹岸最大沖刷處的水深（m）； h彎道進(jìn)口或上游直道的平均水深，若難以取 值，近似取彎道段平均水深（m）； B彎道進(jìn)口或上游直段水面寬度（m）； R0彎道中線半徑（m）； d河床質(zhì)平均粒徑（m）。也可以采用曾慶華提出的河彎最大沖刷深度計算公式： hmax=1.44h+0.

19、298 對于有建筑物控制的河彎： hmax=1.81h+0.976第三十一頁，共73頁。 由于上式是在凹岸為豎直邊坡條件下計算凹岸沖刷深度，當(dāng)邊坡坡度較緩時，凹岸沖刷深度將有所減少，為反映凹岸邊坡坡度的減沖作用，可采用凹岸邊坡沖刷折減系數(shù)Km，來反映邊坡變緩時沖刷深度減小的特性。 則凹岸邊坡坡腳的最大沖刷水深為：第三十二頁，共73頁。 室內(nèi)試驗實測數(shù)據(jù)與野外試驗工程的調(diào)查資料均表明，對于山區(qū)沿河路基的沖刷防護(hù)，護(hù)坦是一種安全可行的防護(hù)型式。 當(dāng)采用擋土墻防護(hù)型式，仍不能對沿河路基進(jìn)行有效防護(hù)時，可以采用護(hù)坦與擋土墻配合防護(hù)型式，使總體沖刷程度得以減輕，護(hù)坦防護(hù)設(shè)計的主要參數(shù)有護(hù)坦的寬度、埋置深

20、度和防護(hù)范圍。 當(dāng)護(hù)坦埋置深度應(yīng)平均河床面以下，但是護(hù)坦埋深不宜過大，否則會增加施工難度、推遲護(hù)坦發(fā)揮防護(hù)作用的時間、降低防護(hù)效果。第三十三頁，共73頁。 護(hù)坦寬度bH的增大，對彎道凹岸最大沖刷深度的位置影響很小，但是對最大沖刷深度值的影響較大，較寬的護(hù)坦能夠明顯減小了凹岸的沖刷深度；護(hù)坦寬度越大，其彎道最大沖刷深度越?。划?dāng)彎道布設(shè)護(hù)坦時，凹岸沖刷較大的區(qū)段的護(hù)坦寬度應(yīng)適當(dāng)?shù)脑龃蟆?護(hù)坦與擋土墻配合防護(hù)下的彎道凹岸護(hù)坦處的最大沖刷深度hSH為: 第三十四頁，共73頁。護(hù)坦防護(hù)時應(yīng)注意的問題： 除了必須滿足護(hù)坦設(shè)計中的要求外，還需注意：為防河道中洪水?dāng)y帶的滾石撞擊破壞，應(yīng)盡量用較大石塊的砌筑，做

21、漿要飽滿，板厚不小于0.8m； 高等級公路采用護(hù)坦防護(hù)時，頂板和垂裙可采用片石混凝土砌筑，厚度0.4m； 護(hù)坦頂板和擋土墻、護(hù)坡應(yīng)砌筑連結(jié)成整體，以提高整體的抗沖刷能力。 從野外調(diào)查中，可以看到工程中常采用鉛絲籠拋石防護(hù)，下沉穩(wěn)定后用混凝土砂漿罩面，其作用類似護(hù)坦。 護(hù)坦也常和其他防護(hù)構(gòu)造物配合使用。如對于沖刷嚴(yán)重的河段可用護(hù)坦配合潛壩（壩頂?shù)陀诨蚱叫杏诤哟裁妫┓雷o(hù)護(hù)坡、擋土墻的基腳沖刷。對于山區(qū)開闊河段，也常采用護(hù)坦配合漫水丁壩群的防護(hù)型式。第三十五頁，共73頁。2、護(hù)坡（或擋土墻）與丁壩群、護(hù)坦的配合防護(hù) 丁壩伸入河道，侵占部分河流斷面，通過改變水流結(jié)構(gòu)，使水流偏離被防護(hù)的路基或?qū)_刷區(qū)變

22、為淤積區(qū)，從而達(dá)到?jīng)_刷防護(hù)的目的。 丁壩作為沿河公路路基防護(hù)建筑，主要起到兩方面的作用：一是以護(hù)岸為主，一般多為短丁壩群，用以防止水流對河岸或路基的有害沖刷，它只改變局部水流方向，不改變主流方向；二是以調(diào)節(jié)水流為主，通過挑流改變了水流的主流方向，使其遠(yuǎn)離被防護(hù)的河岸或路基，多為長丁壩。不管采用哪一種丁壩，它的作用都在于防止水流對路基的有害沖刷。第三十六頁，共73頁。 對于丁壩而言，由于丁壩與水流的相互作用，有可能在壩頭周圍形成不利的水流條件，導(dǎo)致壩頭出現(xiàn)較為嚴(yán)重的沖刷。所以，丁壩在挑流護(hù)岸的同時，也受到水流的強(qiáng)烈沖刷，壩頭周圍將出現(xiàn)局部沖刷坑，沖刷嚴(yán)重時會導(dǎo)致丁壩毀壞。因而，丁壩自身的安全就成

23、為了一個突出的問題。 顯然，采用丁壩防護(hù)時需要考慮兩個方面的問題，其一是丁壩的設(shè)置應(yīng)使被防護(hù)的路基得到有效保護(hù)，主要是確定丁壩合理的壩長LD、挑角、壩高和壩位；其二是丁壩自身應(yīng)處于安全穩(wěn)定的工作狀態(tài)，而影響丁壩安全的主要參數(shù)是壩頭局部沖刷深度，當(dāng)沖刷深度超過壩頭基礎(chǔ)埋置深度時，壩頭會懸空、下沉并可能造成丁壩斷裂、毀壞。 丁壩壩頭的沖刷深度與水流、泥沙條件、壩長、壩高和壩位等有關(guān)。第三十七頁，共73頁。丁壩繞流的水流結(jié)構(gòu)第三十八頁，共73頁。長安大學(xué)直道水槽試驗 丁壩群沖刷防護(hù)第三十九頁，共73頁。 丁壩的回流區(qū)長度直接影響了丁壩的防護(hù)長度。當(dāng)沿河公路路基采用丁壩進(jìn)行沖刷防護(hù)時，丁壩的防護(hù)長度及

24、群壩防護(hù)的合理壩間距，是防護(hù)設(shè)計的重要參數(shù)。 對于順直河道中單個丁壩回流區(qū)長度，竇國仁推導(dǎo)計算公式為： 根據(jù)長安大學(xué)的11場試驗資料和南京水科院的31場試驗資料，對上式進(jìn)行了驗證，計算值與實測值離差小于10%的占80%以上，可見公式與實際工程情況基本相符，其適用條件為順直河段的不淹沒丁壩。第四十頁，共73頁。漫水丁壩 在工程實際中，設(shè)計洪水位決定了水深的大小，當(dāng)丁壩壩頂標(biāo)高高于設(shè)計洪水位時，水流不能從壩頂漫過，這種丁壩稱為不漫水丁壩，反之為漫水丁壩。 顯然，把丁壩壩頂設(shè)計成等于或高于設(shè)計洪水位時，丁壩必然相對高大，工程數(shù)量很大，同時在多年常水位時，丁壩也不能充分發(fā)揮作用，在大洪水時還可能因阻水

25、過多造成壩頭嚴(yán)重沖刷和行洪不利，所以在路基沖刷防護(hù)工程中，常采用漫水丁壩，即丁壩壩頂?shù)陀谠O(shè)計水位，這樣丁壩在洪水期就可能成為漫水丁壩，而且對于級別大小不同的洪水，丁壩的漫水高度也不相同，其水流特性和沖刷規(guī)律也不盡相同。第四十一頁，共73頁。 漫水頂壩平面和平軸環(huán)流示意圖第四十二頁，共73頁。 漫水丁壩的壩后立軸回流和平軸環(huán)流的共同作用導(dǎo)致水流能量消耗使漫水丁壩水頭損失了大部分，其壩后水流的動能則大大減小。試驗觀測發(fā)現(xiàn)，在壩后較長的距離內(nèi)（68LD），靠近河岸附近存在著流速很小、流向與主流一致的水流，可見近岸水流流速大為減小能使壩后沿河路基得到保護(hù)。 通常用漫水高度h與平均水深h的比值h/h來反

26、映丁壩壩頂高程變化時的漫水影響大小。不漫水丁壩，比值為零；比值為1時，為不設(shè)丁壩或丁壩壩頂與床面齊平的潛壩。一般比值介于01之間。第四十三頁，共73頁。漫水高度對沖刷深度的影響漫水丁壩的過水?dāng)嗝娴谒氖捻?，?3頁。隨著漫水高度的增加,壩頭沖刷在減小第四十五頁，共73頁。 挑角的影響 根據(jù)丁壩與水流方向間的交角不同，可將丁壩分為上挑、正挑和下挑。 挑角的大小不同，對水流結(jié)構(gòu)、壩后回流區(qū)的大小和壩后淤沙效果均產(chǎn)生不同影響。 對不漫水丁壩，下挑丁壩的水流較為自然順暢，壩頭沖刷較淺，效果較好；而上挑丁壩效果則較差，壩頭對水流干擾較大，水流較為紊亂，壩頭局部沖刷也較深。 對漫水丁壩而言，情況將相反。丁

27、壩上挑時，水流漫過壩頂后，沿與壩軸線呈垂直的方向流向河中心，而環(huán)流的底流流向壩根和河岸，將泥沙帶向壩根和河岸處淤積，因此護(hù)岸效果較好；而下挑丁壩的護(hù)岸效果較差，水流漫過壩頂后，沿與壩軸線呈垂直方向流向河岸，使壩根和河岸受到?jīng)_刷，而底流指向河心，將泥沙帶向河心。 另外，對丁壩的保護(hù)長度（壩后回流區(qū)長度）而言，下挑的回流區(qū)長度較短，上挑和正挑的回流區(qū)長度較長。第四十六頁，共73頁。上挑或下挑漫水丁壩的不同漫流情況第四十七頁，共73頁。淹沒丁壩的旋渦體系第四十八頁，共73頁。 一般設(shè)計丁壩時，不漫水可采用下挑，漫水可采用上挑和正挑。 但在公路工程中，對山區(qū)公路沿河路基進(jìn)行丁壩沖刷防護(hù)時，丁壩不可能修

28、筑得十分高大（不漫水），多采用較短的和較低的丁壩，而山區(qū)河道洪水變化較為劇烈，各種水位都可能出現(xiàn)。這樣，按一定標(biāo)高修建的丁壩在不同級別洪水下，可能是不漫水丁壩，也可能是漫水丁壩，則會因丁壩下挑或上挑導(dǎo)致防護(hù)效果不能達(dá)到要求，為避免出現(xiàn)這種情況，在山區(qū)公路沿河路基沖刷防護(hù)中，應(yīng)該采用正挑丁壩。 第四十九頁，共73頁。丁壩的壩頭沖刷深度 丁壩特別是不漫水丁壩端部沖刷類似于橋臺，各國在這方面的研究較多。美國聯(lián)邦公路總署建議：當(dāng)LD25h時，當(dāng)LD25h時， 式中：C為形狀系數(shù)，上下游和端部都帶邊坡時C=1.10；端部為豎直墻的橋臺C=2.5。 第五十頁，共73頁。我國公路行業(yè)現(xiàn)行的丁壩沖刷深度計算公

29、式，主要有：公路設(shè)計手冊路基按有無泥沙進(jìn)入沖刷坑建立的公式； 蔣煥章研究員在 “下降水流” 假定下給出清水沖刷、動床沖刷兩種情況下的丁壩局部沖刷深度公式；高冬光等人根據(jù)丁壩平衡沖刷試驗資料和現(xiàn)場實測資料，通過回歸分析建立的丁壩平衡沖刷公式（包括一般沖刷和局部沖刷）。 這里給出高冬光等建立的公式，即：式中： 為丁壩挑角系數(shù)； 為丁壩邊坡系數(shù)； 為丁壩漫水減沖系數(shù)。第五十一頁，共73頁。長安大學(xué)高冬光等人通過對國內(nèi)外多家試驗成果的比較，回歸計算式為：丁壩的挑角系數(shù) 丁壩的邊坡減沖系數(shù) 丁壩漫水減沖系數(shù)順直河段 彎道河道 第五十二頁，共73頁。丁壩間距的確定 對于兩個或兩個以上的不漫水丁壩群，防護(hù)設(shè)

30、計中需要確定合適的壩距。丁壩的間距與壩長、丁壩和水流夾角、流速、河道曲率半徑、河床糙率和丁壩在河道中的位置等因素有關(guān)。 目前工程界常采用以壩長的某一倍數(shù)的經(jīng)驗方法確定丁壩的間距。有人從防止壩后產(chǎn)生較急流、破壞壩后淤積方面考慮，認(rèn)為壩間距為上游丁壩長度LD的14倍較為合適。 英國工程界則認(rèn)為壩間距?。?1.5）LD較好；美國取1.5LD；德國?。?3）LD。日本工程界普遍采用：順直河段（1.72.3）LD，彎曲河段凹岸（1.41.8）LD。其中認(rèn)為在23范圍的幾乎占了一半；前蘇聯(lián)學(xué)者認(rèn)為，在直河段（23）LD，在彎曲段凹岸（12）LD。 我國航道整治工程技術(shù)規(guī)范中要求丁壩間距：順直河段 （1.2

31、2.5）LD，彎曲河段凹岸防護(hù)（0.82.0）LD。第五十三頁，共73頁。 從經(jīng)驗上確定的丁壩間距，由于其經(jīng)過長期工程實踐是比較安全可靠的，但缺乏理論依據(jù)。在不同的水力條件下僅考慮壩長因素的丁壩間距顯得過于簡單。 理論上分析，要確定丁壩間距，就需要先確定丁壩的回流長度LH。我國的蔣煥章、竇國仁、謝葆玲、高冬光等人，從水力學(xué)基本方程出發(fā)對丁壩回流長度均有不同程度的研究。 竇國仁公式 高冬光公式 式中：K0=C02，C0為無量綱謝才系數(shù)。 第五十四頁，共73頁。壩距的改變對主回流交界線的影響示意圖第五十五頁，共73頁。 在多個丁壩組成的群壩防護(hù)中，由于相鄰壩之間的相互影響，形成的水流流態(tài)和回流范圍

32、較單壩復(fù)雜的多。不同的壩長、不同的間距形成的各壩壩頭沖刷深度、壩后回流長度等均不同。 根據(jù)高冬光等的研究成果，確定群壩防護(hù)間距的步驟如下：（1）順直河段丁壩群防護(hù) 1號壩長LD1為下游各壩長的一半，即LD1=0.5LD2=0.5LD3=0.5LDn，2號壩與下游各壩等長。1號壩一般正挑（=90），也可做成下挑，但需使丁壩在垂直水流方向的投影LD1=0.5LD2。 LH1為1號壩為單壩時的下游回流長度，則S1,2=S2,3=Sn-1,n=0.8LH1，即壩距均為0.8LH1。 1號壩頭沖刷深度取其單壩時沖刷深度的0.82倍，即=0.82；2號壩=0.6；3號及下游各壩的沖刷深度取2號壩為單壩時的

33、0.4倍。 計算丁壩群防護(hù)長度L時，為1號壩上游的回流長度LHS1、各壩間距與最后丁壩下游回流長度的LHn，三者之和。第五十六頁，共73頁。（2）彎曲河段的丁壩群防護(hù) 由于彎道水流特點以及凹岸曲線形狀的影響，凹岸丁壩下游回流區(qū)長度較直段時大為減小，可采用高冬光等提出的河灣凹岸丁壩群的布設(shè)XG法、FHWA的17擴(kuò)散角法。 需要說明的是，上述計算是按不漫水丁壩情況考慮的，若采用漫水丁壩群防護(hù)，丁壩的挑流作用以及壩后回流區(qū)都在減小，則壩距應(yīng)隨漫水高度的增大而減小。 第五十七頁，共73頁。凹岸丁壩群的布設(shè)（XG法）第五十八頁，共73頁。凹岸丁壩群的布設(shè)（FHWA法）第五十九頁，共73頁。使用丁壩防護(hù)時

34、應(yīng)注意的問題 丁壩作為一種導(dǎo)流、挑流構(gòu)造物，其在對公路沿河路基的防護(hù)使用中其作重要的作用，但也有需要注意的問題。 （1）丁壩的設(shè)計應(yīng)該對沿河公路路基進(jìn)行有效防護(hù)，同時不應(yīng)過大擠占河道過水面積。布設(shè)不漫水丁壩時應(yīng)以短丁壩為主，壩長不宜超過河寬的15%；對于漫水丁壩則可略微增大，但也不宜超過河寬的20%。 （2）為避免山洪暴發(fā)時洪水的強(qiáng)烈沖擊以及大塊滾石對丁壩的撞擊，壩體不宜采用細(xì)長形狀。從秦巴山區(qū)沿河公路的現(xiàn)場調(diào)查來看，護(hù)岸的丁壩壩長一般不超過10m，對于不同的河寬，丁壩壩長大多在610m（開闊河段） 或58m（峽谷河段）之間。 （3）基于洪水期與枯水期水位變化的考慮，丁壩宜采用正挑或下挑形式，

35、盡量不要采用上挑形式。第六十頁，共73頁。 （4）丁壩壩頭要圓順，視情況也可做一定的坡度。丁壩壩頂寬度一般為1.52m，丁壩迎水面斜坡采用1：11.5，背水面斜坡可與迎水面相同，或者采用較陡的1：0.50.75。丁壩壩頭和壩身可做成流線型，減少水流繞流阻力和洪水沖刷，以增強(qiáng)丁壩自身安全。 （5）為減少丁壩壩頭的沖刷，可在壩頭周圍設(shè)置一定寬度和一定埋深的護(hù)坦（或稱防沖盤）來防護(hù)。 （6）對于山區(qū)較開闊的順直河段或者彎曲河段，宜修建丁壩群與擋土墻或護(hù)坡配合防護(hù)；對于峽谷河段，凹岸防護(hù)應(yīng)首先考慮擋土墻或護(hù)坡防護(hù)、或擋土墻（或護(hù)坡）與護(hù)坦、潛壩等配合的防護(hù)型式；必要時也可與短、低、圓的漫水丁壩群配合防

36、護(hù)。 （7）河灣凹岸丁壩群防護(hù)中，丁壩防護(hù)起點的選擇十分重要。一般以河灣2/5附近為防護(hù)起點，也有以/4為防護(hù)的起點。第六十一頁，共73頁。 如前所述，單獨采用丁壩與擋土墻配合防護(hù)時，壩頭附近沖刷較為嚴(yán)重，而且在急彎、峽谷河段，丁壩防護(hù)效果并不理想； 單獨采用護(hù)坦與擋土墻配合防護(hù)時，最大沖刷深度的位置與僅采用擋土墻防護(hù)時相差不大，且當(dāng)護(hù)坦寬度達(dá)到一定寬度時，護(hù)坦的減沖效果才比較明顯。 可見，當(dāng)單獨用丁壩或護(hù)坦與擋土墻配合防護(hù)達(dá)不到理想的防護(hù)效果時，可采用護(hù)坦、丁壩與擋土墻相互配合使用的組合形式對沿河路基進(jìn)行沖刷防護(hù)。 具體地說，就是在護(hù)坦與擋土墻配合防護(hù)的基礎(chǔ)上，配合使用幾個丁壩，可以通過護(hù)坦

37、的減沖作用減輕丁壩壩頭的沖刷，而丁壩又可使壩后護(hù)坦垂裙處的沖刷深度減小。這樣的配合使用，既可以使彎道總的沖刷程度減輕，又能夠使各類防護(hù)建筑物坡腳的沖刷深度均不會很大。 第六十二頁，共73頁。長安大學(xué)彎道水槽試驗丁壩配合護(hù)坦的基腳沖刷防護(hù)第六十三頁，共73頁。需要注意的是： 當(dāng)護(hù)坦寬度bH較小時，采用LDbH、丁壩高于護(hù)坦頂面；或LDbH、丁壩頂面與護(hù)坦頂面等高的配合方式較為合適，能夠有效地降低河灣凹岸的最大沖刷深度和總體沖刷程度； 當(dāng)護(hù)坦寬度bH較大時，護(hù)坦自身的防護(hù)效果已比較明顯，再配合潛壩使用，防護(hù)效果無明顯增加。 再者，為了降低了工程造價，也可采用彎道上游布設(shè)丁壩，下游及出口布設(shè)護(hù)坦的配

38、合防護(hù)方式，但上游丁壩群布設(shè)應(yīng)當(dāng)合理。第六十四頁，共73頁。2、石籠防護(hù) 當(dāng)山區(qū)沿河公路路基邊坡或河岸受到水流沖刷或波浪沖擊，且防護(hù)工程的基礎(chǔ)不易處理時，可以采用石籠防護(hù)。一般采用鐵絲（可用3-5年）、鍍鋅鐵絲（可用8-12年）編織，并用鋼筋做骨架。常用于速度5-6m/s，波浪高度的水流。 在流速很大，又有大塊石、卵石滾動撞擊的情況下，鐵絲石籠易被磨損、撞擊而破壞，故不宜采用。 它屬于柔性防護(hù)，隨著河床沖刷變形，石籠會隨之下沉而不會斷裂破壞。下沉到一定程度后，只需在石籠上繼續(xù)放置新的石籠即可。 丁壩、護(hù)坦、導(dǎo)流堤均可以采用鐵絲石籠，但人們常把它視為臨時防護(hù)措施?？梢栽谄湎鲁练€(wěn)定以后，在其上加做

39、一層混凝土罩面，轉(zhuǎn)變成為永久性防護(hù)工程。第六十五頁，共73頁。3、水泥混凝土預(yù)制板 水泥混凝土預(yù)制板護(hù)坡、護(hù)坦可抵御水流速度3-8m/s、波浪高度2m以上和較大的冰壓力。對于石料缺乏、人工昂貴的地區(qū)，或城市環(huán)境美化要求較高、機(jī)械化施工條件較好的地區(qū)，有一定優(yōu)越性。但因造價較高，應(yīng)用不廣。 一般有兩種形式： 1）固定鋪筑的水泥混凝土預(yù)制板、塊； 2）鋪掛的可動水泥混凝土預(yù)制板、塊。4、拋石防護(hù) 拋石防護(hù)主要用于沿河公路路基邊坡、橋梁墩臺及丁壩等坡腳和基礎(chǔ)的沖刷防護(hù)，也可用于洪水對邊坡和建筑物基礎(chǔ)沖刷、淘空的搶險。 路基拋石防護(hù)便于機(jī)械化施工，發(fā)達(dá)國家應(yīng)用最為普遍。 我國許多地區(qū)的山區(qū)沿河公路路基坡腳是由開山的廢渣構(gòu)成，其中的大塊石就起到了拋石防護(hù)的效果。第六十六頁，共73頁。擋土墻坡腳的開山棄方第六十七頁，共73頁。關(guān)于公路水毀幾個問題的探討1、對公路水毀發(fā)生的認(rèn)識問題 從新中國建立到改革開放（1979年以前），受國家財力的影響，公路建設(shè)資金長期不足。同時，在當(dāng)時的“人定勝天”、“改造自然和創(chuàng)造自然”等觀念的指導(dǎo)下，盡管我國公路里程增加很多，但公路等級低，缺少排水和防