工程科技 民营科技２０１４年第１２期 在河道整治工程中格宾护岸的结构设计 刘圣琬 （宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司，宁夏银川７５０００４） 摘要：在河道整治工程中，格宾护岸被广泛应用。研究了格宾护岸四个结构参数（护岸坡比、护坡厚度、基础尺寸和护脚长度）的 影响因素及计算方法，并给出了在结构设计时应该遵循的程序。 关键词：河道整治；格宾护岸；结构设计 ￣ｏ－４１。。 在河道整治护岸工程中，相比传统材料浆砌石、混凝土等，格宾 为雷诺护垫内填石的内摩擦角，该方法中厚度由流速、坡比决定，流速越大、坡越陡则厚度越大。 在柔性、透水ｌ生和生态效应方面具有明显的优势。目前我国越来越多 通过以上两种方法综合分析得护坡厚度主要由流速决定，流速 的工程开始使用这种材料，因而研究其结构设计具有重要意义。格宾 ．３ｍ、０．４ｍ和０．５ｍ。 护岸结构如图所示。在设计时需要确定四个参数：护岸坡比；护坡厚 越大则厚度越大。一般博兄下护坡厚度取０度；基础尺寸；护脚长度。 格宾护岸结构图 １护岸坡比 护岸坡比根据土堤抗滑稳定计算确定，土堤抗滑稳定计算可采 用瑞典圆弧法或简化毕肖普法【１】。坡比主要决定于土体材料、护岸高 度。根据计算分析及工程经验，一股隋况下，高度小于３ｍ时坡比可采 用ｈ１．５；高度在３ｍ到１０ｍ之间时坡比可采用１：２，但需在护坡中部设 置不小于１．５ｍ宽的戗台。 ２护坡厚度 护坡厚度有两种计算公式 １）《生态格网结构技术规程 计算公式。格宾护坡的最小厚 度为填石平均粒径的２倍，填石平均粒径Ｄ 按下式计算：Ｄ ｆｃ 『ｆ【＼ １／咕 （ｇｄＫ１） Ｊ］ ２５ 式中：Ｄ 为绿滨垫填石的中值粒径，５０％的填石粒径超过该值；ｓ。 为安全系数（推荐最小１．１）；ｃ 为绿滨垫中填石的稳定系数，大多数情 况为０．１（适用于填石有棱角，最大及最小填石尺寸比在１．５—２．０之 间）；ｃ 为流速分布系数，１．２８３－－０．２１ｇ（Ｒ／ｂ）（其中Ｒ／ｂ＞￣１．０，），在堤和混 凝土渠道的端部为１．２５；ｄ为流速ｖ处局部水深（ｉｎ）； 为水的重度 （ｋＮ／ｍ ）； 为填石的重度（ｋＮ／ｍ。）；ｖ为断面平均流速（ｍ／ｓ），通常取水 面以下Ｑ６倍水深处流速，或者取０．２倍、０．８倍水深处流速平均值；ｇ 为重力加速度（９．８１ｍ／ｓ￣；Ｋ１为边坡修正因子，坡度１：１取０．４６，１：１．５取 ０．７１，１：２取０．８８，１：３取０．９８，１．４以上取１．Ｏ；Ｒ为水力半径．ｂ为水面宽 度。该法可用于厚度为１５０－－５００ｍｍ的绿滨垫的填石平均粒径计算， 适用于河流坡降小于 的缓流河段。用于河道转弯处外侧的绿滨垫 填石Ｄ 应乘以系数１．２。 该方法中厚度由流速、水深、坡比决定，流速越大、水深越小、坡越 陡则厚度越大。 ２）《护岸的设计》护坡厚度计算公式：ＡＤ＝０．０３５ Ｊ、 ｇ 式中：△为雷诺护垫的相对密度，Ａ １．０；Ｄ为雷诺护垫的厚度， ｍ；中为稳定参数，对于雷诺护垫取中＝０．７５；ｕ 为平均流速，ｍ／ｓ；Ｃ 为 临界防护参数，对于雷诺护垫取ｃ ．０７；ｇ为重力加速度，ｇ＝９．８１ｒｉｄｓ ； 为紊流系数，取Ｋ１：ｌ｜０；Ｋ 为深度系数，取Ｋｈ＝１．０； 为坡度参数， Ｋ 、／１二 ＩＩ ；０为岸坡角度，ｓｉｎ０－— ＝ ；ｍ为岸坡坡度；‘Ｐ ３基础尺寸 格宾护坡对基础的作用力可能引起基础的滑动和倾倒。参考挡 土墙的抗滑、抗倾安全系数计算公式呵得基础的抗滑、抗倾安全系数 计算公式。 基础抗滑稳定安全系数： Ｋ－－ｒＥＧ／∑Ｈ Ｋ．ｆＶ，ｔａｎｃｔ 瓦 ＋ｎａｎ仅 式中：ＥＧ为作用在基础上全部垂直于水平面的荷载（ｋＮ）；ＥＨ 为作用在基础上全部平行于基底面的荷载（ｋＮ）；ｆ为格宾与土体间的 摩擦系数；Ｈ 为护坡高度ｍ）；ｔ 为护坡厚度ｍ）； 为坡脚（度）；Ｖ：为 基础体积（ｍ ）。 基础抗倾安全系数： Ｋ＝∑Ｍｅ∑ 一Ｋ＝ Ｉ．２１ｔａｎ ｏ【 Ｉ 而 丽 酋ｔａ眦 式中：ＥＭ 为对基础基底前趾的抗倾覆力矩（ｋＮ・ｍ）；ＥＭ 为对 基础基底前趾的倾覆力矩（ｋＮ・ｍ）；Ｈ：为基础高度（ｍ）； 为基础宽度 （ｍ）。可见基础尺寸主要决定于护坡坡比、护坡高度、护坡厚度及格宾 与土体间的摩擦系数。 ４护脚长度 ４．１局部冲刷深度。局部冲刷深度指护岸工程修建后，在经受设计洪 ｚＫ＃ＡｄＣ－￣Ｋ流（ｆ＃Ｊｋ流量）淘冲下工程头部河床冲刷深度。 护岸冲刷深度参考《河道整治设ｉ 见范》曰中的水流斜冲防护岸坡 ２３ｖ ・ｔｇ 产生的冲刷深度计算公式计算：Ａｈ＝—＿＝＝ ，＿－３０ｄ ｇＶ１＋ｍ 式中：△ｈ为自河底算起的局部冲刷深度（ｍ）；ｏｒ为水流流向与坡 岸的交角（度）；ｄ为坡脚处土壤０计算粒径（ｍ）；ｍ为防护建筑物迎水 面边坡系数；ｖｊ为水流的局部冲刷流速（ｍ／ｓ）。 可见冲刷深度主要由流速决定。 ４．２护脚长度。护脚长度一般为１．５ 倍冲 。 由于格宾护岸四个结构参数间具有因果关系，在进行设计时应 按下列程序进行：１）根据护坡高度及土体材料确定坡比；２）根据流速、 水深和坡比确定护坡厚度；３）根据护坡坡比、护坡高度、护坡厚度及护 坡与土体问的摩擦系数确定基础尺寸；４）根据流速、坡比及坡脚处土 壤计算粒径等确定护脚长度。宁夏清水河防洪治理工程２０１３年建设 项目按以上方法设计了格宾护岸，目前大部分护岸已经完工且运行良 好，说明本文所述方法是可靠的。 参考文献 【１］ＧＢ ５０２８６—２０１３堤防工程设计规范［Ｓ］．北京：中国计划出版社， ２０１３． ［２］ＣＥＣＳ３５３：２０１３生态格网结构技术规程【ｓ］．北京：中国计划出版社， ２０１３． ｆ３］ＧＢ ５０７０７－２０１１河道整治设计规范ｃｓ］．北京：中国计划出版社， ２０】】．
