公路水毁变更处置方案

1、公路水毁变更处置方案第一页，共73页。 河流弯道的水流示意图弯道环流导致凹岸冲刷、凸岸淤积，位于河弯凹岸的沿河公路容易因冲刷导致路基损毁第二页，共73页。 弯道环流是导致沿河弯凹岸公路路基冲刷的主要原因。 由弯道水流试验观测发现，对于一般河湾，弯顶附近环流已发展得相当充分，且直至弯段出口断面处，环流强度也无很明显的衰减。水流出弯后，虽然离心力已消失，但由于惯性作用，环流仍有一定的强度，可以影响到下游相当长的距离。 对同一河湾而言，环流充分发展的部位还随着流量的大小而在弯顶附近“下挫”或“上提”。 环流强度变化较快的区域主要是弯道进口断面至弯顶附近和出弯后的直段，对应于进弯后的环流逐渐发展加强和

2、出弯后的衰减， 相对而言，出弯后的环流衰减更为重要，它直接影响弯道凹岸出口下游直段的冲刷范围。第三页，共73页。河流弯道河床冲刷变形示意图水流方向第四页，共73页。 等半径连续弯道的输沙带 两个反向90弯道的地形和中泓线第五页，共73页。 人们往往根据工程实际的需要，对河湾凹岸进行护岸、护脚，抑制水流对凹岸河床的冲刷。但经过工程护岸后，沿凹岸的弯曲水流得以稳固，环流可以得到充分发展，沿凹岸的集中冲刷深度将加大，甚至可能危及护岸工程的安全。 显然沿河湾凹岸的公路与固定河岸起着相同的作用，将受到水流的强烈冲刷，若路基的坡面和基脚未采取相应的防冲措施，则有可能因此导致水毁。 凹岸冲刷范围和最大冲刷深

3、度的位置直接影响了防护工程设置的位置与范围，而正确决定防护工程的位置、范围对于防护效果和防护工程自身的安全是至关重要的。 第六页，共73页。弯道凹岸防护范围 当弯道中心角小于90时，凹岸的冲刷起点在弯顶附近；大于90时，起冲点往往在弯顶偏向上游，因此防护的起点可以取在弯顶向上游加一个安全长度LA的位置，安全长度小于等于一个河宽B，即LAB 。 防护的终点，可以按试验资料分析得出的经验值，出口直段防护长度取为2B。 第七页，共73页。 多年的工程实践表明，人们往往对弯道内的防护较为重视，而对弯道出口下游直段的防护则认识不足，而水毁往往出现在这些地方。所以弯道内防护与弯道出口下游直段防护，应结合具

4、体的水流与河道条件统一考虑。 沿河公路路基冲刷防护，应根据河段的洪水特点、河床形态和变形规律、河床质的组成等因素，综合分析水流在该河段上的运动特点和流动状态，进行相应的水力、水文计算，选择合理的防护工程型式及相应的尺寸。第八页，共73页。 小桥涵出口铺砌末端的平轴旋涡导致局部冲刷，严重时造成铺砌和出口损毁，进而引起桥涵以及与之相连的路基水毁。第九页，共73页。造成上述水毁的主要原因：1）路基冲刷 路基冲刷水毁主要发生在山区，许多路段与河道并行，路基常常是半填半挖或全部为填方筑成。 对于挖方边坡,在降雨条件下,其天然岩土边坡随含水量的变化、坡面冲刷作用以及人为因素的影响而丧失稳定，引起滑坡、坍塌

5、；对于填方边坡，因坡脚受水流冲刷和浸泡，使临河一侧的路基坍塌。 河道水流对沿河路基的冲刷包括两个方面：一是水流流过路基边坡坡面，冲刷坡面泥沙颗粒和岩屑、碎石，将其带走引起坡面冲刷；二是对边坡坡脚的冲刷，因弯道、对岸挑流、绕流等因素引起螺旋流、旋涡等，冲走边坡坡脚的泥沙，造成坡高、坡度增大，使边坡失稳坍塌。 第十页，共73页。 由于填方路基多由开山废渣填筑，若路基边坡未进行冲刷防护加固措施，则在一般洪水条件下，因水位较低、流速不大、坡脚块石较大，尚能够抵御洪水冲刷而保持路基边坡的稳定。 当遇到较大的洪水时，水位高、流速大，而边坡上部的块石较小，坡度也较陡，则边坡中的岩屑、小块石较容易被冲走，从而

6、造成路基坍塌，出现路基缺口或半个以上路基被毁。在路基水毁中，这类水毁居多。 第十一页，共73页。 对坡面的冲刷防护可采用适当的抗冲材料进行铺面，石料丰富的地区常采用浆砌（干砌）片石（块石）护坡；流速大、河道狭窄、边坡较陡的路段，常采用重力式挡土墙，除平衡土压力和减少侵占河道过水面积外，还可抵抗水流的冲击与冲刷。 水流对坡脚的冲刷导致边坡坍塌，坍塌物质被水流冲走后使坡脚的冲刷继续发生，坍塌则不断发展。若采取措施，使坍塌物质不被水流带走，或加固坡脚，提高坡脚的抗冲能力，使坡脚冲刷无法持续进行，则有利于边坡的稳定。显然，加强沿河路基坡脚的防护对防治公路水毁是十分重要的。第十二页，共73页。 可见，对

7、于沿河公路上部的挖方边坡，必须设置完善的截排水系统，拦截地表径流的进入，同时排除坡体的表面水和地下水，使其沿排水系统安全进入天然河道。 对于沿河公路的填方边坡，应从提高坡面和坡脚的抗冲能力以及改善水流条件入手，采取综合措施，使边坡能够抵御冲刷或免受冲刷。第十三页，共73页。2）路基冲刷防护建筑物的重复水毁 每年汛期，全国各地公路水毁大量发生，养护管理部门需要投入大量的人力、物力用于公路水毁的抢修和修复。 但由于各种原因（包括管理模式、资金、时间、技术力量等），在设计、修建水毁防护工程时，往往根据经验判断，或者是工程施工质量、时间及完善程度难以保证，或采用简单的工程恢复方法。导致有些防护工程遭到

8、重复水毁，造成了冲了修、修了再冲的被动的局面。 可见，在设计、修建水毁防护工程时，应根据造成水毁的具体原因，有针对性的进行科学合理的设计和施工，才能有效减少重复水毁的发生，使沿河公路路基的冲刷防护工程不断完善，提高公路抵御洪水灾害的能力。第十四页，共73页。3）各种排水建筑物的设计与布设 山区公路排水系统应该是完整、协调的，各个部分不仅稳定可靠，而且是相互衔接合理。既要满足排水要求，还要输送泥沙。 目前，因为各种原因，一些山区公路的排水系统缺乏系统设计，排水设施的衔接不够合理，排水沟渠的防冲、消能措施及自身抵御灾害的能力较差。往往造成输沙不畅，堵塞边沟、小桥涵，水漫路面，冲毁路面和路基。有时上

9、游渠道汇集的地表水，没有合适的出口，造成边坡的集中冲刷，致使边坡失稳。 有时因排水沟渠自身稳定性差，出现局部损坏而未及时修补，降雨时水流从损坏处流出，集中冲刷路基、边坡，造成水毁。第十五页，共73页。 因此，山区公路的排水系统设计，必须根据流域的特征，结合具体的地质条件，系统的布设排水设施，并注意上、下游的合理衔接（截水沟、急流槽、排水沟、边沟、小桥涵等），以保证顺畅地排水与输沙。第十六页，共73页。3、路基水毁的防治对策 路基应该满足稳定性、强度和刚度等各项指标的要求，确保公路正常、安全地使用。故对一些公路边坡，必须进行必要的防护与加固。 路基防护必须与地形地貌、水文地质和生态环境相适应，使

10、公路工程与环境成为一个和谐的整体。 路基防护按其部位与功能分为坡面防护和冲刷防护两类。 （1）坡面防护：防止路基边坡坡面的暴雨淋洗和洪水冲刷，以及岩石风化、崩塌、脱落等坡面破坏而采取的措施。 常用的有植物防护（植草、铺草皮、植树等）和灰浆防护（抹面与捶面、喷浆、勾缝、灌浆等）。 （2）冲刷防护 沿河路基、河滩路基、桥头引道、海岸（湖岸）路基等路基临水面边坡的防护，属于冲刷防护。 第十七页，共73页。沿河公路水毁主要类型 一般情况下的防护与处理对策 1、河湾凹岸的冲刷（包括股流弯曲对路基的斜冲、地形变化或挑流引起的顶冲或斜冲等） 调查河段的特征与类型、水流特点、河流特征（如平面形态、河床质组成等

11、），分析凹岸冲刷（或股流冲刷、顶冲与斜冲等）的具体情况，包括冲刷的位置、范围、深度。 峡谷河段宜采用石砌护坡、挡土墙防护，或护坡、挡土墙配合护坦、抛石进行基础防护；山区开阔河段、变迁性河段可采用石砌护坡、挡土墙防护，或护坡、挡土墙配合护坦、漫水丁坝群进行基础防护。材料、工艺可以根据当地的实际情况选择浆砌、石笼、预制混凝土板（块）及土工材料等。 沿河公路主要水毁类型及一般处置对策 第十八页，共73页。沿河公路水毁主要类型 一般情况下的防护与处理对策 2、顺直河道和弯曲河道的压缩冲刷（包括地形突变引起的河道变窄，人为因素导致的河道断面突然缩小等） 沿河公路的压缩冲刷与桥梁一般冲刷类似，冲刷深度与压

12、缩断面的水流速度、压缩断面进口处的形状有关，应特别注意断面压缩引起的挑流等作用。 一般情况下应采用边坡直接防护型式（如：护坡、挡土墙），配合护坦进行基础冲刷防护。不宜采用丁坝、丁坝群再对河道断面进行压缩，在某些条件下也可以采用短、密、低的漫水丁坝群防护。 沿河公路主要水毁类型及一般处置对策 第十九页，共73页。沿河公路水毁主要类型 一般情况下的防护与处理对策 3、洪水位过高，淹没路面，水流纵向冲刷或急速退水冲刷 因河流断面过度压缩、洪水位过高或设计水位偏低、路基设计高程偏低等原因，导致洪水期路面被淹没。通常应避免过分压缩河道，对特别不利的局部地形可以进行整治清障；提高路基高程；完善路基路面排水

13、系统；硬化路肩，提高抗冲能力。 4、河道挖沙引起河床下切，路基冲刷、基础埋深不足引起沿河公路路基水毁 加强河道管理，禁止在沿河公路上下游一定范围内作为开采砂石的料场；观测、分析河道挖沙对河流水势、河床变形的影响，及时对沿河公路路基采取防冲加固措施。 沿河公路主要水毁类型及一般处置对策 第二十页，共73页。 根据冲刷防护型式的水流结构和防护机理又可分为直接防护和间接防护两类： （1）直接防护 直接加固坡面、坡脚或基础，提高其抗冲刷能力。常见的依附在边坡坡面、坡脚及其基础上的防护工程设施有：砌石护坡（护面墙）、挡土墙、混凝土预制板、土工织物、护坦、抛石、石笼、梢料等。 （2）间接防护 通过修建各种

14、调治构造物（丁坝、顺坝、阻水堤等）和河道整治（疏浚、改道、理顺），调整河道水流结构，使水流偏离被防护的河岸、路基或将冲刷段变成淤积段，达到防护的目的。这类工程侵占河道，对河道水流改变较大，对上下游甚至对岸都有一定程度的影响。同时，这些构造物也受到水流的强烈冲刷与冲击。但在洪水期，即使这些构造物的局部被毁，也不至于立即危及路基，达到了汛期防护的目的，汛后修复即可。 我国多采用砌石（石笼）丁坝、顺坝、导流堤。发达国家因人工昂贵，多采用便于机械施工的抛石防护。第二十一页，共73页。室内模型试验直道和弯道上的丁坝冲刷坑形状及范围第二十二页，共73页。弯道上护坦冲刷防护试验第二十三页，共73页。 需要强

15、调的是，直接防护和间接防护工程应充分考虑与植物防护形式配合，如采用沿河滩、河岸植树造林、植草护坡及其它生态环境保护措施，将会起到积极的防护效果和环境保护效果。在目前大力提倡生态环境保护的形势下，显得更为重要。 目前，我国常用的路基冲刷防护型式主要有：1、浆砌（干砌）片石（块石）的护坡、挡土墙、护坦防护 1）浆砌片石护坡，常用于坡度较缓（坡比小于1）、水流速度较大（4-6 m/s）或波浪较大及可能有流冰、漂浮物冲击时的坡面冲刷防护。 它只能起到防冲作用，不能抵抗土压力。 2）浆砌片石挡土墙，常用于坡度较陡（坡比大于1）的边坡，砌筑厚度较大。 它既能抵御洪水的冲刷，又能承受土压力。坡面可承受5-8

16、m/s的水流速度，可承受更大的水流、流冰和漂浮物的冲击。 第二十四页，共73页。 沿河路基采用较陡的边坡配合浆砌片石护坡或挡土墙来支撑路基填土以及抵御洪水冲刷，则浆砌片石护坡、挡土墙的墙体稳定与否与其基础的稳定有密切关系，就涉及到基础埋深问题。 首先，护坡和挡土墙的基础埋深应在最低冲刷线以下，或将基础直接放置在基岩上且牢固连接。 只有这样对路基的防护才是比较可靠的，保证护坡和挡土墙的基础不致因洪水冲刷而淘空，导致护坡、挡土墙失去支撑而坍塌。第二十五页，共73页。 但在实际工程中，由于施工条件、环境等因素影响，护坡和挡土墙基础无法埋置在要求的深度，为保证护坡和挡土墙的安全，此时应对其基脚进行防护

17、。常用的防护型式有护坦防护、石笼防护和抛石防护等，其中护坦防护具有效果好、造价低、易施工等优点。 护坦直接依附于路基本身，顺水流而布设，对天然水流的干扰较小，对上、下游和对岸水流几乎没有影响。由于其对水流的作用特点，适用于对山区峡谷河段的沿河公路路基防护。但是，护坦一旦被洪水冲毁，将立即危及路基安全。 第二十六页，共73页。 在挡土墙、护坡的坡脚处合理地设置浆砌片石护坦，能够有效的减小坡脚处的冲刷深度，起到减冲、护脚的作用 。 在我国一些地区已成为山区公路冲刷防护中普遍应用的、较为简单有效的形式。其水流结构如图。第二十七页，共73页。设置护坦前后的凹岸冲刷深度变化示意图第二十八页，共73页。护

18、坦防护时凹岸的纵断面图第二十九页，共73页。冲刷深度的计算 主要是指对沿河公路路基采用护坡、挡土墙形式进行冲刷防护时，坡脚处的冲刷深度。这个冲刷深度值决定了护坡、挡土墙的基础埋置深度，是护坡、挡土墙的重要设计参数之一。 可采用高冬光教授根据试验资料结合现场实测资料建立的公式，以及其它公式。 第三十页，共73页。式中：hmax弯道凹岸最大冲刷处的水深（m）； h弯道进口或上游直道的平均水深，若难以取 值，近似取弯道段平均水深（m）； B弯道进口或上游直段水面宽度（m）； R0弯道中线半径（m）； d河床质平均粒径（m）。也可以采用曾庆华提出的河弯最大冲刷深度计算公式： hmax=1.44h+0.

19、298 对于有建筑物控制的河弯： hmax=1.81h+0.976第三十一页，共73页。 由于上式是在凹岸为竖直边坡条件下计算凹岸冲刷深度，当边坡坡度较缓时，凹岸冲刷深度将有所减少，为反映凹岸边坡坡度的减冲作用，可采用凹岸边坡冲刷折减系数Km，来反映边坡变缓时冲刷深度减小的特性。 则凹岸边坡坡脚的最大冲刷水深为：第三十二页，共73页。 室内试验实测数据与野外试验工程的调查资料均表明，对于山区沿河路基的冲刷防护，护坦是一种安全可行的防护型式。 当采用挡土墙防护型式，仍不能对沿河路基进行有效防护时，可以采用护坦与挡土墙配合防护型式，使总体冲刷程度得以减轻，护坦防护设计的主要参数有护坦的宽度、埋置深

20、度和防护范围。 当护坦埋置深度应平均河床面以下，但是护坦埋深不宜过大，否则会增加施工难度、推迟护坦发挥防护作用的时间、降低防护效果。第三十三页，共73页。 护坦宽度bH的增大，对弯道凹岸最大冲刷深度的位置影响很小，但是对最大冲刷深度值的影响较大，较宽的护坦能够明显减小了凹岸的冲刷深度；护坦宽度越大，其弯道最大冲刷深度越小；当弯道布设护坦时，凹岸冲刷较大的区段的护坦宽度应适当的增大。 护坦与挡土墙配合防护下的弯道凹岸护坦处的最大冲刷深度hSH为: 第三十四页，共73页。护坦防护时应注意的问题： 除了必须满足护坦设计中的要求外，还需注意：为防河道中洪水携带的滚石撞击破坏，应尽量用较大石块的砌筑，做

21、浆要饱满，板厚不小于0.8m； 高等级公路采用护坦防护时，顶板和垂裙可采用片石混凝土砌筑，厚度0.4m； 护坦顶板和挡土墙、护坡应砌筑连结成整体，以提高整体的抗冲刷能力。 从野外调查中，可以看到工程中常采用铅丝笼抛石防护，下沉稳定后用混凝土砂浆罩面，其作用类似护坦。 护坦也常和其他防护构造物配合使用。如对于冲刷严重的河段可用护坦配合潜坝（坝顶低于或平行于河床面）防护护坡、挡土墙的基脚冲刷。对于山区开阔河段，也常采用护坦配合漫水丁坝群的防护型式。第三十五页，共73页。2、护坡（或挡土墙）与丁坝群、护坦的配合防护 丁坝伸入河道，侵占部分河流断面，通过改变水流结构，使水流偏离被防护的路基或将冲刷区变

22、为淤积区，从而达到冲刷防护的目的。 丁坝作为沿河公路路基防护建筑，主要起到两方面的作用：一是以护岸为主，一般多为短丁坝群，用以防止水流对河岸或路基的有害冲刷，它只改变局部水流方向，不改变主流方向；二是以调节水流为主，通过挑流改变了水流的主流方向，使其远离被防护的河岸或路基，多为长丁坝。不管采用哪一种丁坝，它的作用都在于防止水流对路基的有害冲刷。第三十六页，共73页。 对于丁坝而言，由于丁坝与水流的相互作用，有可能在坝头周围形成不利的水流条件，导致坝头出现较为严重的冲刷。所以，丁坝在挑流护岸的同时，也受到水流的强烈冲刷，坝头周围将出现局部冲刷坑，冲刷严重时会导致丁坝毁坏。因而，丁坝自身的安全就成

23、为了一个突出的问题。 显然，采用丁坝防护时需要考虑两个方面的问题，其一是丁坝的设置应使被防护的路基得到有效保护，主要是确定丁坝合理的坝长LD、挑角、坝高和坝位；其二是丁坝自身应处于安全稳定的工作状态，而影响丁坝安全的主要参数是坝头局部冲刷深度，当冲刷深度超过坝头基础埋置深度时，坝头会悬空、下沉并可能造成丁坝断裂、毁坏。 丁坝坝头的冲刷深度与水流、泥沙条件、坝长、坝高和坝位等有关。第三十七页，共73页。丁坝绕流的水流结构第三十八页，共73页。长安大学直道水槽试验 丁坝群冲刷防护第三十九页，共73页。 丁坝的回流区长度直接影响了丁坝的防护长度。当沿河公路路基采用丁坝进行冲刷防护时，丁坝的防护长度及

24、群坝防护的合理坝间距，是防护设计的重要参数。 对于顺直河道中单个丁坝回流区长度，窦国仁推导计算公式为： 根据长安大学的11场试验资料和南京水科院的31场试验资料，对上式进行了验证，计算值与实测值离差小于10%的占80%以上，可见公式与实际工程情况基本相符，其适用条件为顺直河段的不淹没丁坝。第四十页，共73页。漫水丁坝 在工程实际中，设计洪水位决定了水深的大小，当丁坝坝顶标高高于设计洪水位时，水流不能从坝顶漫过，这种丁坝称为不漫水丁坝，反之为漫水丁坝。 显然，把丁坝坝顶设计成等于或高于设计洪水位时，丁坝必然相对高大，工程数量很大，同时在多年常水位时，丁坝也不能充分发挥作用，在大洪水时还可能因阻水

25、过多造成坝头严重冲刷和行洪不利，所以在路基冲刷防护工程中，常采用漫水丁坝，即丁坝坝顶低于设计水位，这样丁坝在洪水期就可能成为漫水丁坝，而且对于级别大小不同的洪水，丁坝的漫水高度也不相同，其水流特性和冲刷规律也不尽相同。第四十一页，共73页。 漫水顶坝平面和平轴环流示意图第四十二页，共73页。 漫水丁坝的坝后立轴回流和平轴环流的共同作用导致水流能量消耗使漫水丁坝水头损失了大部分，其坝后水流的动能则大大减小。试验观测发现，在坝后较长的距离内（68LD），靠近河岸附近存在着流速很小、流向与主流一致的水流，可见近岸水流流速大为减小能使坝后沿河路基得到保护。 通常用漫水高度h与平均水深h的比值h/h来反

26、映丁坝坝顶高程变化时的漫水影响大小。不漫水丁坝，比值为零；比值为1时，为不设丁坝或丁坝坝顶与床面齐平的潜坝。一般比值介于01之间。第四十三页，共73页。漫水高度对冲刷深度的影响漫水丁坝的过水断面第四十四页，共73页。随着漫水高度的增加,坝头冲刷在减小第四十五页，共73页。 挑角的影响 根据丁坝与水流方向间的交角不同，可将丁坝分为上挑、正挑和下挑。 挑角的大小不同，对水流结构、坝后回流区的大小和坝后淤沙效果均产生不同影响。 对不漫水丁坝，下挑丁坝的水流较为自然顺畅，坝头冲刷较浅，效果较好；而上挑丁坝效果则较差，坝头对水流干扰较大，水流较为紊乱，坝头局部冲刷也较深。 对漫水丁坝而言，情况将相反。丁

27、坝上挑时，水流漫过坝顶后，沿与坝轴线呈垂直的方向流向河中心，而环流的底流流向坝根和河岸，将泥沙带向坝根和河岸处淤积，因此护岸效果较好；而下挑丁坝的护岸效果较差，水流漫过坝顶后，沿与坝轴线呈垂直方向流向河岸，使坝根和河岸受到冲刷，而底流指向河心，将泥沙带向河心。 另外，对丁坝的保护长度（坝后回流区长度）而言，下挑的回流区长度较短，上挑和正挑的回流区长度较长。第四十六页，共73页。上挑或下挑漫水丁坝的不同漫流情况第四十七页，共73页。淹没丁坝的旋涡体系第四十八页，共73页。 一般设计丁坝时，不漫水可采用下挑，漫水可采用上挑和正挑。 但在公路工程中，对山区公路沿河路基进行丁坝冲刷防护时，丁坝不可能修

28、筑得十分高大（不漫水），多采用较短的和较低的丁坝，而山区河道洪水变化较为剧烈，各种水位都可能出现。这样，按一定标高修建的丁坝在不同级别洪水下，可能是不漫水丁坝，也可能是漫水丁坝，则会因丁坝下挑或上挑导致防护效果不能达到要求，为避免出现这种情况，在山区公路沿河路基冲刷防护中，应该采用正挑丁坝。 第四十九页，共73页。丁坝的坝头冲刷深度 丁坝特别是不漫水丁坝端部冲刷类似于桥台，各国在这方面的研究较多。美国联邦公路总署建议：当LD25h时，当LD25h时， 式中：C为形状系数，上下游和端部都带边坡时C=1.10；端部为竖直墙的桥台C=2.5。 第五十页，共73页。我国公路行业现行的丁坝冲刷深度计算公

29、式，主要有：公路设计手册路基按有无泥沙进入冲刷坑建立的公式； 蒋焕章研究员在 “下降水流” 假定下给出清水冲刷、动床冲刷两种情况下的丁坝局部冲刷深度公式；高冬光等人根据丁坝平衡冲刷试验资料和现场实测资料，通过回归分析建立的丁坝平衡冲刷公式（包括一般冲刷和局部冲刷）。 这里给出高冬光等建立的公式，即：式中： 为丁坝挑角系数； 为丁坝边坡系数； 为丁坝漫水减冲系数。第五十一页，共73页。长安大学高冬光等人通过对国内外多家试验成果的比较，回归计算式为：丁坝的挑角系数 丁坝的边坡减冲系数 丁坝漫水减冲系数顺直河段 弯道河道 第五十二页，共73页。丁坝间距的确定 对于两个或两个以上的不漫水丁坝群，防护设

30、计中需要确定合适的坝距。丁坝的间距与坝长、丁坝和水流夹角、流速、河道曲率半径、河床糙率和丁坝在河道中的位置等因素有关。 目前工程界常采用以坝长的某一倍数的经验方法确定丁坝的间距。有人从防止坝后产生较急流、破坏坝后淤积方面考虑，认为坝间距为上游丁坝长度LD的14倍较为合适。 英国工程界则认为坝间距取（11.5）LD较好；美国取1.5LD；德国取（23）LD。日本工程界普遍采用：顺直河段（1.72.3）LD，弯曲河段凹岸（1.41.8）LD。其中认为在23范围的几乎占了一半；前苏联学者认为，在直河段（23）LD，在弯曲段凹岸（12）LD。 我国航道整治工程技术规范中要求丁坝间距：顺直河段 （1.2

31、2.5）LD，弯曲河段凹岸防护（0.82.0）LD。第五十三页，共73页。 从经验上确定的丁坝间距，由于其经过长期工程实践是比较安全可靠的，但缺乏理论依据。在不同的水力条件下仅考虑坝长因素的丁坝间距显得过于简单。 理论上分析，要确定丁坝间距，就需要先确定丁坝的回流长度LH。我国的蒋焕章、窦国仁、谢葆玲、高冬光等人，从水力学基本方程出发对丁坝回流长度均有不同程度的研究。 窦国仁公式 高冬光公式 式中：K0=C02，C0为无量纲谢才系数。 第五十四页，共73页。坝距的改变对主回流交界线的影响示意图第五十五页，共73页。 在多个丁坝组成的群坝防护中，由于相邻坝之间的相互影响，形成的水流流态和回流范围

32、较单坝复杂的多。不同的坝长、不同的间距形成的各坝坝头冲刷深度、坝后回流长度等均不同。 根据高冬光等的研究成果，确定群坝防护间距的步骤如下：（1）顺直河段丁坝群防护 1号坝长LD1为下游各坝长的一半，即LD1=0.5LD2=0.5LD3=0.5LDn，2号坝与下游各坝等长。1号坝一般正挑（=90），也可做成下挑，但需使丁坝在垂直水流方向的投影LD1=0.5LD2。 LH1为1号坝为单坝时的下游回流长度，则S1,2=S2,3=Sn-1,n=0.8LH1，即坝距均为0.8LH1。 1号坝头冲刷深度取其单坝时冲刷深度的0.82倍，即=0.82；2号坝=0.6；3号及下游各坝的冲刷深度取2号坝为单坝时的

33、0.4倍。 计算丁坝群防护长度L时，为1号坝上游的回流长度LHS1、各坝间距与最后丁坝下游回流长度的LHn，三者之和。第五十六页，共73页。（2）弯曲河段的丁坝群防护 由于弯道水流特点以及凹岸曲线形状的影响，凹岸丁坝下游回流区长度较直段时大为减小，可采用高冬光等提出的河湾凹岸丁坝群的布设XG法、FHWA的17扩散角法。 需要说明的是，上述计算是按不漫水丁坝情况考虑的，若采用漫水丁坝群防护，丁坝的挑流作用以及坝后回流区都在减小，则坝距应随漫水高度的增大而减小。 第五十七页，共73页。凹岸丁坝群的布设（XG法）第五十八页，共73页。凹岸丁坝群的布设（FHWA法）第五十九页，共73页。使用丁坝防护时

34、应注意的问题 丁坝作为一种导流、挑流构造物，其在对公路沿河路基的防护使用中其作重要的作用，但也有需要注意的问题。 （1）丁坝的设计应该对沿河公路路基进行有效防护，同时不应过大挤占河道过水面积。布设不漫水丁坝时应以短丁坝为主，坝长不宜超过河宽的15%；对于漫水丁坝则可略微增大，但也不宜超过河宽的20%。 （2）为避免山洪暴发时洪水的强烈冲击以及大块滚石对丁坝的撞击，坝体不宜采用细长形状。从秦巴山区沿河公路的现场调查来看，护岸的丁坝坝长一般不超过10m，对于不同的河宽，丁坝坝长大多在610m（开阔河段） 或58m（峡谷河段）之间。 （3）基于洪水期与枯水期水位变化的考虑，丁坝宜采用正挑或下挑形式，

35、尽量不要采用上挑形式。第六十页，共73页。 （4）丁坝坝头要圆顺，视情况也可做一定的坡度。丁坝坝顶宽度一般为1.52m，丁坝迎水面斜坡采用1：11.5，背水面斜坡可与迎水面相同，或者采用较陡的1：0.50.75。丁坝坝头和坝身可做成流线型，减少水流绕流阻力和洪水冲刷，以增强丁坝自身安全。 （5）为减少丁坝坝头的冲刷，可在坝头周围设置一定宽度和一定埋深的护坦（或称防冲盘）来防护。 （6）对于山区较开阔的顺直河段或者弯曲河段，宜修建丁坝群与挡土墙或护坡配合防护；对于峡谷河段，凹岸防护应首先考虑挡土墙或护坡防护、或挡土墙（或护坡）与护坦、潜坝等配合的防护型式；必要时也可与短、低、圆的漫水丁坝群配合防

36、护。 （7）河湾凹岸丁坝群防护中，丁坝防护起点的选择十分重要。一般以河湾2/5附近为防护起点，也有以/4为防护的起点。第六十一页，共73页。 如前所述，单独采用丁坝与挡土墙配合防护时，坝头附近冲刷较为严重，而且在急弯、峡谷河段，丁坝防护效果并不理想； 单独采用护坦与挡土墙配合防护时，最大冲刷深度的位置与仅采用挡土墙防护时相差不大，且当护坦宽度达到一定宽度时，护坦的减冲效果才比较明显。 可见，当单独用丁坝或护坦与挡土墙配合防护达不到理想的防护效果时，可采用护坦、丁坝与挡土墙相互配合使用的组合形式对沿河路基进行冲刷防护。 具体地说，就是在护坦与挡土墙配合防护的基础上，配合使用几个丁坝，可以通过护坦

37、的减冲作用减轻丁坝坝头的冲刷，而丁坝又可使坝后护坦垂裙处的冲刷深度减小。这样的配合使用，既可以使弯道总的冲刷程度减轻，又能够使各类防护建筑物坡脚的冲刷深度均不会很大。 第六十二页，共73页。长安大学弯道水槽试验丁坝配合护坦的基脚冲刷防护第六十三页，共73页。需要注意的是： 当护坦宽度bH较小时，采用LDbH、丁坝高于护坦顶面；或LDbH、丁坝顶面与护坦顶面等高的配合方式较为合适，能够有效地降低河湾凹岸的最大冲刷深度和总体冲刷程度； 当护坦宽度bH较大时，护坦自身的防护效果已比较明显，再配合潜坝使用，防护效果无明显增加。 再者，为了降低了工程造价，也可采用弯道上游布设丁坝，下游及出口布设护坦的配

38、合防护方式，但上游丁坝群布设应当合理。第六十四页，共73页。2、石笼防护 当山区沿河公路路基边坡或河岸受到水流冲刷或波浪冲击，且防护工程的基础不易处理时，可以采用石笼防护。一般采用铁丝（可用3-5年）、镀锌铁丝（可用8-12年）编织，并用钢筋做骨架。常用于速度5-6m/s，波浪高度的水流。 在流速很大，又有大块石、卵石滚动撞击的情况下，铁丝石笼易被磨损、撞击而破坏，故不宜采用。 它属于柔性防护，随着河床冲刷变形，石笼会随之下沉而不会断裂破坏。下沉到一定程度后，只需在石笼上继续放置新的石笼即可。 丁坝、护坦、导流堤均可以采用铁丝石笼，但人们常把它视为临时防护措施。可以在其下沉稳定以后，在其上加做

39、一层混凝土罩面，转变成为永久性防护工程。第六十五页，共73页。3、水泥混凝土预制板 水泥混凝土预制板护坡、护坦可抵御水流速度3-8m/s、波浪高度2m以上和较大的冰压力。对于石料缺乏、人工昂贵的地区，或城市环境美化要求较高、机械化施工条件较好的地区，有一定优越性。但因造价较高，应用不广。 一般有两种形式： 1）固定铺筑的水泥混凝土预制板、块； 2）铺挂的可动水泥混凝土预制板、块。4、抛石防护 抛石防护主要用于沿河公路路基边坡、桥梁墩台及丁坝等坡脚和基础的冲刷防护，也可用于洪水对边坡和建筑物基础冲刷、淘空的抢险。 路基抛石防护便于机械化施工，发达国家应用最为普遍。 我国许多地区的山区沿河公路路基坡脚是由开山的废渣构成，其中的大块石就起到了抛石防护的效果。第六十六页，共73页。挡土墙坡脚的开山弃方第六十七页，共73页。关于公路水毁几个问题的探讨1、对公路水毁发生的认识问题 从新中国建立到改革开放（1979年以前），受国家财力的影响，公路建设资金长期不足。同时，在当时的“人定胜天”、“改造自然和创造自然”等观念的指导下，尽管我国公路里程增加很多，但公路等级低，缺少排水和防