路基冲刷防护

1、路基冲刷防护第一节概述一、冲刷作用的形成条件 沿河及水库地区铁路由于地形地质条件及工程设置要求的限制，大多依山傍水顺着河谷或水 库岸边行进。此时滨河路基、河滩路基及水库地区路基往往由于侵占河床、压 缩过水面积或阻挡 水流， 改变水流方向和速度，从而形成水流对河床、岸坡或建筑物根底的经常或周期性冲刷作用，影响路基的稳定与平安。、冲刷防护原理 本章所述的冲刷防护，专指河道、水库水流的冲刷防护，不包含雨水等漫流表水对坡面的冲 刷防护，此局部内容列入第六章“路基坡面防护中。冲刷防护的原理就是根据水流的动水压力、波浪和壅水高及冲刷作用等水流特性，结合线路 位置 及地形地质因素，设置合理、适宜及足够巩固的

2、冲刷防护工程，使其满足适应水流性质和抵 抗水流的破 坏作用的要求，防止岸坡及根底因冲刷作用而失稳，从而确保线路路基的稳定和运营 平安。第二节设计原那么、冲刷防护工程类型的选择原那么路基冲刷防护工程，一般分为直接防护、间接防护和改移河道三种类型。设计时应根据以下原那么选用适当的类型。(一) 直接防护 在宽阔的河滩、凸岸、台地边缘及流速不大，流向与河岸接近平行等水流冲刷作用 较弱的地 段或山区河谷狭窄，以下蚀为主的V形河谷地段，应优先考虑设置直接防护。防护工点的范围应根据最不利水位时水流的趋势来决定，要包括所有可能受水流冲刷的地段。工点两端均应有足够的长度嵌入稳定的河岸或路基边坡内，并与河流上下游

3、建筑物平顺衔接，防止恶化水流条件。路堤边坡与河岸岸坡的冲刷防护工程类型及其适用条件，根据表7 1采用。冲刷防护工程常用类型及适用条件表7 1防护类型结构形式适用条件考前须知容许流速(m/s )水流方向，河道地貌等植物防护铺草皮1.21.8水流方向与线路近乎平行； 不受各种 洪水主流冲刷的浅滩地段路堤边坡防 护种植防水林，挂柳有浅滩地段的河岸冲刷防护干砌片石护坡单层厚0.250.35m ;双层厚: 上层0.250.35m，下层 0.25m23水流方向较平顺的河岸滩地边缘； 不 受主流冲刷的路堤边坡； 无漂浮物和 滚石的河段应设置垫层浆砌片石 护坡厚 0.3 0.6m48主流冲刷及波浪作用强烈处的

4、路堤 边坡有冻胀变形 的边坡上应 设置垫层。 有流木、流 冰、滚石时， 应适当加厚混凝土护 坡厚 0.08 0.2m抛石石块尺寸根据流速、波浪大小 计算，不宜小于0.3m3水流方向较平顺， 无严重局部冲刷的 河段；已浸水的路堤边坡与河岸抛石厚度 不应小于 石块尺寸之 两倍石笼镀锌铁丝制成箱形或圆形， 笼内装石块4 5受洪水冲刷但无滚石河段和大石料 缺乏地区大型砌块2m X 2m X 2m3m X 3m X 2m5 8受主流冲刷严重的河段常与脚墙配 合使用浸水挡土 墙5 8峡谷急流和水流冲刷严重的河段土工合成材料防护土工织物沉枕4 5受洪水冲刷深水急流和浪大处的护 坡护底工程土工格栅和土工网石笼

5、土工膜袋< 1.5不受主流冲刷的路堤边坡，边坡不陡于1 :1二间接防护 在河床宽阔，冲刷和淤积大致平衡，水流方向易于改变并且有设置导流建筑位置的 河段，可 采用间接防护。设计时应根据河道的地形地质条件和演变规律，规划好导治线，要防止对上下 游 和对岸的建筑物和农田的冲刷加剧。三改河工程 为了将直冲路基的水流引开以防止水流对路基的危害，或为了防止铁路路基过多占 用河道加 剧水流冲刷，除作好冲刷防护外，必要时可考虑改移河道。改移河道应根据水流特性及河道演 变规律，顺应河势，慎重对待。当防护地段很长，河道水流性质变化较大的地段，可采用不同的防护类型，合理布置进行设计，但应注意衔接平顺。在可能发

6、生风浪的宽深河流上，还须对波浪的冲击破坏作用进行校核。二、冲刷防护设计的有关要求一水文及地质资料冲刷防护设计应在充分收集工点范围内的低水位、中水位和设计洪水位及在这些不同水位时 的流向、流速、流量等水文资料和河滩、岸坡的地形地貌、地层岩性、稳定状态及河流的冲刷、淤积情况的根底上进行。二防护高度直接防护工程顶面和间接防护的高水位坝坝顶高程，应为设计水位加波浪侵袭高加壅水高加0.5m ；桥头的河滩路堤，当水流纵坡较大、河滩较宽时，尚应计及桥前水面横坡所形成的附加高度。间接防护的漫水式中水位坝及低水位坝，其坝顶高程一般应高出相应的设计中水位及低水位高程。当河道比拟狭窄且风速不大时，一般可不计算波浪侵

7、袭高。三根底处理 冲刷防护工程应加强根底处理。基底埋深应在冲刷深度以下不小于1.0m或嵌入基岩内。当 冲刷深度较深，水下施工困难时，可采用桩基、沉井根底或适当抛石、石床、潜坝、混凝土块板和石笼等平面防护建筑。第三节常用直接防护类型及其设计直接防护是对河岸或路基边坡的直接加固，用以抵抗水流的冲刷和淘刷作用。其特点是对原水流的干扰很小，但因防护工程直接受水流冲刷，因此必须具有足够的巩固性和稳定性，经受住最不利情况的考验。直接防护建筑物种类很多，主要是根据防护工程所在位置的流速、河床地质情况、建筑材料来源，以及所防护工程的重要性而定。直接防护的设计，宜尽量不压缩或少压缩水流断面，以减少一般冲刷。在水

8、流顶冲或斜冲地段，防护建筑物的迎水面边坡有条件时应适当放缓，以减轻局部冲刷。一、植物防护一草皮护坡草皮是土的坚实表层，其中草根盘根错节，是天然的防护材料。适用于水流速1.8m/s地段 的河岸防护。草皮护坡一般采用叠砌方法，可用台阶式的叠砌见图7 4a或竖立式的叠砌 见图74b。草皮尺寸为25 X 40cm，厚为1015cm，叠砌前先平整坡面，将草皮砖紧贴坡面，并用柳枝尖桩或竹、木尖桩将草皮砖钉住，桩长为0.30.5m。在坡脚局部，一般铺草皮砖23层，伸出坡脚外的宽度可视具体情况决定，但不小于1.0m，铺砌层的外表应与地面齐平。b竖立式叠砌图7-4叠铺草皮护坡断面图二植树防护在河岸或路基外侧种植

9、防水林是一种有效而又很廉价的冲刷防护措施，适用于水流速1.21.8m/s地段的河岸防护。能长期经受水淹而成活。林中的树木宜成行栽植，当水流流速在1.0m/s以内时， 可用单棵插枝法;当流速在1.0m/s以上时，宜用成束插枝法每束 意56棵。插枝应插在预先挖好的小圆穴内并注 培土。防水林的行距可用0.81.5m，棵距可用 沿河岸或路基坡脚，宜采用灌木与乔木间植，使泥沙淤积，防止坡脚被冲刷。用于防水林最适宜的树种是杨柳类的乔木和灌木。其特点是生长快，根系兴旺，枝梢茂密， 在河岸上植树，应在离岸边有适当距离而不易被水流淘刷到的地方。二、干砌片石护坡用于河漫滩或阶地边缘，受季节性浸水的路基边坡防护。适

10、用于水流较平顺，不受主流冲刷且流速为23m/s的地段。护坡的厚度按水流速度或波浪大小的计算决定。其结构形式为单层厚 0.250.35m，双层厚：上层 0.250.35m，下层 0.25m。为了防止护坡下的边坡细粒土被水流淘刷和增加护坡的弹性，以抵抗外力的冲击作用，应在护坡面层与边坡土之间设置 12层的砂、砾石垫层，垫层厚 0.10.15m。干砌片石护坡应在边坡填土沉降根本完成后进行，护坡砌筑前应将边坡夯实平整，砌筑时石块要互相嵌紧。 护坡根底应按可能的最大冲刷妥善处理，当冲刷深度在1.0m以内时， 可用墁石基 础。当冲刷深度大于 1.0m时，宜采用浆砌片石脚墙根底，并要求将根底埋置在冲刷线以下

11、。 如图7 - 5b双层干砌片垫层；1 5-2 5卜pn喝汗酋订直础 : hF刷麋度图7-5干砌片石护坡及根底布置断面浆砌片石脚墙基础回填片石干砌片石垛一般与干砌片石护坡配合使用。用于水流方向较平顺的河岸滩地边缘或不受主流冲刷且水流流速为1.83m/s的路堤边坡防护，适用于枯水期施工。干砌片石护坡的防护高程为设计水位+波浪侵袭高 +壅水高+0.5m，干砌片石垛高度一般控制在 3.0m以内，顶宽不小于 1.0m ,可通过稳 定分析计算确定。 其外侧坡率1 : 1.5，内侧坡率1 : 0.75，片石之间应嵌紧增加其稳定性。片石垛与填土接触面局部，应设卵砾石垫层与砂砾石垫层，各厚0.15m。如图7

12、6。%.0o0.2'5T忆、浆砌片石护坡其容许流速为用于经常浸水且受主流冲刷及波浪作用强烈的路基边坡和河流或水库岸坡的防护4 8m/s 。护坡应选用较坚硬、耐冻、未风化，其饱和抗压强度不小于30MPa，尺寸不小于 0.15m的石料，采用M7.5水泥砂浆砌筑。要求铺设在有足够密实度而不易发生不均匀沉陷的边坡上。为了使边坡均匀受力并增加护坡的弹性，在护坡下设置厚0.10.15m的卵砾石垫层。浆砌片石厚度根据流速或波浪在边坡上所产生的上举力确定，可按下式计算:s0cos7 13 式中d护坡厚度m;S片石砌体的重度kN/m 3;0 水的重度kN/m 3;PS作用于护坡上的上举力kPa； 护面斜

13、坡的坡度角。此种护坡应设置伸缩缝，以消除或减小其中的温度应力。一般每隔1015m设置一道，缝宽23cm，用沥青麻筋或沥青木板填塞。为了减小护面背后的渗透压力及排泄护坡背后的积水，在护坡上设置交错排列直径为$ 10cm的泄水孔。浆砌片石护坡根底宜采用脚墙根底，必要时辅以适当的平面防淘措施。四、混凝土板护坡功用大致与浆砌片石相同，并能抵抗更大一些的波浪作用和冰压力，其容许流速波48m/s ,浪高2m以上。结构形式如图 7 8。图7-8混凝土板护坡断面示意图混凝土板护坡通常由预制成适当大小的方块并配置一定的构造钢筋拼铺而成。每块尺寸按所 经受的荷载计算确定，其最小厚度不宜小于6cm。为了抵抗较强烈的

14、水流或波浪或流冰的作用，如V 6m/s，那么板块宜设计成 2 X 1m或2 X 2m，厚0.2m0.3m的大型块状。这样相邻板块间可 不 必联结，只要靠紧铺设，砌缝宽 12cm，用沥青麻筋或沥青木板填塞。如无吊装机具，也可就 地 分块立模灌注。为了减小水流和波浪的上举力，可在预制块板上留出泄水孔眼，孔眼大小应不大于块板垫层颗粒的粒径。因为混凝土板块对于其下卧土层的不均匀沉降特别敏感，故必须在夯实平整的边坡上铺设，按反滤层要求设计的垫层，其厚度一般采用：对于枯燥的边坡为1015cm，对于较湿的边坡为20 30cm。板块材料，在非严寒地区用C15混凝土，严寒地区用C20混凝土。 其它有关根底处理，

15、护坡厚度的计算，可参照浆砌片石护坡进行。五、抛石防护用于经常浸水且水深较大地段的路基边坡防护，防洪抢险时更为常用。在缺少石料的地区，也可用预制混凝土块作为抛投材料。石料应选用质地坚硬，耐冻且不易风化的石块。为了使抛石堆有一定的密实度，宜采用不小 于计算尺寸且大小不同的石块掺杂抛投。为了增加抛石防护的稳定性，抛石堆的水下边坡不宜陡于1 : 1.5，当水深和流速较大时，可放缓至1 : 21 : 3。抛石堆的顶面宽度不应小于最小石块尺寸的两倍。铁路上常用的抛石防护形式如图7 9及7 10。当路基填料为土质时，应在抛石与路基填土之间加设卵砾石反滤层，厚0.50.8m。如路基坡脚浸水较深，反滤层分层设置

16、有困难时，可将卵石与砾石土混合为一层，顺边坡倾填作为反滤层。图7-9新建路基抛石防护断面图六、石笼防护石笼防护为半永久性建筑物，用以防护河岸或路基边坡的冲刷，可用于较陡的边坡，容许流速为45m/s，容许波浪高1.51.8m。适用于受洪水冲刷但无滚石河段和大石料缺乏地区。也宜用于防洪抢险。石笼防护的优点是具有较好的强度和柔性，但不需用较大的石料。当水流中含有大量泥砂时，石笼中的孔隙将很快被淤满而形成巩固的整体护层。其缺点是铁丝网会被锈蚀，以致石笼解体，因此其使用期限约为 812年镀锌铁丝网或35年普通铁丝网。用于防护岸坡时，一般采用垒砌形式，只有当边坡等于或缓于1 : 2时才可用平铺形式。用于防

17、护根底淘刷时，一般采用在河床上平铺并与坡脚线垂直的形式，其铺设长度宜不小于河床冲刷深度的1.52倍。用于垒砌的石笼宜用长方体，用于平铺的石笼宜用扁长方体，用于防洪抢险的石笼一般采用 有骨架的圆柱体或无骨架的网袋。如图7 137 16。单个石笼的重量以不被水流或波浪冲移为原那么。为了平安稳固，施工时应将所有单个石笼用铁丝捆扎，使之成为一个整体。石笼网可用镀锌铁丝或普通铁丝编织，有规那么形状的石笼一般用直径为68mm的钢筋组成 框架，然后编织网格。 网格形状以六角形为好， 其尺寸常用8 X 10cm或10 X 12cm，铁丝直径可选 用 护34mm。编织网格时宜用双结，以防网孔变形。图7-14长方

18、体石笼立体及展示图长方体石笼图7-13长方体石笼防护布置断面图r=6mm圆柱体石笼立体图L=3.0m圆柱体石笼展示图图7-16圆柱体石笼立体及展示图石笼的断面尺寸，长方体一般采用宽b=13m，高h=1.0m，长L=23m。圆柱体一般采用直径d=1.0m，长L=3.0m。底层扁长方体石笼的一端的上下纵向主骨架筋可做成挂环为锚定石笼用。骨架筋的连接宜采用环绕其自身紧缠三圈的扭结，以防石笼受力下垂时被拉散。笼盖和笼体的连接以及相邻石笼之间的连结，沿连接线每隔0.2m用铁丝对折成双绕两圈，并将铁丝扭三个花，以保证其连接牢固。有底无盖或有盖无底的石笼，可用于多层石笼的中间部位。铺设石笼的地基应先平整，夯

19、实，必要时应以卵、砾石或碎石整平，其厚度可用0.20.4m。石笼内填充石料应选用坚硬不崩解，未风化的卵石、块石。块径应大于网孔尺寸，装笼必须全部码砌、塞严，两层石笼接触面应平整，严防片石棱角砸断铁丝而使整个石笼损坏。贴近网孔外层应用较大尺寸的石块仔细码砌并使石块的挂角突出网孔以外，这样可以起到保护铁丝网的作用。为了施工方便，一般宜于枯水季节施工。七、浸水挡土墙防护在山区狭谷地段，当水流对路基的冲刷特别严重而由于地形限制又不宜设置其它类型的防护时，可采用挡土墙进行防护。其容许流速V=58m/s，并能抵抗较强烈的波浪和流冰的冲击。挡土墙设计时，应根据墙背填料性质，浸水条件，以及所采用的墙型，按浸水

20、挡土墙设计。墙身设护坡材料一般采用 M10水泥砂浆砌片石或 C15混凝土。如设计洪水位高于墙顶，应在墙顶以上加防护用的挡土墙断面如图7 17所示。八、根底防冲防淘建筑物 直接防护工程中，防护建筑物根底往往受到严重淘刷。一般要求把建筑物根底埋置在冲刷线 以下的稳定地层内。 当冲刷线较深， 施工有困难时， 那么采用在建筑物基 础前缘设置平面防护措施，以保护其稳定平安。常用的根底防护措施有下述几种。一 石笼 采用石笼来防护根底的淘刷，适用于流速V=45m/s的河岸。 用于河岸坡脚的防护如图7 23所示，是在河岸坡脚采用长方体石笼砌筑成岸坡护脚予以防护。对路堤坡脚的防护，那么一般是在防护坡脚处设置一小

21、型浆砌片石脚墙，墙高12m，再在脚墙外将石笼平铺于河床外表，并采用木桩或旧钢轨将石笼固定。其铺设长度不小于冲刷深度的两倍二 四面体 作为根底防淘措施，混凝土四面体多与防护脚墙共同使用， 适用于流速 河岸防护。四面体平面大样图和防护断面如图7 24 V 4 6.5m/ s 的 和 7 25 所 示 。图7-24墙前填四面体断面图单位 ：m四面体四面体平面大样图1:50 单位：m吊环A ©20mm干砌片石图7-25墙前填四面体平面图四面体的铺设宽度及咼度应根据防护根底前的最大冲刷深度计算，以满足四面体沉入冲刷坑 后， 能覆盖全部坑壁为原那么。设计时根据基坑能否抽干积水和有无吊装设备而采用

22、就地灌注和预 制方法施 工。四面体的尺寸根据流速大小，按表 79采用。允许流速与四面体尺寸及工程数量表表7 9允许流速(m/s )a(m)b(m)c(m)d(m)C20片石混凝 土 m3As圆钢筋20重量 (kg)长度m4.51.51.301.220.70.3954.5丿5.52.01.731.631.20.9404.181.705.5丿6.52.52.172.041.71.838三大型砌块大型砌块一般采用 C15混凝土就地灌注，适用于流速 V=58m/s时的防护。为了节省， 可在混凝土中掺入1520%的片石。砌块的尺寸可按表 7 10选用。水流速与相应的砌块尺寸表表7 10流速V (m/s

23、)5.06.07.08.0砌块所需的最小重量 Q ( t)1.424.2210.6423.72砌块尺寸：宽X长乂高(m)1 X 1 X 11 X 2X 12 X 3 X 12 X 3X 2注：根据流速及地形条件，砌块尺寸也可用2 X 2 X 2m或3 X 3 X 2m后，砌块的铺设宽度和高度，应根据防护根底前的最大冲刷深度计算，以能满足砌块沉入冲刷坑能覆盖全部坑壁为原那么7 26图726阳埴的大塑硯块防护布jg形成图砌块的布置形式有错缝平叠式、对缝平叠式和漏斗式、阶梯式，参见图对缝平叠式式多错缝平叠式结构整体性较强，抗冲刷能力比对缝平叠式大，但施工立模又较后者复杂。漏斗用于地层较坚实处。阶梯式用于脚墙前地面倾斜地段五脚墙根底浆砌片石护坡根底宜采用脚墙根底；干砌片石护坡根底当冲刷深度大于1.