防護的方案除了采用柔性加固結構物(如:拋石或堆石、鐵絲石籠等)和剛性加固結構物(如:漿砌護坦、漿砌阻水堤等)外,常常與各種型式的丁壩、護坦、阻水堤、潛壩(這里是指漫水丁壩的壩頂面高程等于或低于天然床面的平均高程,丁壩建筑高度不大,埋于床面之下的情況)與護坡、格賓網箱擋土墻相配合使用。
對于具體防護方案的采用,應通過現場調查、分析,利用科學技術,以“因勢利導和因地制宜”的原則,使采用的防護工程既經濟又有效。
現將現行的各種型式防護工程的配合應用和防護效果介紹出來,以供公路施工管理及養護人員參考選用。
護坦坡腳式護坡根據西安公路交通大學“八五”行業聯合科技攻關項目———山區公路路基排水和水毀防治技術研究成果表明:在修建了埋置于床面以下的護坦后,沿凹岸壁面向下游床面發展的螺旋流,到達床面后,帶走坡腳泥沙,形成沖溝,使水深增大,流速減緩,當水流遇到護坦頂面后,被迫改變流向,變成沿護坦頂面水平地向斜前方流動的水流。
當這種沿護坦頂面向下游偏凸岸方向流動的水平流到達護坦垂裙后,進入沙質或卵石床面。
在垂裙與散粒體(沙質、卵石等)床面分界處,因水平流動引起次生的水平軸旋渦體系,形成床面上沿護坦垂裙的沖溝。
如圖1。
護坦防護坡腳的機理是由三方面組成:a1螺旋流首先沖走護坦頂面以上土層,增大了斷面,消耗了一部分功能;b1在護坦頂面迫使沿凹岸向前下方的螺旋流,改變為水平流動;c1護坦頂面水平流動,在整個護坦(垂裙)與散粒體床面分界處誘導形成的次生平軸旋渦體系,引起護坦邊緣的沖刷。
次生旋渦的沖刷較凹岸螺旋流的直接沖刷大為減弱。
因此,由于設置護坦改變了水流結構,使彎道橫斷面河床變形(凹岸沖刷和凸岸淤積)變得平緩了。
護坦坡腳式護坡適應于寬淺穩定性河段的凹岸防護。
由于河床寬淺,采用較大邊坡坡度的護坡可折減河床的沖刷深度,再配以護坦對護坡坡腳進行防護,更有效地減少基礎埋置深度,減少基礎圬工體積和挖基土方量,節約工程投資。
例如[1]:312國道,K1346+960至K1347+025,河彎凹岸長65m,沿丹江。
路基坡腳為較軟的土夾礫石,洪水作用使坡腳不斷侵蝕,危及路基安全,原曾修筑兩個鉛絲籠丁壩進行保護,效果不佳,急需另做防護工程。
該處路基邊坡在1∶117至1∶213之間,且修擋土墻填方較大,確定采用垂直厚度40cm的5#漿砌片石護坡并以護坦進行坡腳防護。
護坡采用1∶115的坡度。
該防護工程由商洛總段于1994年修建,至今使用效果良好。
護坦坡腳式格賓網箱擋墻對峽谷性河段的凹岸防護十分有效。
由于河谷狹窄,水流湍急,為減小對河床的壓縮以及對水流的干擾,宜采用基礎部分為護坦式基腳,上部結構為普通擋土墻的防護型式。
護坦具有輕型、淺基、經濟、安全和便于施工的特點,對整體水流干擾小,對各種河床的適應性很強。
護坦頂面必須設置在河床面(天然集中沖刷最深處)以下,通常取床面以下1~2m;寬度為2~3m。
護坦、潛壩怎樣配合護坡和格賓網箱擋土墻進行河岸防護工程中在沖刷嚴重河段可將護坦與潛壩配合使用來防護護坡和格賓網箱擋土墻的基腳沖刷。