公路水毀防治技術(shù)

公路水毀災(zāi)害防治

交通部十分重視公路災(zāi)害防治技術(shù)的研究與應(yīng)用。早在二十世紀(jì)五十年代末，交通部就根據(jù)當(dāng)時(shí)公路災(zāi)害的特點(diǎn)，與鐵道部、水利部等部門合作，開展了“洪水設(shè)計(jì)頻率”、“橋渡一般沖刷”、“橋墩局部沖刷”、“小流域徑流計(jì)算公式”、“河床糙率的研究”等洪水災(zāi)害問(wèn)題的研究；六十年代末，組織開展了山區(qū)公路小橋涵的沖刷防護(hù)與消能措施的研究；同時(shí)對(duì)大、中沖刷防護(hù)措施進(jìn)行了系統(tǒng)研究。至1978年左右，已經(jīng)形成了一批具有重要價(jià)值的研究成果，并在工程實(shí)際中發(fā)揮了重大作用，為隨后相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定，提供了基礎(chǔ)。這一時(shí)期是我國(guó)公路交通行業(yè)的洪水災(zāi)害防治研究的一個(gè)重要階段。

上世紀(jì)八十年代初至九十年代中期，針對(duì)全國(guó)公路水毀嚴(yán)重的局面，在交通部的協(xié)調(diào)組織下，相關(guān)省區(qū)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，開展了山區(qū)公路路基排水、沿河公路水毀防治等方面的研究工作。1983年至1991年，陜西省公路局聘請(qǐng)蔣煥章研究員為技術(shù)顧問(wèn)，與長(zhǎng)安大學(xué)（原西安公路學(xué)院）、陜西省公路勘察設(shè)計(jì)院等合作，開展山區(qū)沿河公路的水毀機(jī)理以及防護(hù)型式的研究，完成了大量的室內(nèi)模型試驗(yàn)并在水毀多發(fā)路段修建了數(shù)百處試驗(yàn)工程，減災(zāi)效果十分明顯。安徽省、四川省、湖南省、云南省等省區(qū)，也結(jié)合當(dāng)?shù)毓匪畾У膶?shí)際情況，開展了一系列研究工作，取得了許多成果，為減少災(zāi)害損失起到了積極的作用。

1992年，在交通部的支持下，長(zhǎng)安大學(xué)與陜西省公路局共同承擔(dān)了交通部“八·五”行業(yè)聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目《山區(qū)公路排水與水毀防治技術(shù)研究》，經(jīng)過(guò)3年的努力和艱苦工作，完成了大量理論分析計(jì)算、室內(nèi)模型試驗(yàn)、野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查觀測(cè)以及其它研究工作，圓滿地完成了課題的研究目標(biāo)。上述研究工作對(duì)指導(dǎo)和推進(jìn)山區(qū)公路的水毀防治起到了積極的作用，部分研究成果已寫入規(guī)范或設(shè)計(jì)手冊(cè)。研究課題獲得了包括省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)在內(nèi)的多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。

隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，交通部為了支持西部交通建設(shè)科技工作，從2001年開始，起動(dòng)了西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目。交通部科教司及西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目管理中心先后組織開展的研究項(xiàng)目中，有關(guān)公路災(zāi)害與水毀防治的項(xiàng)目有近二十余項(xiàng)，主要包括以下幾個(gè)方面：1、災(zāi)害防治基礎(chǔ)理論方面主要：“深挖高填邊坡破壞機(jī)理與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法”、“山區(qū)公路防排水評(píng)定方法與抗水災(zāi)評(píng)估指標(biāo)的研究”、“西部地區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)研究”等。2、邊坡防護(hù)加固技術(shù)方面主要有：“邊坡支護(hù)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)”、“邊坡加固新材料的研制與開發(fā)”、“巖土錨固安全評(píng)價(jià)與處治技術(shù)研究”、“土工合成材料在邊坡處理中的應(yīng)用研究”等。

3、特殊巖土方面，與特殊巖土路基災(zāi)害相關(guān)的項(xiàng)目涉及到凍土、黃土、巖溶、膨脹土、軟巖、鹽漬土、沙漠等，形成了若干成套的公路修筑技術(shù)，無(wú)論在公路建設(shè)還是在公路管理養(yǎng)護(hù)中均起到積極的指導(dǎo)作用。4、特殊地質(zhì)條件或特殊路段災(zāi)害研究：如川藏公路前龍段滑坡機(jī)理及整治技術(shù)研究、六盤山地區(qū)公路修筑技術(shù)研究、國(guó)道315線病害治理與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的研究、G212線甘肅段滑坡泥石流區(qū)公路修建技術(shù)研究、三峽庫(kù)區(qū)蓄水初期公路病害防治對(duì)策研究、新疆兵團(tuán)墾區(qū)公路災(zāi)害分析評(píng)價(jià)及防治技術(shù)研究等。5、公路水毀防治措施：如路基路面排水系統(tǒng)施工技術(shù)研究、公路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的研究、路用排水新材料及應(yīng)用、公路水毀防治技術(shù)研究等，初步形成公路水毀防治成套技術(shù)。這些項(xiàng)目研究了災(zāi)害的成因機(jī)理、形成條件、防治措施、加固的設(shè)計(jì)和施工方法等，許多技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。目前，在公路災(zāi)害防治方面還有許多研究課題正在進(jìn)行。

2006年，交通部針對(duì)汛情全國(guó)公路災(zāi)害頻發(fā)、交通受阻嚴(yán)重的現(xiàn)狀，提出進(jìn)行干線公路災(zāi)害防治工程試點(diǎn)，計(jì)劃先用三年時(shí)間(2006-2008年）每年投入2～3億元開展部分省區(qū)的國(guó)省干線公路進(jìn)行災(zāi)害治理試點(diǎn)。2006年在福建、湖南、廣西、云南、陜西、遼寧、安徽、四川等十個(gè)省（區(qū)）的24個(gè)試點(diǎn)路段實(shí)施了公路災(zāi)害防治工程。試點(diǎn)完成后，在全國(guó)范圍開展國(guó)省道干線公路災(zāi)害防治工程的工作。這項(xiàng)工作對(duì)于提高我國(guó)公路抗災(zāi)能力、充分保障公路基礎(chǔ)設(shè)施的完好和公路交通運(yùn)輸?shù)臅惩?，顯著減小因公路災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，具有極其重要的意義。

同時(shí)，交通部科教司和西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目管理中心專門對(duì)兩個(gè)公路災(zāi)害防治方面的項(xiàng)目進(jìn)行了立項(xiàng)，分別由長(zhǎng)安大學(xué)和中交一院承擔(dān)，其中“路基災(zāi)害防治技術(shù)推廣及應(yīng)用示范”由長(zhǎng)安大學(xué)承擔(dān)；“邊坡加固技術(shù)的推廣及應(yīng)用示范”由中交一院承擔(dān)。兩個(gè)項(xiàng)目側(cè)重點(diǎn)雖然有所不同，但其主要目的都是為交通部“干線公路災(zāi)害防治工程”試點(diǎn)和推廣工作提供技術(shù)支持；為全國(guó)干線公路災(zāi)害防治工程的全面開展和制定適合我國(guó)國(guó)情與公路特點(diǎn)的路基災(zāi)害防治技術(shù)規(guī)范奠定基礎(chǔ)，以及相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)工作。一、公路水毀災(zāi)害的涵義

二、橋梁水毀的主要類型與防治對(duì)策

三、公路路基水毀的主要類型與防治對(duì)策

一、公路水毀災(zāi)害的涵義

多年來(lái)，公路和橋梁的洪水水毀以及因洪水引發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，一直都是公路最大的自然災(zāi)害。在眾多影響因素中，水是最重要和最活躍的所以，在公路、橋梁工程中必然涉及到許多水力學(xué)問(wèn)題。我國(guó)公路水力水文科技工作者，于五十年代中期開始了相關(guān)的研究工作，經(jīng)過(guò)二十多年來(lái)的共同努力，取得了橋墩沖刷計(jì)算、大中橋孔徑計(jì)算、大中橋設(shè)計(jì)流量計(jì)算等多項(xiàng)科研成果，為編制我國(guó)自己的《橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（1991年）提供了科學(xué)依據(jù)。但在上個(gè)世紀(jì)八十年代以前，對(duì)于面廣、量大的中小橋，特別是山區(qū)公路橋涵、小型排水構(gòu)造物以及其他公路水毀災(zāi)害缺乏系統(tǒng)全面的研究。從八十年代初開始，山區(qū)公路水毀的預(yù)防與治理研究工作在一些省區(qū)逐步開展起來(lái)。2002年，為適應(yīng)公路建設(shè)需要，統(tǒng)一公路水文勘測(cè)設(shè)計(jì)方法和標(biāo)準(zhǔn)，交通部對(duì)《橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ062-91）進(jìn)行了修訂，發(fā)布了《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ062-2002），新規(guī)范將公路勘測(cè)設(shè)計(jì)中有關(guān)水文調(diào)查、勘測(cè)和水文水力分析計(jì)算方面的內(nèi)容納入，并增加了“小橋涵水文勘測(cè)設(shè)計(jì)”和“路基水文勘測(cè)設(shè)計(jì)”的內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，該規(guī)范主要適用于新建或該建工程。對(duì)養(yǎng)護(hù)管理中公路水毀的預(yù)防性工程和災(zāi)害修復(fù)工程，則因情況有所不同，需要考慮更多的影響因素，不應(yīng)簡(jiǎn)單套用規(guī)范。

以水為核心的自然因素對(duì)公路、橋涵所造成的破壞是多種多樣的，我國(guó)公路工程技術(shù)人員對(duì)公路水毀的預(yù)防和治理做了大量的研究工作，并在實(shí)際工程中應(yīng)用，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，也根據(jù)公路水毀的特點(diǎn)和規(guī)律，對(duì)公路水毀的定義進(jìn)行了描述，對(duì)水毀的類型進(jìn)行了科學(xué)合理的劃分。蔣煥章將公路建筑物涉及的水力學(xué)問(wèn)題劃分為：1、水毀

公路水毀指因洪水造成的公路建筑物各種類型程度不同的破壞。其主要類型有：橋渡因洪水的沖擊與沖刷而造成的破壞；沿河公路及其沖刷防護(hù)建筑物因洪水的頂沖與淘刷而造成的坍塌和破壞；因洪水造成山區(qū)公路小型人工排水構(gòu)造物功能失效與毀壞。

2、水害

公路水害系指因洪水淹沒(méi)等原因而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，主要類型有：公路因洪水淹沒(méi)而使交通中斷；小橋涵、邊溝及其它地表排水溝渠被泥沙堵塞而需要疏通；道路被泥沙淤埋而需要清理等。

需要說(shuō)明的是，滑坡、崩塌、泥石流、路面翻漿、路基下沉與滑動(dòng)等，盡管屬于地質(zhì)災(zāi)害，但主要影響因素仍然是水。所以，在治理這些地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，關(guān)鍵問(wèn)題還是應(yīng)該首先正確處理水的問(wèn)題。

另外，公路邊坡是復(fù)雜的工程地質(zhì)體，影響其穩(wěn)定性的因素很多，降雨、地表水、地下水是影響其穩(wěn)定性的最活躍和最主要的因素之一，將邊坡因降雨、地表水、地下水引起的失穩(wěn)問(wèn)題歸屬為公路水災(zāi)害，也是有一定道理的。

除了蔣煥章研究員對(duì)水毀類型的劃分，高冬光教授根據(jù)造成水毀災(zāi)害的原因，將公路與橋梁的水毀分為十種主要類型：（1）河流彎道凹岸沖刷和對(duì)岸挑流的頂沖；（2）河道壓縮引起的沖刷；（3）路面淹沒(méi)后急速退水對(duì)路面和路肩的沖刷；（4）黃土地區(qū)公路排水系統(tǒng)不完善或處置不當(dāng)；（5）坡面排水不利和坡腳沖刷引起的滑坡和路基滑塌、坍塌；（6）泥石流沖刷、淤埋和堵塞；（7）橋梁墩臺(tái)和引道沖刷；（8）山區(qū)河流上的橋梁因壅水過(guò)高，攜帶大量漂浮物將橋梁上部結(jié)構(gòu)摧毀；（9）河道中大量開采沙石引起的橋梁和沿河路基的沖刷；（10）山區(qū)涵洞進(jìn)出口沖毀或堵塞致使路基坍塌。公路災(zāi)害的主要類型除了前面提到的水毀災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害外，還有氣象災(zāi)害，如：冰凍、雪、霧等。

應(yīng)注意公路災(zāi)害與病害的差異：

公路病害主要是指公路建筑物在使用工程中，由于自身原因以及社會(huì)、環(huán)境等因素的影響，導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量下降，影響車輛行駛的安全、順暢、舒適。如：瀝青路面的裂縫、松散、變形等；水泥路面的斷角、斷板、脫空、表面剝落等；路基的不均勻沉降以及縱、橫向裂縫，特殊巖土病害（如：軟基、膨脹土、鹽漬土等）。公路病害的發(fā)生與發(fā)展，對(duì)公路的影響一般是漸進(jìn)的，由輕微向嚴(yán)重逐步發(fā)展，及時(shí)采取有效的預(yù)防措施，可以減輕或消除其影響。沿河公路沖刷沿河公路沖刷沿河公路沖刷山區(qū)峽谷河段沿河公路水毀沿河公路水毀沿河公路路基和公路旁的房屋水毀路基水毀雨水滲入邊坡，引起塌方降雨引起的滑坡沿河公路下邊坡沖刷坍塌，上邊坡塌方。路基整體坍塌沿河路基水毀沿河公路下邊坡坍塌引起路基水毀山區(qū)河流橋梁水毀橋梁水毀小橋涵出口損毀泥石流掩埋路面崩塌路基塌方路基塌方路基塌方水流沖刷坡腳引起路基塌方

上述對(duì)公路水毀災(zāi)害類型的劃分，基本上將我國(guó)山區(qū)公路水毀災(zāi)害的主要類型包含在內(nèi)。可見，公路水毀災(zāi)害類型的劃分是基本一致的，主要原因是公路水毀與地質(zhì)災(zāi)害的主要影響因子都是水，而且二者的發(fā)生具有伴生性。

不論對(duì)公路水毀災(zāi)害如何進(jìn)行分類，我們所研究的公路水毀災(zāi)害問(wèn)題應(yīng)當(dāng)具有下列特征：

1、它是一種自然災(zāi)害。

2、致災(zāi)因子主要是強(qiáng)降雨（包括長(zhǎng)歷時(shí)降雨）及洪水。

3、公路建筑物（道路、橋梁及防護(hù)工程等）遭到不同程度的破壞，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致交通受阻或中斷。

4、公路建筑物破壞的程度與氣候、地質(zhì)、環(huán)境條件以及公路等級(jí)、防護(hù)的完善程度密切相關(guān)。

5、這種自然災(zāi)害經(jīng)過(guò)人們的努力是可以防治和減少的。

二、橋梁水毀的主要類型與防治對(duì)策

1、橋梁水毀的原因與特點(diǎn)

造成橋梁水毀的因素很多，形式復(fù)雜多樣，主要有：

（1）橋孔過(guò)小，排洪輸沙能力不足，造成橋前嚴(yán)重壅水，橋下嚴(yán)重沖刷，橋臺(tái)、橋墩、橋頭引道等被沖毀。

（2）橋墩、橋臺(tái)因基礎(chǔ)埋深不夠而發(fā)生沉陷或倒塌。

（3）調(diào)治構(gòu)造物（如：導(dǎo)流堤、丁壩、阻水堤等）被沖毀。

（4）漂浮物堵塞橋孔，造成橋梁上游壅水過(guò)高，對(duì)橋梁產(chǎn)生很大的推力和浮力，使橋梁被推倒或沖走。

（5）遇到凌汛，因冰凍或冰凌堆積，造成橋梁局部損壞或全部毀壞。

（6）河槽內(nèi)長(zhǎng)期挖沙，改變了河床的天然形態(tài)，使河床面下降數(shù)米之多，造成橋梁基礎(chǔ)埋深減小，洪水時(shí)產(chǎn)生局部跌水、洄流、急彎等，引起局部沖刷，沖倒橋墩，造成水毀。造成橋梁水毀的主要原因包括以下幾個(gè)方面：

（1）橋位河段的自然變形與穩(wěn)定性

規(guī)范和設(shè)計(jì)要求:橋位應(yīng)設(shè)在河道順直、穩(wěn)定、較窄，河槽、河灘明顯的河段。

但由于種種原因（如：受路線的限制，一些中、小橋的橋位難于合理，或由于設(shè)計(jì)人員對(duì)河流性質(zhì)、河床演變及地質(zhì)狀況認(rèn)識(shí)不深，以致選擇了不當(dāng)?shù)臉蛭?，或?dāng)時(shí)的技術(shù)和資金限制，無(wú)法做到合適橋位和完善的防護(hù)等），使得橋位未能設(shè)在滿足上述要求的河段上。

或是原橋位設(shè)在本來(lái)順直的河段上，后來(lái)因河道變遷，形成了不利于排水輸沙和順利通過(guò)漂浮物、冰凌的橋位河段。這些情況多發(fā)生在寬淺變遷、寬淺游蕩和寬灘蜿蜒等河段上。

其后果是：

造成抄后路，沖斷引道路堤；

水流與橋軸線形成很大的斜交角度，增加了橋墩的阻水寬度，造成嚴(yán)重的橋墩局部沖刷；

原有的調(diào)治構(gòu)造物不適應(yīng)新的水流條件。經(jīng)驗(yàn)證明，下列情況的橋位選擇較為困難，發(fā)生水毀的可能性較大：

1、路線穿越地形復(fù)雜的山區(qū)時(shí)；

2、路線跨越泥石流沖積扇中部擴(kuò)散段時(shí)；

3、路線跨越游蕩性河流時(shí)；

4、路線跨越彎曲河段時(shí)，凹岸沖刷易造成橋頭沖毀。

5、路線跨越“發(fā)育過(guò)程中的河流”，河床的下切或淤積造成基礎(chǔ)沖刷或橋下凈空不足。

6、路線跨越人類活動(dòng)強(qiáng)烈的河段，水利設(shè)施的修建或人工挖砂，都會(huì)對(duì)橋梁安全造成影響。（2）橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的埋深

橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)埋深，取決于墩臺(tái)處的最大沖刷深度和地基承載力。

目前，橋梁墩臺(tái)沖刷深度的計(jì)算方法和鉆孔灌注樁深基礎(chǔ)的施工技術(shù)已比較完善，新建橋梁的橋墩、臺(tái)沖刷引起的水毀已不多見。因橋梁的橋墩、臺(tái)沖刷引起的水毀多見于二十世紀(jì)八十年代以前建成的淺基橋梁。橋梁墩臺(tái)遭受的沖刷主要有自然沖刷、一般沖刷和局部沖刷。在新建橋梁設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮上述三種沖刷綜合作用造成的最大沖刷，以確定墩臺(tái)基礎(chǔ)的埋置深度。對(duì)于已建橋梁，為防止水毀的發(fā)生，應(yīng)經(jīng)常現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析在現(xiàn)有河床條件下可能出現(xiàn)的沖刷深度，判斷墩臺(tái)基礎(chǔ)的埋置深度是否安全可靠以及是否需要進(jìn)行沖刷防護(hù)。

除了考慮上述自然沖刷、一般沖刷和局部沖刷外，在某些特定條件下的橋渡沖刷中，尚應(yīng)計(jì)入由于人類活動(dòng)而造成的沖刷，人類活動(dòng)影響的沖刷主要有以下三種類型：

1、潰壩沖刷

此類沖刷是由于橋址上游水庫(kù)大壩潰決后，潰壩水流在橋址斷面上所造成的沖刷。我國(guó)地域廣闊又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，因此修建的水庫(kù)較多。據(jù)水利部門的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成的水庫(kù)達(dá)8.4萬(wàn)座以上，其中大型水庫(kù)326座，中型水庫(kù)2975座，其余皆為小型水庫(kù)。由于小型水庫(kù)基數(shù)較大，且設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量和管理水平差，病險(xiǎn)水庫(kù)大量存在，潰壩的數(shù)量也相當(dāng)多，占全國(guó)潰壩總數(shù)的96％。這些小型水庫(kù)分布面廣，對(duì)公路的安全威脅甚大。應(yīng)根據(jù)潰壩流量計(jì)算沖刷深度。2、清水沖刷清水沖刷是指橋址上游修建水庫(kù)以后，水庫(kù)下泄的清水在橋址斷面上造成的沖刷。此類沖刷特別是大型水庫(kù)，而且是新建的大型水庫(kù)，上游河段下泄的泥沙都被水庫(kù)大壩攔截淤積在庫(kù)區(qū)以內(nèi)，水庫(kù)下泄的流量較大而且含沙量極低接近于清水，當(dāng)水流行至橋址斷面時(shí)，由于水流的挾沙能力仍然很大，而水流本身的含沙量又很低，因此必然要在橋址附近挾起大量泥沙，從而形成所謂清水沖刷。清水沖刷在橋址斷面可能形成數(shù)米甚至十余米的沖刷深度，主要取決于橋址斷面與水庫(kù)大壩的距離大小。清水沖刷，特別是大型水庫(kù)的清水沖刷，目前宜以水工模型試驗(yàn)確定其沖刷值。

3、采沙沖刷

采沙沖刷是指橋址下游人為的大量取沙而形成的溯源沖刷，逐步發(fā)展至橋下從而影響橋渡建筑物的安全。此類沖刷雖在一般情況下不如潰壩沖刷或清水沖刷嚴(yán)重，但隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用沙量逐年增多，因而必然會(huì)發(fā)展成為危及公路橋梁安全的普遍性問(wèn)題之一。我國(guó)公路部門雖然規(guī)定在橋梁下游一定距離內(nèi)不許人工采沙，這項(xiàng)規(guī)定對(duì)橋梁的安全保障有一定的積極作用，但由于種種原因，規(guī)定執(zhí)行得并不另人滿意。因此，對(duì)于橋梁上、下游人工挖沙嚴(yán)重的情況下，公路管理部門應(yīng)密切關(guān)注，必要時(shí)應(yīng)通過(guò)水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證橋梁的安全程度，并確定相應(yīng)的制止挖沙辦法或橋梁基礎(chǔ)防護(hù)措施。（3）調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)與沖刷防護(hù)

大量的橋梁水毀實(shí)例證明，橋梁調(diào)治構(gòu)造物應(yīng)當(dāng)視為整個(gè)橋渡的重要組成部分。調(diào)治構(gòu)造物除了改善水流條件外，更重要的是穩(wěn)定橋位河段，以保證橋梁及橋頭引道的安全，對(duì)在變遷性大、穩(wěn)定性差的河段上建橋尤為重要。

1）調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)

應(yīng)根據(jù)橋位河段的穩(wěn)定性與實(shí)際需要確定調(diào)治構(gòu)造物的形式和布設(shè)方法，充分考慮橋位、橋孔長(zhǎng)度和橋孔位置等因素。橋位選擇較好、橋孔長(zhǎng)度和布設(shè)位置都比較合理的橋渡，需要布設(shè)的調(diào)治構(gòu)造物也較少。反之，為保證橋梁的安全，需要布設(shè)的調(diào)治構(gòu)造物及規(guī)模必然較大。

2）調(diào)治構(gòu)造物的沖刷防護(hù)

調(diào)治構(gòu)造物的基礎(chǔ)應(yīng)埋入總沖刷深度以下，并取一定的安全值，位于河槽內(nèi)時(shí)，安全值取1-2m，位于河灘內(nèi)時(shí)，取0.5m。

常用的調(diào)治構(gòu)造物有導(dǎo)流堤和丁壩。

導(dǎo)流堤一般采用土堤結(jié)合邊坡加固。水流沿導(dǎo)流堤繞流形成沿迎水面的沖溝，最大沖刷深度出現(xiàn)在導(dǎo)流堤上游堤端點(diǎn)到上游堤長(zhǎng)大約1/3的范圍內(nèi)。迎水面的沖刷防護(hù)可以采用石砌護(hù)坡配合護(hù)坦的防護(hù)形式，導(dǎo)流堤上游端部到上游堤長(zhǎng)1/3～1/2的一段為防護(hù)重點(diǎn)。

橋梁調(diào)治構(gòu)造物中的丁壩，多采用鐵絲石籠的形式。可隨沖刷下沉就位和隨時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，一般水毀較少。西安灞河鐵路橋舊橋水毀倒塌山區(qū)河流縱向橋的沖刷與防護(hù)橋墩、排樁的水流橋梁水毀橋頭錐形護(hù)坡被毀導(dǎo)流堤受到洪水的沖刷，采用鐵絲石籠和排樁對(duì)坡腳進(jìn)行防護(hù)2、橋梁水毀的防治對(duì)策

公路橋梁的設(shè)計(jì)，并不只是主體工程橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，而是整個(gè)橋渡的設(shè)計(jì)工作，包括：

（1）結(jié)合路線的總方向選擇一個(gè)合理的橋位；

（2）確定合適的橋孔位置、橋孔長(zhǎng)度和高度；

（3）按照橋墩、臺(tái)處可能出現(xiàn)的最大沖刷深度與河床地質(zhì)情況，確定橋墩、臺(tái)的基礎(chǔ)埋深；

（4）合理地布設(shè)橋頭引道和必要的調(diào)治構(gòu)造物；

（5）選定合適的橋梁方案、上部構(gòu)造形式和墩臺(tái)結(jié)構(gòu)形式等。

一座合格的跨越江河的橋梁，必須滿足兩方面的要求，既要保證車輛、行人安全通過(guò)，又要保證橋孔能夠安全、順暢的排泄洪水和輸送泥沙以及各類漂浮物。

由于橋梁墩、臺(tái)是直接修建在河道或海灣中，一旦出現(xiàn)水毀，修復(fù)困難，后果也比較嚴(yán)重。

因此，橋梁水毀的防治應(yīng)著眼于預(yù)防，對(duì)于絕大多數(shù)的橋梁這也是可以做到的。這就要求在橋梁勘測(cè)設(shè)計(jì)階段，全面搜集水文和河床變形資料，正確處理橋位選擇、橋孔布設(shè)、墩臺(tái)型式選擇以及調(diào)治構(gòu)造物的設(shè)置等橋位設(shè)計(jì)問(wèn)題。正確的橋位設(shè)計(jì)是避免橋梁水毀最主要的和最主動(dòng)的措施。根據(jù)前面的分析，造成橋梁水毀的原因十分復(fù)雜，概況起來(lái)有三個(gè)方面：

（1）水文：必須在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段，通過(guò)廣泛搜集資料、結(jié)合河段具體情況采用合理的計(jì)算方法予以解決。若存在缺陷或隱患，則橋梁建成后難以找到全面補(bǔ)救的合適方法。

（2）河床演變：河床演變是水流與泥沙相互作用，產(chǎn)生河床沖淤變形的結(jié)果，是河流的自然屬性。在橋位選擇、橋孔設(shè)計(jì)、墩臺(tái)型式選擇以及調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇正確的方案，大部分問(wèn)題可以解決。對(duì)于一些難以預(yù)料的人為因素和自然條件變化，則進(jìn)一步分析后，采取相應(yīng)的調(diào)治和防護(hù)措施，以保證橋梁的安全。（3）橋墩、橋臺(tái)和調(diào)治構(gòu)造物的沖刷

橋梁墩臺(tái)的沖刷防護(hù)是抵御洪水破壞的最后一道防線。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于沖刷防護(hù)的研究已取得許多成果，工程上也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

沖刷防護(hù)應(yīng)遵循對(duì)洪水“順其性、挫其峰、分其勢(shì)、穩(wěn)其流”的原則。

調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)，應(yīng)遵循順應(yīng)水勢(shì)、因勢(shì)利導(dǎo)和因地制宜的原則。

防護(hù)材料及型式很多，如：漿砌塊（片）石、石籠、混凝土預(yù)制塊沉排、拋石、土工材料、各式擋土墻、丁壩及丁壩群、透水排樁、滯水壩等等。4、橋梁水毀的防治措施

1）增建水流調(diào)治構(gòu)造物防治橋梁水毀可根據(jù)河流的特點(diǎn)，分別情況，采取措施：

(1)穩(wěn)定、次穩(wěn)定河段穩(wěn)定、次穩(wěn)定河段上橋梁水毀防治措施，可根據(jù)橋下灘流、河床沖淤分布的實(shí)際需要以及水流流向等，分別情況加以選擇。(2)不穩(wěn)定河段

在不穩(wěn)定河段上橋梁水毀防治，可根據(jù)河岸條件、河床地貌以及橋孔位置等，分別情況采取措施。

2）橋梁墩臺(tái)的淺基防護(hù)橋梁墩臺(tái)應(yīng)具有足夠的埋置深度，使得在通過(guò)設(shè)計(jì)頻率洪水的時(shí)候仍能夠保持穩(wěn)定。橋梁淺基是指在通過(guò)設(shè)計(jì)流量的情況下，墩臺(tái)基礎(chǔ)處在最大沖刷線以上，或雖在最大沖刷線以下但不夠安全深度。橋梁淺基形成的主要原因有：（1）修建時(shí)標(biāo)準(zhǔn)低，質(zhì)量差，歷經(jīng)破壞后修復(fù)草率。（2）缺乏可靠的水文資料，水文計(jì)算粗糙，未能正確設(shè)置墩臺(tái)埋深。（3）調(diào)治結(jié)構(gòu)物的設(shè)置不當(dāng)，使按邊灘設(shè)計(jì)的橋墩變?yōu)橹鞑壑械臏\基墩。（4）改建橋臺(tái)錐坡或橋下便道時(shí)，過(guò)多壓縮過(guò)水?dāng)嗝娑龃罅撕哟驳臎_刷深度，使橋墩的埋深不足。橋梁淺基可能威脅到汛期的安全，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成橋梁被沖毀。橋梁淺基防護(hù)就是通過(guò)削弱水流的沖刷能力，提高基礎(chǔ)周圍河床的抗沖刷能力，或者采取加深基礎(chǔ)滿足安全深度等方法，來(lái)減小洪水時(shí)發(fā)生水毀的可能性。淺基防護(hù)的原則（1）淺基防護(hù)在允許的條件下應(yīng)以根治為原則，可采用永久或半永久的防護(hù)工程，以達(dá)到防治一處、消滅一處隱患的目的。（2）在方案的選擇上，應(yīng)以“因地制宜，就地取材、經(jīng)濟(jì)合理”為原則，既要考慮到當(dāng)年投資，又要考慮到防護(hù)工程的耐久性及長(zhǎng)期效益。（3）防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)以盡可能減少對(duì)河道的擠壓為原則，防護(hù)體的頂面標(biāo)高應(yīng)盡可能地降低。（4）應(yīng)按等強(qiáng)度防護(hù)原則考慮全橋（包括橋頭錐形護(hù)坡）的抗沖強(qiáng)度。（5）淺基防護(hù)原則上應(yīng)與河道整治相結(jié)合。類型適用范圍設(shè)置要求優(yōu)缺點(diǎn)整孔防護(hù)在全橋或數(shù)孔范圍內(nèi)設(shè)置整體防護(hù)山區(qū)及山前區(qū)的漂石及砂質(zhì)河床，或平原區(qū)砂質(zhì)河床集中沖刷不嚴(yán)重的河段，當(dāng)枯水期水深較淺，便于施工，橋梁孔徑較小，橋下凈空允許時(shí)整孔防護(hù)的頂面標(biāo)高力求降低，以盡量少影響排洪能力，但不必一定要求設(shè)置在一般沖刷線整體性強(qiáng)，抗沖能力大，且在一定程度上可防護(hù)一般沖刷；但若一旦發(fā)生缺口，則將產(chǎn)生集中沖刷造成拉溝的嚴(yán)重后果局部防護(hù)形式：1、平面防護(hù)2、立體防護(hù)3、臨時(shí)防護(hù)目的：在橋墩、臺(tái)周圍為防止水流局部沖刷而設(shè)置的防護(hù)措施平原區(qū)砂質(zhì)河床或山前區(qū)砂卵石河床，天然河床下切及一般沖刷較小，橋梁孔徑較大如將防護(hù)高程設(shè)置在一般沖刷線則較好，若設(shè)置較高，效果降低，被洪水沖毀的可能性增大較整孔防護(hù)壓縮橋下過(guò)水?dāng)嗝鏋樾\基防護(hù)的基本類型序號(hào)防護(hù)類型容許最大流速（m/s）序號(hào)防護(hù)類型容許最大流速（m/s）1混凝土護(hù)底，厚0.3-0.4m大于4.04料石護(hù)基2.5-3.52漿砌片石護(hù)底厚0.3m3.05鉛絲石籠護(hù)底護(hù)基2.5-3.5厚0.4m4.03鋼筋混凝土塊排護(hù)基3.5-4.56干砌片石2.0-3.0淺基常用防護(hù)類型及容許最大流速橋梁淺基的整孔防護(hù)

整孔防護(hù)時(shí)的具體尺寸計(jì)算包括：

（1）下游垂裙處的沖刷深度、埋置深度和下游防護(hù)長(zhǎng)度。

（2）墩前防護(hù)長(zhǎng)度。

（3）上游垂裙處的沖刷深度、埋置深度。

可參照相關(guān)的計(jì)算公式。

需要注意的是，整孔防護(hù)頂面標(biāo)高一般可設(shè)置在現(xiàn)有河床最底點(diǎn)高程處；防沖材料按流速大小采用漿砌片石或混凝土。類型適用范圍優(yōu)缺點(diǎn)漿砌片石（或混凝土）護(hù)底1、山區(qū)及山前區(qū)，漂石、卵石及砂質(zhì)河床（或平原區(qū)砂質(zhì)河床集中沖刷不嚴(yán)重的河流），枯水期水不深，便于施工，橋梁孔徑較小，橋下凈空允許，局部防護(hù)難以設(shè)置于一般沖刷線者2、當(dāng)最大流速小于或等于4m/s時(shí)采用漿砌片石，大于該數(shù)值時(shí)再進(jìn)行計(jì)算，采用其它方式3、是最為常用的一種整體防護(hù)形式1、整體性和抗沖能力強(qiáng)，使橋下沖刷均勻化，比干砌片石、石籠等的整孔防護(hù)耐久，易保養(yǎng)，效果好2、一般需圍堰抽水，造價(jià)高；在嚴(yán)寒地區(qū)可能造成基礎(chǔ)凍害攔砂壩橋下河道比降大、水流急的河段，或下游挖砂造成河床下切，當(dāng)河寬不大時(shí)，可在橋梁下游適當(dāng)位置設(shè)置攔砂壩效果較好，但對(duì)粉砂粘土河床，因表層凍結(jié)可導(dǎo)致底層細(xì)砂流失而導(dǎo)致失敗干砌片石護(hù)底流速較?。ㄆ骄魉?-3m/s）的間歇性河流造價(jià)比漿砌片石護(hù)底低，施工方便，但抗洪能力低，使用年限短，目前不提倡石籠護(hù)底平原河流砂質(zhì)河床，平均流速2.5-3.5m/s；對(duì)河床下切不大或一般沖刷較淺的河流較為適宜；山區(qū)大顆粒河床容易把石籠掏空導(dǎo)致翻卷，不宜采用與石籠護(hù)基基本相同，造價(jià)比漿砌片石低，在間歇性河流上不一定需抽水施工，但整體性較差，維修工作量大常見的整孔防護(hù)形式及其適用范圍橋墩附近水流結(jié)構(gòu)及沖刷現(xiàn)象示意圖以漿砌片石護(hù)底為例：漿砌片石護(hù)底是橋梁淺基整孔防護(hù)最常用的一種。

漿砌片石護(hù)底尺寸示意圖（單位：m）上游垂裙上游垂裙此類防護(hù)適用于山區(qū)及山前區(qū)，漂石、卵石及沙質(zhì)河床（或平原沙質(zhì)河床集中沖刷不嚴(yán)重的河流），枯水期水不深便于放工，梁跨較小，凈空允許，局部防護(hù)難以設(shè)置于一般沖刷線者。若防護(hù)頂面有條件設(shè)置于一般沖刷線，則采用局部防護(hù)即可，而不必采用整孔防護(hù)。當(dāng)流速v≤7m/s時(shí)，可采用漿砌片石護(hù)底；當(dāng)流速v＞7m/s時(shí)，宜采用混凝土護(hù)底。

此外，在天然河底下切或橋渡一般沖刷較大的河段上，或有潛流危害時(shí)，應(yīng)增加垂裙深度及強(qiáng)度；在嚴(yán)寒地區(qū)尚應(yīng)考慮護(hù)底受冰凍的危害；在穩(wěn)定河段上，為減少壅水、有利于農(nóng)田排灌以及減輕含堿河流的腐蝕作用，可將護(hù)底作成凹槽；下游錐形護(hù)坡的垂裙應(yīng)與漿砌片石護(hù)底下游垂裙做到等強(qiáng)度，以防止水流突破較弱部分，導(dǎo)致整個(gè)防護(hù)體的破壞。

當(dāng)橋下進(jìn)行整孔防護(hù)以后，改變了橋與水流原有的關(guān)系。橋渡沖刷性質(zhì)也就相應(yīng)發(fā)生明顯的變化。如果整孔防護(hù)設(shè)置合理，即可消除橋墩臺(tái)周圍的局部沖刷，并可在一定程度上防止橋下一般沖刷對(duì)墩臺(tái)基礎(chǔ)的危害。但水流仍具有較大動(dòng)能，勢(shì)必在防護(hù)體下游引起劇烈沖刷，使下游沖刷成為為主要矛盾。整孔防護(hù)下游垂裙后面沖刷坑的深度，與水流條件、河床泥沙（河床質(zhì)組成）以及整孔防護(hù)的平面尺寸、水流壓縮程度有關(guān)。

上述諸因素中，過(guò)橋水流的沖刷能力與河床泥沙的抗沖強(qiáng)度是下游沖刷最主要的因素；而整孔防護(hù)上下游沖刷深度則是確定整孔防護(hù)上下游平面尺寸與垂裙基礎(chǔ)深度的基本依據(jù)。

水流通過(guò)橋梁時(shí)，由于水流結(jié)構(gòu)的改變，使水流更為紊亂，形成極其復(fù)雜的旋渦，加之過(guò)橋水流速度的增加，致使整孔防護(hù)的下游形成強(qiáng)烈的沖刷，可能危及防護(hù)工程及橋梁墩臺(tái)的安全。因此，防護(hù)體下游端部（垂裙處）的安全是關(guān)鍵。

大量試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)表明，橋孔整體防護(hù)后，防護(hù)體上游端的沖刷是較輕微，下游端的沖刷相當(dāng)劇烈。甚至有些橋孔整體防護(hù)就是因?yàn)橄掠螞_刷嚴(yán)重導(dǎo)致防護(hù)工程沖毀。

橋梁淺基的局部防護(hù)

橋梁淺基局部防護(hù)是指在橋墩臺(tái)周圍為防止水流局部沖刷面設(shè)置的防護(hù)措施。

顯然，局部防護(hù)僅能防止水流局部沖刷而不能防止一般沖刷，因此，局部防護(hù)必須在一般沖刷已充分發(fā)展的基礎(chǔ)上才能獲得應(yīng)有的效果。也就是說(shuō)局部防護(hù)的頂面高程應(yīng)設(shè)置在一般沖刷線，才能獲得預(yù)期效果。反之，若局部防護(hù)頂面高程設(shè)置較高，則不僅減少過(guò)水?dāng)嗝?，從而增大一般沖刷，引起跨中拉溝的不利情況，同時(shí)由于橋墩附近阻水增大，局部沖刷也相應(yīng)增大，以致造成相反的效果。

局部防護(hù)原則上應(yīng)設(shè)置在一般沖刷線處，但是由此產(chǎn)生兩個(gè)基問(wèn)題：

（1）一般沖刷深度尚難以準(zhǔn)確計(jì)算，沖刷線不易劃準(zhǔn)。

（2）施工上存在較大困難。

另外，如果將局部防護(hù)布置得高于一般沖刷，則可能增大橋墩阻水面積并形成較強(qiáng)的渦流，導(dǎo)致局部沖刷加劇，而且橋下過(guò)流斷面減少后又會(huì)增大橋下的一般沖刷。

因而，局部防護(hù)的關(guān)鍵問(wèn)題是防護(hù)體頂面的標(biāo)高應(yīng)當(dāng)盡量接近一般沖刷線。

局部防護(hù)常用的辦法有：平面防護(hù)、立體防護(hù)和臨時(shí)性防護(hù)。

1）平面防護(hù)平面防護(hù)是指在墩臺(tái)周圍一定范圍內(nèi)的河床表面進(jìn)行的防護(hù)，它又可以分成兩種類型：柔性防護(hù)和剛性防護(hù)。依據(jù)各自的功能以及材料、形狀的不同，上述兩類防護(hù)有可以分為若干中種。類型功能防護(hù)體種類柔性防護(hù)可隨河床變形而自動(dòng)沉落以抵御沖刷的繼續(xù)發(fā)展1、石籠護(hù)基2、柴排護(hù)基3、混凝土塊排護(hù)基剛性防護(hù)憑借防護(hù)體自身剛度，防止在下臥層局部掏空時(shí)發(fā)生大量斷裂而導(dǎo)致的沖毀1、混凝土或鋼筋混凝土箍墩太基礎(chǔ)2、漿砌片石或鋼筋混凝土護(hù)基3、干砌片石護(hù)基4、混凝土塊或料石護(hù)基橋臺(tái)和橋墩護(hù)坦防護(hù)剖面圖a)橋墩護(hù)坦；b)橋臺(tái)護(hù)坦橋墩淺基的沖刷水泥混凝土板或混凝土預(yù)制塊防護(hù)馬蹄形大型鉛絲籠填石護(hù)墩石籠防護(hù)混凝土板防護(hù)塊、片石防護(hù)2）立體防護(hù)

立體防護(hù)因防護(hù)平面范圍小，一般壓縮橋下過(guò)水?dāng)嗝嬉残?，只要在施工條件允許的條件下，河床地質(zhì)能適應(yīng)，防護(hù)建筑物又能夠抵御墩、臺(tái)周圍因防護(hù)而加深的沖刷，就是一項(xiàng)合理可靠的防護(hù)辦法，但目前此類方法在公路工程上應(yīng)用較少，主要是經(jīng)濟(jì)因素和沖刷防護(hù)的理念不同。常見的防護(hù)類型如下表所示。種類適用范圍結(jié)構(gòu)要求板樁圍堰內(nèi)填片石河床地質(zhì)適合打樁，木板樁只能用于砂質(zhì)河床主要靠深入局部沖刷線以下的閉合樁群來(lái)防止基底掏空，所以板樁打入河床應(yīng)有足夠深度以抗御沖刷。木板樁頂應(yīng)在最低水位以下。樁圍幕壓漿鉆孔灌注鋼筋混凝土樁適用于粗顆粒河床的河流上；如巖層上覆蓋層淺，應(yīng)使樁尖嵌入巖層，適用于山區(qū)水流湍急的河流可用板樁和鉆孔樁（樁徑較?。龀擅荛]的圍幕，施工技術(shù)要求高，工期較長(zhǎng)。圍幕內(nèi)壓注水泥砂漿化學(xué)加固土體對(duì)于大孔隙土效果較好，細(xì)砂和粘土不適用將墩、臺(tái)周圍一定深度和一定平面范圍內(nèi)的河床土質(zhì)進(jìn)行化學(xué)加固的方法。優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)體可埋在一般沖刷線以下。應(yīng)根據(jù)不同的河床質(zhì)，采用不同的配合比的化學(xué)漿液（水泥、鋁酸鈉、水玻璃及其它化學(xué)材料）消能樁輔以消能盤流向穩(wěn)定，一般沖刷較小，局部沖刷較大，漂浮物不多的河段上的圓柱橋墩或與水流正交的其它橋墩消能樁是指墩前設(shè)立的以消弱水流沖刷能力，減少局部沖刷，起消能作用防護(hù)的樁。消能盤一般以樁支撐，消能盤頂面越低，防護(hù)效果越好，可見減小局部沖刷深度30%-60%。立體防護(hù)板樁墩頭防護(hù)板樁防護(hù)3）臨時(shí)防護(hù)

常用的方法有拋石、拋石籠，是汛期洪水沖刷已威脅到墩臺(tái)基礎(chǔ)安全時(shí)的搶險(xiǎn)方法，僅限于常年有水的河流，迫不得已時(shí)采用。

其防護(hù)效果取決于拋投體的重量和拋投位置的正確性。

拋投體的大小一般應(yīng)根據(jù)水流參數(shù)、墩形和拋投成垛的斜坡穩(wěn)定性來(lái)決定。大橋拋石防護(hù)中小橋拋石防護(hù)三、公路路基水毀的主要類型與防治對(duì)策

1、常見路基水毀的破壞形式及原因

1）山區(qū)公路中許多路段與河道并行，沿河路基常因河彎凹岸沖刷、頂沖與斜沖而發(fā)生坍塌或遭到破壞。

2）小橋涵被沖毀后，造成兩端路基水毀。

3）路面設(shè)計(jì)高程不夠，洪水漫溢路面，沖刷路面造成路面和路基水毀。

4）公路緊靠山邊，暴雨時(shí)水從山坡匯流而下，輕則沖刷路面，重則沖毀路基。

5）滑坡、崩塌體堵塞路基邊溝，使邊溝排水漫溢到路面上，沖毀路面和路基。

6）因小橋涵的位置設(shè)置不當(dāng)，或孔徑偏小，或被泥沙堵塞，不能順暢地排水與輸沙，造成洪水漫溢路面，沖毀路面和路基。

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

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(yàn)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，對(duì)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(wú)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(zhǎng)的距離。對(duì)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(duì)應(yīng)于進(jìn)彎后的環(huán)流逐漸發(fā)展加強(qiáng)和出彎后的衰減，相對(duì)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。河流彎道河床沖刷變形示意圖水流方向

等半徑連續(xù)彎道的輸沙帶兩個(gè)反向90°彎道的地形和中泓線人們往往根據(jù)工程實(shí)際的需要，對(duì)河灣凹岸進(jìn)行護(hù)岸、護(hù)腳，抑制水流對(duì)凹岸河床的沖刷。但經(jīng)過(guò)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(duì)于防護(hù)效果和防護(hù)工程自身的安全是至關(guān)重要的。彎道凹岸防護(hù)范圍

當(dāng)彎道中心角小于90時(shí)，凹岸的沖刷起點(diǎn)在彎頂附近；大于90時(shí)，起沖點(diǎn)往往在彎頂偏向上游，因此防護(hù)的起點(diǎn)可以取在彎頂向上游加一個(gè)安全長(zhǎng)度LA的位置，安全長(zhǎng)度小于等于一個(gè)河寬B，即LA≤B

。防護(hù)的終點(diǎn)，可以按試驗(yàn)資料分析得出的經(jīng)驗(yàn)值，出口直段防護(hù)長(zhǎng)度取為2B。多年的工程實(shí)踐表明，人們往往對(duì)彎道內(nèi)的防護(hù)較為重視，而對(duì)彎道出口下游直段的防護(hù)則認(rèn)識(shí)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(diǎn)、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(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和流動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的水力、水文計(jì)算，選擇合理的防護(hù)工程型式及相應(yīng)的尺寸。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(shí)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。沿河公路公路擋土墻水毀洪水位超過(guò)路面，縱向沖刷路面和路基，盡管一部分擋土墻完好，但路面和路基損毀。水上路面，對(duì)路肩和路基造成沖刷。沿河公路擋水墻沖毀后的路基水毀以及內(nèi)側(cè)邊溝的損毀、挖方邊坡的坍塌擋土墻的基礎(chǔ)部分損毀,水漫路面導(dǎo)致土路肩沖毀。擋土墻基礎(chǔ)為片石混凝土基礎(chǔ)，部分基礎(chǔ)放置于基巖上?；A(chǔ)局部淘空后，擋土墻未出現(xiàn)變形、下沉，但路基的沙礫填料被水淘走，出現(xiàn)三個(gè)漏斗。沿河公路路基擋土墻水毀導(dǎo)致路基沖毀沿河公路路基擋土墻基礎(chǔ)淘空，墻體開裂、變形、下沉，路基沉陷明顯。沿河公路路基的填方部分被洪水沖走，只留下基巖。強(qiáng)降雨時(shí)山區(qū)公路排水溝渠的水流具有很強(qiáng)的沖擊力,容易造成渠道和小橋涵進(jìn)出口的損壞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(duì)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；對(duì)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(duì)沿河路基的沖刷包括兩個(gè)方面：一是水流流過(guò)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(duì)邊坡坡腳的沖刷，因彎道、對(duì)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。

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(shí)，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，從而造成路基坍塌，出現(xiàn)路基缺口或半個(gè)以上路基被毀。在路基水毀中，這類水毀居多。

對(duì)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(guò)水面積外，還可抵抗水流的沖擊與沖刷。水流對(duì)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(wú)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(duì)防治公路水毀是十分重要的。

可見，對(duì)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(shí)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(duì)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。2）路基沖刷防護(hù)建筑物的重復(fù)水毀

每年汛期，全國(guó)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(shí)間、技術(shù)力量等），在設(shè)計(jì)、修建水毀防護(hù)工程時(shí)，往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，或者是工程施工質(zhì)量、時(shí)間及完善程度難以保證，或采用簡(jiǎn)單的工程恢復(fù)方法。導(dǎo)致有些防護(hù)工程遭到重復(fù)水毀，造成了沖了修、修了再?zèng)_的被動(dòng)的局面。

可見，在設(shè)計(jì)、修建水毀防護(hù)工程時(shí)，應(yīng)根據(jù)造成水毀的具體原因，有針對(duì)性的進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)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。

3）各種排水建筑物的設(shè)計(jì)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(gè)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?yàn)楦鞣N原因，一些山區(qū)公路的排水系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(shí)上游渠道匯集的地表水，沒(méi)有合適的出口，造成邊坡的集中沖刷，致使邊坡失穩(wěn)。

有時(shí)因排水溝渠自身穩(wěn)定性差，出現(xiàn)局部損壞而未及時(shí)修補(bǔ)，降雨時(shí)水流從損壞處流出，集中沖刷路基、邊坡，造成水毀。

因此，山區(qū)公路的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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。坡面排水系統(tǒng)坡面排水系統(tǒng)坡面排水系統(tǒng)排水溝渠的銜接與消能急流槽損壞造成集中沖刷黃土地區(qū)公路地表排水溝渠的損壞急流槽局部損壞，應(yīng)及時(shí)修復(fù)。否則，遭遇大洪水時(shí)將會(huì)造成嚴(yán)重后果黃土地區(qū)公路排水溝渠因滲漏、沖刷引起的破壞涵洞進(jìn)口處排水溝水毀導(dǎo)致路基損壞涵洞出口處急流槽損壞導(dǎo)致集中沖刷，形成落水洞排水溝水毀排水系統(tǒng)的損壞引起公路水毀排水系統(tǒng)損壞造成路基水毀黃土沖溝發(fā)生洪水，導(dǎo)致溝壁坍塌，使路基邊坡垮塌黃土地區(qū)公路急流槽出口的坍塌急流槽斷頭沖坑黃土地區(qū)高速公路涵洞出口未連接急流槽將水流送至路基范圍之外，引起路基破壞黃土高邊坡滑坡最下面的兩級(jí)邊坡為漿砌片石護(hù)面墻，上面各級(jí)為噴漿護(hù)面。邊溝被堵塞，造成水流漫溢路面排水系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)引起路基滑動(dòng)、下沉3、路基水毀的防治對(duì)策

路基應(yīng)該滿足穩(wěn)定性、強(qiáng)度和剛度等各項(xiàng)指標(biāo)的要求，確保公路正常、安全地使用。故對(duì)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)，使公路工程與環(huán)境成為一個(gè)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)。

沿河公路水毀主要類型一般情況下的防護(hù)與處理對(duì)策1、河灣凹岸的沖刷（包括股流彎曲對(duì)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(diǎn)、河流特征（如平面形態(tài)、河床質(zhì)組成等），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?shí)際情況選擇漿砌、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(duì)策

沿河公路水毀主要類型一般情況下的防護(hù)與處理對(duì)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(duì)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(duì)策

沿河公路水毀主要類型一般情況下的防護(hù)與處理對(duì)策3、洪水位過(guò)高，淹沒(méi)路面，水流縱向沖刷或急速退水沖刷因河流斷面過(guò)度壓縮、洪水位過(guò)高或設(shè)計(jì)水位偏低、路基設(shè)計(jì)高程偏低等原因，導(dǎo)致洪水期路面被淹沒(méi)。通常應(yīng)避免過(guò)分壓縮河道，對(duì)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(chǎng)；觀測(cè)、分析河道挖沙對(duì)河流水勢(shì)、河床變形的影響，及時(shí)對(duì)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(duì)策

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(guò)修建各種調(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(duì)河道水流改變較大，對(duì)上下游甚至對(duì)岸都有一定程度的影響。同時(shí)，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(guó)多采用砌石（石籠）丁壩、順壩、導(dǎo)流堤。發(fā)達(dá)國(guó)家因人工昂貴，多采用便于機(jī)械施工的拋石防護(hù)。

彎道上護(hù)坦沖刷防護(hù)試驗(yàn)丁壩群防護(hù)邊坡坡腳使用一段時(shí)間后，個(gè)別丁壩的混凝土罩面已沖毀，引起丁壩壩頭損壞丁壩對(duì)護(hù)坡與擋土墻坡腳的沖刷防護(hù)丁壩汛期的挑流護(hù)岸作用汛期丁壩對(duì)沿河公路的防護(hù)擋土墻基礎(chǔ)淘空迎水面沖刷導(dǎo)致丁壩傾覆、斷裂擋土墻配合護(hù)坦對(duì)沿河公路進(jìn)行沖刷防護(hù)護(hù)坦部分損壞護(hù)坦防護(hù)鐵絲石籠丁壩

需要強(qiáng)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(huì)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(shì)下，顯得更為重要。

目前，我國(guó)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（4-6m/s）或波浪較大及可能有流冰、漂浮物沖擊時(shí)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5-8m/s的水流速度，可承受更大的水流、流冰和漂浮物的沖擊。

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(lái)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(wèn)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(duì)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。但在實(shí)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(wú)法埋置在要求的深度，為保證護(hù)坡和擋土墻的安全，此時(shí)應(yīng)對(duì)其基腳進(jìn)行防護(hù)。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(jià)低、易施工等優(yōu)點(diǎn)。

護(hù)坦直接依附于路基本身，順?biāo)鞫荚O(shè)，對(duì)天然水流的干擾較小，對(duì)上、下游和對(duì)岸水流幾乎沒(méi)有影響。由于其對(duì)水流的作用特點(diǎn)，適用于對(duì)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。

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(guó)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(jiǎn)單有效的形式。其水流結(jié)構(gòu)如圖。設(shè)置護(hù)坦前后的凹岸沖刷深度變化示意圖護(hù)坦防護(hù)時(shí)凹岸的縱斷面圖山區(qū)公路河彎段沿河路基采用護(hù)坦進(jìn)行基腳沖刷防護(hù)沖刷深度的計(jì)算

主要是指對(duì)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(shí)，坡腳處的沖刷深度。這個(gè)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(jì)參數(shù)之一?？刹捎酶叨饨淌诟鶕?jù)試驗(yàn)資料結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料建立的公式，以及其它公式。

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(jì)算公式：

hmax=1.44h+0.298

對(duì)于有建筑物控制的河彎：

hmax=1.81h+0.976

由于上式是在凹岸為豎直邊坡條件下計(jì)算凹岸沖刷深度，當(dāng)邊坡坡度較緩時(shí)，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(lái)反映邊坡變緩時(shí)沖刷深度減小的特性。

則凹岸邊坡坡腳的最大沖刷水深為：

室內(nèi)試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與野外試驗(yàn)工程的調(diào)查資料均表明，對(duì)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(duì)沿河路基進(jìn)行有效防護(hù)時(shí)，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(jì)的主要參數(shù)有護(hù)坦的寬度、埋置深度和防護(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(guò)大，否則會(huì)增加施工難度、推遲護(hù)坦發(fā)揮防護(hù)作用的時(shí)間、降低防護(hù)效果。

護(hù)坦寬度bH的增大，對(duì)彎道凹岸最大沖刷深度的位置影響很小，但是對(duì)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??；當(dāng)彎道布設(shè)護(hù)坦時(shí)，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Ｗo(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:

護(hù)坦防護(hù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：

除了必須滿足護(hù)坦設(shè)計(jì)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，做漿要飽滿，板厚不小于0.8m；

高等級(jí)公路采用護(hù)坦防護(hù)時(shí)，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(duì)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(duì)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。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(guò)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?yōu)橛俜e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(duì)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(guò)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(zhǎng)丁壩。不管采用哪一種丁壩，它的作用都在于防止水流對(duì)路基的有害沖刷。對(duì)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(shí)，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(shí)會(huì)導(dǎo)致丁壩毀壞。因而，丁壩自身的安全就成為了一個(gè)突出的問(wèn)題。顯然，采用丁壩防護(hù)時(shí)需要考慮兩個(gè)方面的問(wèn)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(zhǎng)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(guò)壩頭基礎(chǔ)埋置深度時(shí)，壩頭會(huì)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(zhǎng)、壩高和壩位等有關(guān)。丁壩繞流的水流結(jié)構(gòu)長(zhǎng)安大學(xué)直道水槽試驗(yàn)丁壩群沖刷防護(hù)

丁壩的回流區(qū)長(zhǎng)度直接影響了丁壩的防護(hù)長(zhǎng)度。當(dāng)沿河公路路基采用丁壩進(jìn)行沖刷防護(hù)時(shí)，丁壩的防護(hù)長(zhǎng)度及群壩防護(hù)的合理壩間距，是防護(hù)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。對(duì)于順直河道中單個(gè)丁壩回流區(qū)長(zhǎng)度，竇國(guó)仁推導(dǎo)計(jì)算公式為：根據(jù)長(zhǎng)安大學(xué)的11場(chǎng)試驗(yàn)資料和南京水科院的31場(chǎng)試驗(yàn)資料，對(duì)上式進(jìn)行了驗(yàn)證，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值離差小于10%的占80%以上，可見公式與實(shí)際工程情況基本相符，其適用條件為順直河段的不淹沒(méi)丁壩。漫水丁壩在工程實(shí)際中，設(shè)計(jì)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(jì)洪水位時(shí)，水流不能從壩頂漫過(guò)，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(jì)成等于或高于設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，丁壩必然相對(duì)高大，工程數(shù)量很大，同時(shí)在多年常水位時(shí)，丁壩也不能充分發(fā)揮作用，在大洪水時(shí)還可能因阻水過(guò)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(jì)水位，這樣丁壩在洪水期就可能成為漫水丁壩，而且對(duì)于級(jí)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。

漫水頂壩平面和平軸環(huán)流示意圖

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(dòng)能則大大減小。試驗(yàn)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，在壩后較長(zhǎng)的距離內(nèi)（6～8LD），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Δh與平均水深h的比值Δh/h來(lái)反映丁壩壩頂高程變化時(shí)的漫水影響大小。不漫水丁壩，比值為零；比值為1時(shí)，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0～1之間。漫水高度對(duì)沖刷深度的影響漫水丁壩的過(guò)水?dāng)嗝骐S著漫水高度的增加,壩頭沖刷在減小

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(duì)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(duì)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(duì)水流干擾較大，水流較為紊亂，壩頭局部沖刷也較深。對(duì)漫水丁壩而言，情況將相反。丁壩上挑時(shí)，水流漫過(guò)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(guò)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(duì)丁壩的保護(hù)長(zhǎng)度（壩后回流區(qū)長(zhǎng)度）而言，下挑的回流區(qū)長(zhǎng)度較短，上挑和正挑的回流區(qū)長(zhǎng)度較長(zhǎng)。上挑或下挑漫水丁壩的不同漫流情況淹沒(méi)丁壩的旋渦體系

一般設(shè)計(jì)丁壩時(shí)，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(duì)山區(qū)公路沿河路基進(jìn)行丁壩沖刷防護(hù)時(shí)，丁壩不可能修筑得十分高大（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(jí)別洪水下，可能是不漫水丁壩，也可能是漫水丁壩，則會(huì)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。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(tái)，各國(guó)在這方面的研究較多。美國(guó)聯(lián)邦公路總署建議：當(dāng)LD＜25h時(shí)，當(dāng)LD≥25h時(shí)，式中：C為形狀系數(shù)，上下游和端部都帶邊坡時(shí)C=1.10；端部為豎直墻的橋臺(tái)C=2.5。

我國(guó)公路行業(yè)現(xiàn)行的丁壩沖刷深度計(jì)算公式，主要有：①《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)·路基》按有無(wú)泥沙進(jìn)入沖刷坑建立的公式；②蔣煥章研究員在“下降水流”假定下給出清水沖刷、動(dòng)床沖刷兩種情況下的丁壩局部沖刷深度公式；③高冬光等人根據(jù)丁壩平衡沖刷試驗(yàn)資料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料，通過(guò)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)。長(zhǎng)安大學(xué)高冬光等人通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外多家試驗(yàn)成果的比較，回歸計(jì)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

丁壩間距的確定

對(duì)于兩個(gè)或兩個(gè)以上的不漫水丁壩群，防護(hù)設(shè)計(jì)中需要確定合適的壩距。丁壩的間距與壩長(zhǎng)、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(zhǎng)的某一倍數(shù)的經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)度LD的1～4倍較為合適。英國(guó)工程界則認(rèn)為壩間距?。?～1.5）LD較好；美國(guó)取1.5LD；德國(guó)?。?～3）LD。日本工程界普遍采用：順直河段（1.7～2.3）LD，彎曲河段凹岸（1.4～1.8）LD。其中認(rèn)為在2～3范圍的幾乎占了一半；前蘇聯(lián)學(xué)者認(rèn)為，在直河段（2～3）LD，在彎曲段凹岸（1～2）LD。我國(guó)航道整治工程技術(shù)規(guī)范中要求丁壩間距：順直河段（1.2～2.5）LD，彎曲河段凹岸防護(hù)（0.8～2.0）LD。從經(jīng)驗(yàn)上確定的丁壩間距，由于其經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期工程實(shí)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(zhǎng)因素的丁壩間距顯得過(guò)于簡(jiǎn)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(zhǎng)度LH。我國(guó)的蔣煥章、竇國(guó)仁、謝葆玲、高冬光等人，從水力學(xué)基本方程出發(fā)對(duì)丁壩回流長(zhǎng)度均有不同程度的研究。竇國(guó)仁公式高冬光公式式中：K0=C02，C0為無(wú)量綱謝才系數(shù)。

壩距的改變對(duì)主回流交界線的影響示意圖

在多個(gè)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)和回流范圍較單壩復(fù)雜的多。不同的壩長(zhǎng)、不同的間距形成的各壩壩頭沖刷深度、壩后回流長(zhǎng)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)①1號(hào)壩長(zhǎng)LD1為下游各壩長(zhǎng)的一半，即LD1=0.5LD2=0.5LD3=……0.5LDn，2號(hào)壩與下游各壩等長(zhǎng)。1號(hào)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。②LH1為1號(hào)壩為單壩時(shí)的下游回流長(zhǎng)度，則S1,2=S2,3=……Sn-1,n=0.8LH1，即壩距均為0.8LH1。③1號(hào)壩頭沖刷深度取其單壩時(shí)沖刷深度的0.82倍，即=0.82；2號(hào)壩=0.6；3號(hào)及下游各壩的沖刷深度取2號(hào)壩為單壩時(shí)的0.4倍。④計(jì)算丁壩群防護(hù)長(zhǎng)度L時(shí)，為1號(hào)壩上游的回流長(zhǎng)度LHS1、各壩間距與最后丁壩下游回流長(zhǎng)度的LHn，三者之和。（2）彎曲河段的丁壩群防護(hù)

由于彎道水流特點(diǎn)以及凹岸曲線形狀的影響，凹岸丁壩下游回流區(qū)長(zhǎng)度較直段時(shí)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(shuō)明的是，上述計(jì)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。凹岸丁壩群的布設(shè)（XG法）凹岸丁壩群的布設(shè)（FHWA法）順直河道的群壩防護(hù)使用丁壩防護(hù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題丁壩作為一種導(dǎo)流、挑流構(gòu)造物，其在對(duì)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(wèn)題。（1）丁壩的設(shè)計(jì)應(yīng)該對(duì)沿河公路路基進(jìn)行有效防護(hù)，同時(shí)不應(yīng)過(guò)大擠占河道過(guò)水面積。布設(shè)不漫水丁壩時(shí)應(yīng)以短丁壩為主，壩長(zhǎng)不宜超過(guò)河寬的15%；對(duì)于漫水丁壩則可略微增大，但也不