袁莉　邢軻堯

摘 要：水利工程中的土石壩，江河、湖泊兩岸堤防的迎水面以及平原水庫的圍堤經(jīng)常遭受波浪（風(fēng)浪）沖擊破壞，一般情況下都要采取護坡防護。護坡工程設(shè)計是否合理，工程運行是否安全，對水利工程特別是對堤防、大壩的安全至關(guān)重要。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有300座大型水庫發(fā)生的1200次工程事故中，護坡破壞的就有82次，其中因風(fēng)浪破壞的就有46次，占護坡破壞總數(shù)的56.10%。因此可見，研究水利工程防風(fēng)浪技術(shù)對保障工程安全具有重要意義。

關(guān)鍵詞：水利工程；護坡；防風(fēng)浪

1 風(fēng)浪對水利工程破壞機理

在風(fēng)力作用下，水質(zhì)點沿著主風(fēng)方向運動使風(fēng)浪不斷向岸邊傳播，而岸邊的波浪因水深不斷減小，波浪與岸邊的摩擦加劇，并與岸坡碰撞而破碎。在摩擦和碰撞過程中波浪的能量發(fā)生消耗或轉(zhuǎn)化，因而對坡產(chǎn)生極大的破壞作用。

2 水利工程護坡設(shè)計的原則

護坡設(shè)計的原則一般為：

2.1 護坡的保護范圍

上限應(yīng)以最高水位加最大風(fēng)速、最大吹度情況下的風(fēng)浪爬高和安全超高，一般到壩頂；下限為最低水位（水庫為限制低水位或死水位）以下，并能滿足壩體抗淘刷和冰凍層的要求。

2.2 護坡工程必須穩(wěn)定可靠

護面材料應(yīng)有足夠的重量、厚度和耐磨蝕性，以抗御水流沖擊、淘刷，并保證滲壓、浮力作用下不產(chǎn)生局部或整體滑動。

2.3 反濾層的工作要安全可靠

反濾層要保證在滲流作用下被保護的土代體不至流失，防止土層產(chǎn)生滲流破壞，同時要有足夠的透水能力，防止淤堵而影響滲水的暢流。

3 水利工程防浪護坡技術(shù)措施

隨著風(fēng)浪破壞水利工程堤防壩坡面機理研究的深入以及新材料、施工新工藝的出現(xiàn)，新的防風(fēng)浪技術(shù)措施不斷增加和完善，護坡工程目前正趨向更安全、合理、經(jīng)濟和便于機械化施工的方向發(fā)展。下面介紹國內(nèi)外幾種水利工程防風(fēng)浪護坡的技術(shù)措施。

3.1 塊石護坡

塊石護坡是我國最為常用的幾種護坡型式，對于當?shù)鼗蚓徒_采塊石方便且材料費用較低的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先采用此種結(jié)構(gòu)型式。塊石護坡有剛性和柔性之分，有漿砌和干砌之別，其設(shè)計包括：

（1）塊石材料的選擇：根據(jù)穩(wěn)定可靠的原則要求，綜合國內(nèi)外經(jīng)驗，護坡石料的抗壓強度（經(jīng)25次凍融）不能小于4-5KN/cm2軟化系數(shù)大0.85，巖石孔隙率小于3%，按孔隙體積比計算的吸水率≤0.8，巖石容重大于是2.24T/m3，石料形狀以正方形為最佳，石料的最長邊與最短邊之比小于1.5-2.0，最適宜的石料為巖漿巖。

（2）面層塊石尺寸的選擇：可根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001）介紹的公式，按在最大局部波壓力下所需的直徑來計算塊石直徑及最大厚度。而實際情況是整個坡面波壓力分部為中間大、上下兩端小。因此對于水位相對穩(wěn)定的水庫、江河，為了經(jīng)濟起見，可根據(jù)壓力波變化情況采用不同的護坡厚度。

（3）反濾層設(shè)計：為防止塊石土粒在波動滲流作用下從塊石之間的縫隙流出，塊石與坡面之間一般應(yīng)設(shè)反濾層。傳統(tǒng)的反濾層可由2-4層不同的粒徑砂、礫石或碎石組成。層次與滲流方向正交，粒徑順水流由細到粗。

3.2 混凝土、鋼筋混凝土板護坡

這也是目前較為廣泛使用的一種護坡方式。按施工工藝可分為現(xiàn)場整體澆筑和預(yù)制板（塊），然后在現(xiàn)場裝配兩種形式?，F(xiàn)場澆筑的一般板厚度為0.3-0.5m；平面尺寸一般為5.0×5.0m或10×10m；裝配式鋼筋混凝土板厚一般為0.15-0.25m，平面尺寸1.50×1.50m-3.0×3.0m。板下應(yīng)鋪設(shè)0.15-0.2m厚的砂、礫石墊層或采用無紡布作反濾層。板的形狀以方形、矩形或六角形為宜。

鋼筋混凝土護面板的設(shè)計，首先需要根據(jù)波浪作用所產(chǎn)生的波壓力和浮托力，按《水工鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范》（SL/T191-96）中的公式計算板厚，然后根據(jù)波壓力按置于彈性基礎(chǔ)上的板來確定所需的鋼筋。若以板面尺寸較大亦可按三邊或四邊簡支板計算配筋。由于作用在護板上的力很復(fù)雜，且不甚明確，設(shè)計時要考慮運輸、安裝、溫度、土坡變形等因素。

進入90年代以后，有些水利工程的防風(fēng)浪措施陸續(xù)采用了混凝土預(yù)制板或現(xiàn)澆砼板結(jié)構(gòu)形式，此種結(jié)構(gòu)一方面能適應(yīng)施工的機械化，且美觀，再結(jié)合采用無紡布作為反濾層，能夠利用當?shù)氐牡[石材料節(jié)省工程投資，縮短工期，是一種值得推廣使用的防風(fēng)浪護坡措施。據(jù)掌握，黑龍江沿岸上起漠河，下至撫遠，采用此種結(jié)構(gòu)形式就有十余處之多，經(jīng)過十幾年運行，防風(fēng)浪效果非常好，為繁榮邊疆經(jīng)濟，保護生態(tài)環(huán)境和發(fā)展旅游事業(yè)、防止國土流失起到了不可替代的作用。

3.3 梁格式護坡

一般用C15混凝土澆筑梁格網(wǎng)，并在網(wǎng)格內(nèi)填筑混凝土塊、碎石、塊石等防浪材料。在填筑塊石時，一般采用C10三級配預(yù)埋塊石混凝土做防浪材料。在缺乏石料的地區(qū)，可用C10二級配混凝土，逐格進行現(xiàn)場澆筑，但應(yīng)注意設(shè)置排水孔和在混凝土板下部要鋪設(shè)10-20cm厚碎石墊層。按粒徑大小，自下而上分層鋪填。梁格應(yīng)比碎石高5-10cm。

梁格網(wǎng)格的幾何形狀多為正方形、菱形、矩形，在布置格梁時，最好使縱梁或橫梁與主風(fēng)向垂直。尺寸一般以3m×3m為宜。

3.4 化纖模袋混凝土護坡

化纖模袋混凝土護坡是利用化纖材料按一定尺寸縫制成模袋，布設(shè)于壩坡上，用水泥漿泵將砼混凝土壓入化纖模袋內(nèi)。由數(shù)個模袋組成一護坡塊，整個護坡由多個護坡塊組成。一般用于水下護坡、護基。

3.5 塑料編織袋裝土護坡

用塑料編織袋裝土，置于堤壩水下護坡部位以達到護坡防風(fēng)浪的目的。該法對于堤防防洪搶險是最為適宜的。

3.6 植物防浪護坡

在堤防坡面及平臺上植柳樹、楊樹等防風(fēng)林木，既起到防浪護坡和防風(fēng)固堤的作用，增加綜合經(jīng)濟收入。對于水深較小、堤防厚墩的河道，不失為一種防風(fēng)浪措施。對于水庫大壩和重要江河堤防，則應(yīng)取慎重態(tài)度。近年來在某些小型水庫雖然也有利用，但尚需進一步總結(jié)經(jīng)驗，分析利弊，慎重處置。嘉蔭縣雪水溫護岸0+000-1+500樁號上部也采用此法，自從1998年運行至現(xiàn)在，防風(fēng)浪效果比較好。

3.7 其它護坡防浪措施

（1）鋼筋混凝土沉排，它是將若干個預(yù)制混凝土塊鉸結(jié)起來，下墊無紡布構(gòu)成排體，再將沉排沉入水中置至護坡部位。這種方法最早起用于美國密西西比河下游的護岸工程。此種結(jié)構(gòu)可以承受每秒1.7m/s以上流速，可用于水深較大的護坡部位。1998年大水以后，長江干流中有一部分采用了此種防風(fēng)浪形式，經(jīng)過幾年的運行，效果很好。

（2）放緩?fù)疗?。堤防坡面的陡坡對抗風(fēng)浪破壞的能力影響較大，一般情況下，坡面越緩，風(fēng)浪的破壞作用越小，相對說來，護坡的抗風(fēng)浪破壞能力較強，當土坡放緩到一定程度時，自然的土坡基本上就能承受風(fēng)浪的破壞。

參考文獻

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作者簡介：袁莉，女，嘉蔭縣水務(wù)局，工程師。