公路水毁变更处置方案课件.ppt

1、 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水流方向两个反向90弯道的地形和中泓线 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。造成上述水毁的主要原因：造成上述水毁的主要原因：1 1）路基冲刷）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

2、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；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。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，

3、则边坡中的岩屑、小块石较容易被冲走，从而造成路基坍塌，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。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。可见，对于沿河公

4、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。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。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

5、平面形态、河床质组成等），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 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，冲刷深度与压缩断

6、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 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；完善路基路面排水系统；硬化路肩，提高抗冲能力

7、。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 室内模型试验室内模型试验直道和弯道上的丁坝冲直道和弯道上的丁坝冲刷坑形状及范围刷坑形状及范围弯道上护坦冲刷防护试弯道上护坦冲刷防护试验验 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。常用的防护型式有护坦防护、石笼防护和抛石防护护坦防护、石笼防护和抛石防护等

8、，其中护坦护坦防护防护具有效果好、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。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。设置护坦前后的凹岸冲刷深度变化示意图护坦防护时凹岸的纵断面图0.240.170.05m ax01.48()()()BBhhhRhd式中：hmax弯道凹岸最

9、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+0.298 对于有建筑物控制的河弯：hmax=1.81h+0.9760.240.170.05max1.48()()()mCBBhhhKRhd 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。0.1 6 mmK

10、e则凹岸边坡坡脚的最大冲刷水深为：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。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

11、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:ShbSHhehSH6657.0649.0丁坝绕流的水流结构长安大学直道水槽试验 丁坝群冲刷防护DDHLBBLChCLln11212020 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。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

12、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。漫水顶坝平面和平轴环流示意图漫水高度对冲刷深度的影响漫水丁坝的过水断面随着漫水高度的增加,坝头冲刷在减小上挑或下挑漫水丁坝的不同漫流情况淹没丁坝的旋涡体系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。60.040.033.0hLCFhDrs hFhrs33.04smmDrsCCChLFh5.020.095.1CmCsmC15.090/CmmeC07.02/1hhCsm2/5.01hhCsmDDDHLBBhKLhLKLln112/00DDDHLBBhKLhLKLln58.005.000坝距的改变对主回流交界线的影响示意图凹岸丁坝群的布设（XG法）凹岸丁坝群的布设（FHWA法）长安大学弯道水槽试验丁坝配合护坦的基脚冲刷防护挡土墙坡脚的开山弃方谢谢各位