第四章 防 护 工 程

　　
第一节  概 述

　　水利工程的防护包含多方面的内容，概而言之，凡是防止水流或其他外界作用的有害影响，保护结构物或天然河岸不受破坏而采取的各种工程措施都属于防护工程的范畴。本章仅就应用土工合成材料防止水流和波浪对堤岸基土的冲蚀以及防治基土的冻胀对建筑物的破坏两方面加以论述。

　　一、堤岸防护

　　江河湖海岸坡和堤防岸坡的防护主要是防止水流和波浪对岸坡基土的冲蚀和淘刷造成的侵蚀、塌岸等现象。堤岸防护应根据防洪规划和河流治导线的要求，并按因势利导的原则，根据具体条件确定工程布局、形式和适宜的材料。

　　护岸工程一般是布设在受水流冲刷严重的险工险段，其长度一般应从开始塌岸处至塌岸终止点，并加一定的安全长度。坡式护岸工程一般以枯水位为界分为两部分，枯水位以上称护坡工程，以下称护脚工程。枯水位的标准通常取多年平均最低水位。护岸工程的原则是先护脚后护坡。

　　堤岸护坡工程的形式一般可分为以下几种：①坡式护岸，或称平顺护岸，即顺岸坡及坡脚一定范围内覆盖抗冲材料，这种护岸形式对河床边界条件改变和对近岸水流条件的影响均较小，是一种较常采用的形式；②坝式护岸，即修建丁坝，顺坝将水流挑离堤岸，以防止水流、波浪或潮汐对堤岸边坡的冲刷，这种形式多用于游荡性河流的护岸；②墙式护岸，即顺堤岸修筑竖直陡坡式挡墙，这种形式多用于城区河流或海岸防护；④复合形式护岸，如护岸与丁坝、墙式与坡式、打桩等相结合的形式。本章主要介绍土工合成材料在前两种护岸形式中的应用技术，土工合成材料在墙式护岸中的应用可参阅土工合成材料加筋挡墙和墙后排水等有关章节。

　　江、河、湖、海堤岸护坡的传统结构形式有砌石护坡、堆石护坡、现浇或预制混凝土板护坡等，并在其下设置砂砾石垫层。

　　堤岸和闸坝底脚冲蚀的防护，几百年来的传统方法是采用梢料、竹、木等材料作成的埽枕、柴排、抛石、铁丝石笼、打木桩等。这些材料护底(脚)的主要不足之处是无反滤保护层或反滤效果差，以及块体间无整体连结，因而，水流仍常常淘刷基土，甚至出现跑坝或破堤的险情。此外，这些材料用量大，料源日益紧缺，难以满足工程需求，也使工程造价提高。

　　土工合成材料的出现为堤岸的防护开辟了一条新的途径。这种材料用于江河岸坡和闸坝底脚防护具有如下的突出优点：

　　(1) 土工织物具有良好的透水保土性能，从而有效地保护基土不被冲刷，保证了护底工程的稳定性和可靠性。

　　(2) 土工织物具有良好的整体性、强度和变形能力，因而可以适应地形的变化，而且可以做成足够大尺寸的沉排，加速护岸工程建设的进程。

　　(3) 质量轻、运输和施工简便，可以根据具体条件采取水上、水下、冰上、冰下或旱地施工。

　　(4) 造价低，一般可比传统柴排节省工程费用l/4～1/3或更多，还可解决梢料一类原材料的短缺问题和保护生态环境。

　　(5) 延长工程使用寿命，大大节省维修工程量和费用。

　　二、冻胀防治

　　在我国东北、西北和华北广大的季节性冻土地区，由于地基土冻结过程中的冻胀产生的冻胀力作用，使许多水工建筑物遭到破坏，例如涵闸上抬和开裂、桥梁和渡槽桩基的冻拔、挡墙被推移、护坡和渠道衬砌体的隆起和裂缝等现象相当普遍。

　　形成土冻胀的基本因素是负温、土质和水分。三者缺一不可，就是说，只要消除或削弱其中的任何一种因素，即可防止或减轻土的冻胀作用。土工合成材料中的硬质聚苯乙烯泡沫塑料板具有质量轻、强度高、吸水性低、隔热性能好、运输和施工方便等优点。国外如日本、加拿大等国家已较早用作水工结构的保温防冻层，我国黑龙江、山东、山西、宁夏和其他一些地区亦已开始用于涵闸、挡墙和渠道衬砌等工程中作为防止或减轻地基土冻结和冻胀的一种保温措施。