任务二 防护工程

一、防护堤

1.防护堤线路的选择

防护堤线路的选择应注意以下几点：

（1）防护堤应选择在层次单一、土质坚实的河岸上，尽量避开易液化的粉细砂地基和淤泥地带，以保证地基的稳定性。当河岸有可能产生冲刷时，应尽量选择在河岸稳定边线以外。

（2）防护堤的线路应尽量布置在河岸地势较高的地方，以减小防护堤的高度，同时线路也应尽量顺直，以缩短防护堤的长度，减小防护堤的工程量。此外，还应考虑到能够就地取材，便于施工。

（3）防护堤的线路不应顶冲迎流，同时防护堤的修建也不应使河道过水断面缩窄，影响河道的行洪。

（4）防护堤的线路应尽量少占农田和拆迁民房，并应考虑到汛期防洪抢险的交通要求和对外联系。

（5）防护堤与所防护的城镇边沿之间应有足够宽阔的空地，以便于布置排水设施和防护堤的施工及养护管理。

（6）当防护堤同时作为交通道路时，防护堤转折处的弯曲半径应根据堤高及道路等级要求确定。

（7）防护堤线路的选择最终应根据技术经济比较后确定。

2.防护堤的类型

防护堤通常都采用土料建造，其类型有均质防护堤，斜墙式防护堤和心墙式防护堤等三种，其中最常采用的是均质土料防护堤。

均质防护堤是由单一的同一种土料修建的，这种形式的防护堤结构简单，施工方便，如果筑堤地点附近有足够的适宜土料，则常采用这种类型的防护堤。

斜墙式防护堤的上游面(迎水面)是用透水性较小的土料填筑的，以防堤身渗水，称为防渗斜墙，堤身的其余部分则用透水性较大的土料(如砂、砂砾石、砾卵石等)填筑。

心墙式防护堤的堤身中部是用透水性较小的土料填筑的，起到防渗的作用，称为防渗心墙，堤身的其余部分则用透水性较大的土料填筑。

防护堤的类型应根据地形、地质条件，筑堤材料的性质、储量和运距，气候条件和施工条件来进行综合分析和比较，初步选择防护堤的型式，拟定断面轮廓，然后进一步分析比较工程量、造价、工期，根据技术上可靠，经济上合理的原则，最后选定防护堤的类型。

3.筑堤的土料

筑堤土料应该就地取材，便于施工，而且不易受冲刷和产生开裂，同时土料的抗渗性能和密实性能也都比较好。

1)均质防护堤

2)斜墙和心墙

3)石料

4.防护堤的断面尺寸

(1)防护堤的高度

防护堤堤顶高程的设计与土石坝基本相同，即防护堤的堤顶在河道洪水位以上的超高用式(3-7)计算，即

                                           （3-7）

式中：d----防护堤堤顶在河道设计最高洪水位以上的超高(m)；

      e--—防护堤前因风而引起的水面壅高(m)；

    --—风浪在防护堤堤坡上的爬高(m)；

    A——安全加高(m)，根据防护堤的材料和等级采用不小于表3-4中所列之值。

(2)防护堤堤顶宽度

防护堤的堤顶宽度决定于交通要求和防汛要求，当堤顶作为交通道路时，堤顶宽度应满足相应等级公路的有关规定。如无交通要求，仅为防汛和检修需要，则堤顶宽度应根据防护堤的级别和重要性而定，级别高和较重要的防护堤，堤顶宽度应略大一些，其他防护堤的堤顶宽度可略小一些，但最小顶宽一般不小于3.0m。黄河大堤兼作交通道路，并且在防汛时有运土和储备土料的要求，堤顶宽度为7～10m；荆江大堤的堤顶宽度则为7.5～10m。

为了排除降雨时堤顶上的雨水，堤顶应做成向一侧倾斜或向两侧倾斜，使堤顶表面具有2％～3％的横向坡度。

(3)防护堤的边坡坡度

防护堤的边坡坡度决定于防护堤的高度、防护堤的形式、筑堤的材料和运用的条件，通常根据上述条件初步选定防护堤的边坡坡度后，还要根据稳定性计算、渗透计算和技术经济分析才能最后确定。

一般防护堤的边坡坡度迎水坡比背水坡要缓，这是由于迎水坡经常淹没在水中，处于饱和状态，并遭受河道水位变化和风浪的作用，稳定性较差的缘故。但当防护堤背水坡坡脚处不设排水时，则背水坡的坡度应更缓一些。

防护堤的断面形状基本上是一个梯形，当堤身高度不大时，迎水坡和背水坡通常都采用单一的坡度；当防护堤的高度较大时，沿堤高可采用不同的坡度，顶部坡度略陡，下部逐步放缓。考虑到交通、检修、防汛、施工、稳定和渗流的特殊需要，在防护堤的下游边坡上可增设马道(戗道、戗台)，马道的宽度一般为2.０～3.０m。在堤坡的变坡处，一般都设有马道。

5.防护堤边坡的护坡

为了防止风、风浪、冰、雨水、温度变化和河道中水位变化等因素对防护堤边坡的影响，防护堤的迎水坡和背水坡应进行护坡。

常用的护坡型式有以下几种：

(1)草皮护坡。

(2)植物护坡。

(3)砖护坡。

(4)编柳填石护坡。

(5)石笼护坡。

(6)堆石及砌石护坡。

(7)混凝土护坡。

6.堤坝及其地基的渗流破坏

(1)防止渗透破坏的措施

由于产生管涌和流土的条件主要是渗流坡降和土的颗粒组成，故防止渗透破坏的措施如下：

(1)在堤坝内设置防渗体(如黏土斜墙、心墙)，在地基内设置防渗墙、截水墙，以降低渗流坡降。

(2)在可能发生管涌的地段设置反滤排水，在可能发生流土的地段设置反滤盖重。

(2)反滤层设计

1)反滤层的要求

反滤层应满足下列要求：

a被保护的土粒不得随渗水穿越反滤层；

b允许随渗水被带走的细小颗粒(一般指粒径d<O.1mm的颗粒)，应能自由通过反滤层，而不致被截留在反滤层内，造成反滤层堵塞；

c在相邻的两层反滤层之间，颗粒较小一层中的土颗粒不得穿越颗粒较大一层的孔隙；

d反滤层中各层的颗粒在层内不得产生相互移动；

e反滤层应始终保持良好的透水性、稳定性和耐久性。

2)反滤层的设计

a滤层级配的选择

为了满足上述反滤层的要求，反滤层相邻两层之间的颗粒级配应符合下列条件：

式中D₁₅——相邻两层反滤层中颗粒较大一层内相应于颗粒含量为15%的粒径，mm；

d₈₅——相邻两层反滤层中颗粒较小一层内相应于颗粒含量为85％的粒径，mm；

d₁₅——相邻两层反滤层中颗粒较小一层内相应于颗粒含量为15％的粒径，mm。

b反滤层的层数

反滤层一般为2～3层。如被保护土为黏性土，反滤层可采用2层；如被保护土为非黏性土，则反滤层可采用3层。

c反滤盖重的厚度

式中：t——反滤盖重的厚度，m；

ｋ——安全系数，可采用1.3～1.5；

γｗ——冰的容重，kN／m³；

ｈ——表土层顶面和底面的水头差，m；

γ_１——表土层的土颗粒容重，kN／m³；

n_１——表土层的孔隙率；

t_１——表土层的厚度，m；

γ——反滤盖重的颗粒容重，kN／m³；

ｎ——反滤盖重的孔隙率。

二、防洪墙

(1)重力式墙，通常用浆砌石或混凝土建筑，墙的迎水面为竖直面，背水面为倾斜面。但有时为了反射冲击墙面的波浪，也可将迎水面做成曲线形。

(2)悬臂式墙,通常用钢筋混凝土建筑，墙的迎水面一般为竖直面。

(3)扶壁式墙，即在悬臂式墙的背水面每隔一定距离增设一道扶壁（支墩)，以支撑墙面。扶壁式墙通常也是用钢筋混凝土建筑，适用于墙体较高的情况。

为了增加墙体的稳定，在墙的迎水面可设置水平趾板。为了防止墙底受到风浪淘刷，在悬臂式和扶壁式防洪墙迎水面水平趾板的端部可增设垂直齿墙。为了防止防洪墙因温度变化和沉陷影响而产生裂缝，沿防洪墙长度方向每隔15～20m应设一道伸缩缝，缝内应设止水，以防漏水。

除了上述三种基本型式之外，还可采用下列型式的防洪墙：

(1)干砌块石防洪墙。防洪墙的迎水面采用厚度为0.8～2.0m的干砌石层，背水面填土，干砌石层的顶部应高于河道的最高洪水位，其底部应伸入河底以下，以防淘刷。

(2)桩基式防洪墙。当地基为软土，承载力较低时，可将防洪墙修建在桩基上，防洪墙的下部用浆砌石建筑，上部用混凝土建筑，迎水面做成曲线形，以反射冲击墙面的波浪。桩基承台的下面设有排水垫层，墙体内还设有排水孔，以平衡墙体前后的水压力。

(3)阶梯形护岸防洪墙。当河岸较高，上部受风浪冲刷，下部受主流顶冲时，则可采用阶梯形护岸防洪墙，其顶部为防洪墙，中部为砌石护坡，下部则采用抛石、石笼固脚。