目前国内在江河岸坡和丁坝护底或护脚(根
(1) 土工织物软体排。
(2) 土工织物土枕(袋
(3) 土工合成材料石笼。
在施工方式上有旱地施工、水上施工、水下施工和冰上施工等。不同的施工方式有各自不同的施工方法和要求。
一、土工织物软体排设计
(一) 软体排设计的内容和基本资料
(1) 根据SL/T225—
(2) 设计所需的基本资料有河势及其变化,深泓线的位置;防护区域的地形,特别是水下地形图;防护区域的纵、横断面图;岸坡及河床土的物理力学性质;河流流速、流量、水深、水位等。
(3) 软体排应进行下列验算:抗浮稳定;排体边缘抗冲刷稳定;抗滑稳定;软体排需要的压载量等。
(二) 软件排的结构形式
土工织物软体排是以土工织物为基本材料作成大片排体形式的防冲护底结构。所用的土工织物大多是织造土工织物。目前所用的软体排主要可分为如下两类:
1.压载软体排
这种软体排是用土工织物缝接成一定尺寸的排布,在排布上加一定的压重形成的一种防冲结构。根据被保护基土的颗粒组成、土工织物的孔径大小、抗拉强度以及受力的大小,徘布可以采用单层、双层、单层加网绳或双层加网绳。压载材料和形式有块石、土枕、土袋、铁丝石笼、联锁混凝土板块、土工网格石笼、石笼网格充填土袋混合压载等。这种软体排是目前国内应用最广的土工合成材料护底结构形式。
根据压载方式的不同,还可将压载大致分为散抛压载软体排和整体压载软体排。前者是将排布沉入水中,然后抛填块石或混凝土压载;后者是压载与排布形成一体,整体沉放。由于排布轻,在水流中沉放和准确就位有一定困难,特别是水深流急的情况下,根据现有施工经验,散抛压载软体排宜在静水或流速较缓,水深不很大,同时水下边坡缓于
2.充砂软体排
充砂软体排是以织造土工织物为基本材料制成袋体充填砂土形成的大片防冲排体。目前国内使用的充砂软体排的基本形式有两种:一种是用两层织造土工织物按一定的间距缝合形成相互成排的模袋,通过每个模袋预留灌砂口灌人砂土;另一种是织造土工织物缝制成长条形封底的管袋,再将管袋并排与大片织造土工织物连结成一体,然后从袋口灌入砂土。这种充砂软体排模袋制作简便,砂土充填可实现机械化,可利用排体的自重沉放,无需另加压载,而且充灌材料可充分利用河滩地的砂土。但在通航河道,特别是码头附近有船只抛锚停靠,以及有流冰撞击和其他尖刺物作用等地段不应采用。
国外如荷兰在东席尔德闸墩保护中曾用4层织造土工织物充砂石反滤料做成软体排。
(三) 土工织物与网绳的选择
制作软体排的排布一般采用聚丙烯织造土工织物。排布应具有较高的强度、耐久性、一定的变形能力和满足透水保土的孔径。
软体排的土工织物排布的主要功能是保土和排水,即在铺设软体排后被保护的河床基土不再被冲蚀,而土中的水分又能排出,因此要有适宜的孔径。由于在软体排护底的条件下,水流与土工织物平行,而且在排布上又有一定厚度的压载,从而水流对河床基土的冲刷作用将大大减弱。因此,对排布孔径的要求不像一般反滤用途中所要求的那样严格。根据辽河护岸中所做的现场试验,护底软体排土工织物的孔径可考虑如下取值:
O90≤5d90(砂性土) | (4-13) |
090≤10d90。(粘性土) | (4-14) |
土工织物的渗透系数一般大于1×10-2cm/s,可以满足透水性要求。
排布的强度要求主要取决于施工时所受的拉力。软体排的形式不同和施工方法不同,排布承受的拉力亦不同。例如,在旱地施工和压载具有整体性
T≥Fs(h1G1+h2G2)/ι | (4-15) |
式中:T为织造土工织物的抗拉强度,
由于施工中除自重产生的拉力外,还可能有水流和不均匀受力等作用,在沉排正常运行中也可能因局部冲刷变形产生局部集中拉力,因此,排布材料应选择强度较高和抗老化的产品,这也有利于延长工程的使用寿命。为适应施工和运行过程中排体的变形,排布材料伸长率宜大于
为加强排布承受拉力的能力,压载软体排的排布一般在一侧或两侧设置加筋网绳。筋绳的间距在顺水流方向一般可取
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(四) 排体宽度和长度的确定
排宽是指沿防护线方向的宽度。无论是哪种软体排,其总宽度都等于防护范围。由于河岸险工段的长度往往很大,因此,沉排常常分成多块,需要确定单块排体的适宜宽度。
单块排体的宽度大小与水流条件、施工方法、排体质量、设备等有关。排体宽度大,则排间搭接少,可以省料和加快施工速度,但施工较复杂,所需施工设备亦较多,反之则搭接多,费料,沉排整体性较差,施工时间亦长。因此,单块排体宽度应根据具体条件确定。冰上和滩地施工时,排宽可以大至数百米;在动水中施工的单块排宽则小些,一般在
(1) 主流靠近岸边时,按深泓线以上的坡面长度计算。
(2) 河床不固定时,按冲刷坑底以上的坡面长度计算,同时应满足河床发生最大冲刷时,排体下沉后仍保持
排长的计算式为:
L=L1+aL2+L3 | (4-16) |
| (4-17) |
式中:L为排体长度,m;上
当采取水上或水下展铺排布再补抛压载的施工方法时,水下排布的长宽尺寸除地形条件外,还应考虑沉放过程中水流的冲斜,褶皱等因素,适当增加排布的尺寸,以保证最终形成的排体满足设计要求。
丁坝的排长包括自坝脚至伸入河中末端的长度和压入坝底(或坝脚至坝坡固定点
(五) 冲刷深度计算
冲刷深度与水流和河床土质等条件有关,计算公式较多,应根据具体情况选择。一般可按以下方法进行。
1.顺坝和平顺护岸
当水流平行岸坡时,冲刷深度为:
| (4-18) |
式中:hB为从水面算起的局部冲刷深度,
当水流斜冲岸坡时:
| (4-19) |
式中: △hB为从河底算起的局部冲刷深度,
表4-9 | 粘 性 土 的 当 量 粒径 d 值 |
土的密实度 | 孔隙比 | 干容重,γd | 当量粒径d(cm) | ||
粘土、重粘壤土 | 轻粘壤土 | 黄土 | |||
不密实 | 0.9~1.2 | 1.2 | 1.0 | 0.5 | 0.5 |
中待密实 | 0.6~0.9 | 1.2~1.6 | 4.0 | 2.0 | 2.0 |
密实 | 0.3~0.6 | 1.6~2.0 | 8.0 | 8.0 | 3.0 |
很密实 | 0.2~0.3 | 2.0~1.5 | 10.0 | 10.0 | 6.0 |
对于滩地河床,Vj可按下式计算:
Vl=(Q1/B1H1)/(2β/1+β) | (4-20) |
式中: Bl为河滩宽度,从河槽边缘至坡脚的距离,
表4-10 | 水 流 流 速 不 均 匀 系 数 β 值 |
a(°) | ≤15 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
β | 1.00 | 1.25 | 1.50 | 1.75 | 2.00 | 2.25 | 2.50 | 2.75 | 3.00 |
对无滩地河床,Vj可按下式计算:
Vj=Q/ω-ωp | (4-21) |
式中:Q为设计流量,m3/s;ω为原河道过水断面面积,
2.非淹没丁坝
冲刷深度为:
△h=27K1K2tg[(a/2)01·(V2/g)]-30d | (4-22) |
| (4-23) |
K2=e-0.2m | (4-24) |
式中: V为了坝前水流的行近流速,
当河床砂粒较细时,可按下式计算:
| (4-25) |
式中:hB为从水面算起的局部冲刷深度,
(六) 压载
充砂式软体排以充入袋体中的砂土质量作为压重维持排体的稳定,无需外加压重。压载式土工织物软体沉排的压重目前有如下几种:
(1) 块石和混凝土块散抛压载。这两种压载不应有尖角,以免刺坏排布。
(2) 土袋、土枕。土袋用织造土工织物缝制而成,长度一般在
土枕亦称长管袋,是用织造土工织物制成的长条形管袋。土枕尺寸根据具体情况和用途确定,一般为直径
(3)石笼。石笼是用铁丝或土工合成材料
土工合成材料石笼所用的土工格栅、土工网材料根据所要求的网眼和强度选择,可制成圆形
(4)石笼土枕组合压载。石笼土枕组合压载是在纵横向用石笼做成框格,框格内充填土枕或土袋,如图
(5)联锁板块。这种压载是将预制的混凝土块用连接钢环和图
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铰链联锁板软体排的组装可预先组合成一定面积的排片,再运到现场沉放,也可在现场逐块组装。前者要求有大型起吊设备。
软体排压载的大小与波浪、水流流速和施工等条件有关。在波浪作用下,设计枯水位以下
| (4-26) |
| (4-27) |
式中:d为按球形折算的块石直径,
散抛土枕(袋)压重可按下式计算:
Px≥FsF | (4-28) |
| (4-29) |
Vy=(y/H)n·Vs | (4-30) |
式中:Px为水流对
(七) 软体排的稳定性计算 顺坡抗滑稳定当不计排首锚固力时,可按图4-18用下式验算:
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式中:ιs为斜坡长度,
排体边缘抗冲刷稳定校核可按下式进行:
| (4-32) |
γp′=(γm-γω)/γω | (4-33) |
V〈Vcr | (4-34) |
式中:V为排体上的流速,m/s;










