一种新型边坡防护结构的研究与运用

一种新型边坡防护结构的研究与运用

吴晓强

四川港航嘉陵江金沙航电开发有限公司（四川 阆中634700）

【摘要】水电站下游沿岸往往水流湍急，湍流会对沿岸边坡进行冲刷造成损坏，尤其是在开闸泄洪和发电的时候。为减轻水流冲刷造成的损坏，往往会在边坡上施工护坡，隔绝水流对泥土边坡的直接冲击，防止水土流失。

【关键词】：新型结构；边坡防护；水电站；

一、前言

我站最早采用砼框格梁加生态袋的方式（详见图1）进行边坡防护，实践证明生态袋在植物未彻底生长起来防冲效果较差，洪水带走了生态袋，同时淘刷了原江岸土边坡，造成土地坍塌，水土流失。

原设计施工方案采用了砼框格梁2m*2m（规格为30cm*30cmC20钢筋砼，嵌入边坡10cm左右）+三维生态袋，每隔8米设计一条施工缝的方式进行护坡。施工工序为；首先整平土质坡面，在边坡底部开挖并浇筑C20混凝土防冲齿墙，齿墙尺寸为1.1*1.6m，入岩20cm。齿墙后部斜面边坡上施工框格梁，齿墙前部利用大石回填形成回填区1-1，齿墙后部边坡挖机修整，不平整及齿墙开挖部位利用砂卵石回填形成砂卵石回填区1-2，框格梁之间的格构铺设土工布层1-3、三维生态袋层1-4，框格梁顶部设有C20混凝土浇灌的路缘石台1-5。该方案好处是能够在一定程度上对边坡进行保护，且利用三维生态袋配合草籽可生长出绿色植被，边坡防护结构形成后植物与周围环境更协调，也较为美观。经过运行实践发现其缺陷是：1、抗冲能力不强，只能适合流量流速较小的地区边坡保护，嘉陵江流域每年夏季降水量大、洪水流量大，水流流速较快，加之水电站泄洪及发电水流冲刷，仅不足2年时间就将三维生态袋冲毁，部分框格梁内肉眼可见底层泥土；2、成本较高，三维生态袋人工装袋成本较高；

           砼框格梁+三维生态袋方式的护坡结构示意图    

                                                        图1 

二、新型结构型式的研究及运用

1、本新型边坡防护结构型式研究的目的在于克服现有技术方案不足，提供一种结构稳定、防冲效果好、成本较低的一种边坡防护结构（详见图2），特别是在交通运输道路较差，商混等施工材料很难达到的江河边的施工部位优势更为明显。其技术方案如下：

1.1本防护结构型式主要为坡脚砼齿墙、钢筋砼框格梁、坡面排水管、富胶凝砂砾石填充层、坡顶截水沟组成。首先在坡脚浇筑砼防冲齿墙，然后在整平的边坡上的浇筑砼框格梁（框格梁嵌入边坡坡面10cm左右），框格梁达到一定强度后早框格梁的格构内施工富胶凝砂砾石填充层，施工富胶凝砂砾石填充层的时候在边坡上填充层内埋设排水管，水平贯穿填充层，其内端延伸至填平层内，其外端延伸至填充层外，作为排出边坡内雨水及地下水的作用，最后在边坡顶面路缘石旁施工截水沟。

1.2填平层为坡面经修整后仍出现不平的部位用砂卵石填充。填平层压实系数不小于0.9。

1.3框格梁中为C15富胶凝砂砾石填充层。填充层与框格梁表面齐平。排水管为PVC管，其内径为7.5cm。所述的排水管内端包裹有土工布。所述的排水管外端低于内端，坡度为2%。框格梁顶部如有路缘石，可与路缘石一体成型。

1.4经过多次配合比试验，富胶凝砂砾石配合比见表1。砂卵石填筑材料的选择上须保证卵石的含量及级配的连续性，最大卵石粒径小于15cm，小于5mm的细粒含量小于30%，小于0.0075mm土粒含量不小于3%，不得含杂草、树根等有机物和腐殖土，压实系数不小于0.95，砂卵石应选择含泥较少、级配相对连续、杂质较少的原状砂卵石为好。

C15富胶凝砂砾石配合比

表1                                          单位：kg

框格梁中填充C15富胶凝砂砾石护坡防护施工示意图

图2

1.5（示意图说明：2-L型齿墙；3-C15富胶凝砂砾石填充层；4-30cm*30cm，隔梁间距2m*2m框格梁；5-排水管；6-土工布；7-边坡不平处砂卵石填平层；8-框格梁顶部连接路缘石砼；9-边坡顶部截水沟）

三、框格梁加C15富胶凝砂砾石防护结构具有以下效果：

1、由于在顶部设有截水沟，当出现强降水时，高处的流水经过截水沟时便被截水沟引流至边坡末端的坡脚，这样就减少了大量来自顶部的水流冲击。同时，由于路缘石与框格梁、截水沟的结构紧密，大大减少了顶部流水对坡面渗透量，防止了因大量流水浸泡而导致的土壤松散膨胀，避免了框格梁及C15富胶凝砂砾石边坡形变；

2、施工时在坡面整平时直接利用砂卵石对坡面凹坑进行填充整平，其一是施工更容易，砂卵石在江边沿岸岸滩随处可找，直接采用，减少了材料购买费用和运费；其二是结构更稳，砂卵石填充压实后在保证结构稳定的同时还具有良好的透水效果，流水经砂卵石从排水管及时流出，避免了坡内积水而导致的土壤浸泡后松散膨胀，排水管内端包裹有土工布，能防止管道堵塞和细沙外溢；其三本填充方案不破坏边坡原本土质结构直接施工，基础更加稳定，施工也更加便捷；

3、由于填充层采用了富胶凝砂砾石填充，它是一种采用江、河边岸滩原本就存在的原状砂卵石，去除粒径大于15CM的大卵石后，通过加入一定量的胶凝材料（主要是水泥）、水，水泥；用量通过配合比试验确定（用水量可根据拌合后的富胶凝材料的塌落度适当调整），使其搅拌后的富胶凝砂砾石的试块强度达到C15砼的试块强度，施工时按照配合比试验的数据加入胶凝材料和适当的水，充分搅拌后填筑于砼框格梁内，振捣、压实，形成完整的边坡防护结构。所以它具有结构稳固、成本低廉的特点，其原因是选取江边及岸滩原状砂卵石，原材料成本非常低，运输成本也非常低 ，在确保护坡整体稳定性和防冲性的同时大幅的减少了施工成本。填充层与框格梁表面设置为齐平，能够减少顺江流水对坡面的冲击力，延长结构寿命；

4、本防护结构大量采用原地取材，减少了材料的运输成本，特别是对于一些运输条件不太好，征地施工临时道路较为困难的区域优势更为明显。

四、结束语：

本篇主要是研究砼框格梁+富胶凝砂砾石相结合的边坡防护结构型式在水利、水电工程边坡防护工程上的运用。

参考文献；

[1]王晋瑛.守口堡水库胶凝砂砾石坝设计配合比研究[J].水利规划与设计2015.（4）

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[3] 钟德华. 高边坡支护施工与开挖技术应用[J]. 河南水利与南水北调，2016：55-56.
[4]邹定保.高路堑边坡的综合处理.国外公路，2012（1）