堤防边坡与防护措施的优化方案

7.6.6.1　堤防边坡

堤坡应根据堤防等级、堤身结构、堤基、筑堤土质、风浪情况、护坡型式、堤高、施工及运用条件，经稳定计算确定。堤坡一般为 1∶1.5～1∶5.0，堤高很低时可采用较陡堤坡，软土地基采用较缓的堤坡；常见的堤坡为1∶2.5和1∶3.0。规范要求1级和2级土堤的堤坡不宜陡于1∶3.0。

堤坡一般是迎水侧坡陡，背水侧综合坡坡缓。当堤高超过6m时，背水侧宜设置戗台，戗台的宽度不宜小于1.5m。

堤坡要通过滑动稳定和渗透稳定计算确定。边坡滑动稳定可以采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法；当堤基存在较薄软弱土层时，宜采用改良圆弧法；安全系数要大于规范给定的限值。渗透稳定计算应核算设计洪水时浸润线的位置、背水侧堤坡逸出点的位置和出逸比降，出逸比降要小于规范给定的限值。

7.6.6.2　边坡防护型式

堤坡和岸坡常常需要防护，防止雨水和河水冲刷破坏。边坡防护型式一般分为硬防护和软防护。硬防护有浆砌石护坡、混凝土护坡、膜袋混凝土等型式（图7.6-1、图7.6-2），护坡结构致密，整体性强，耐久性好。软防护有草皮护坡、干砌石护坡、抛石护坡等型式（图7.6-3、图7.6-4），护坡透水性性好，适应变形能力强。护坡的型式选择取决于边坡的工作条件，例如流速、波浪、挡水深度、持续时间、土质条件、人群使用频度、破坏后果等因素。条件适宜时，应优先采用宜长草、透水、有孔洞的生态护坡。水流冲刷或风浪作用强烈的堤段，也可以采用浆砌石、混凝土护坡等形式。总之，护坡的选择必须分析失事后果，将安全风险放在第一位。

图7.6-1　浆砌石护岸

图7.6-2　预制混凝土块护坡

图7.6-3　现浇混凝土与草皮组合护坡

（据—吕学梅）

图7.6-4　干砌石护坡

7.6.6.3　护坡破坏类型

堤坡护坡面层会产生局部破坏，主要类型有：①波浪冲击破坏；②水流冲刷破坏；③沉陷变形破坏；④护坡块体下细粒土因管涌流失破坏；⑤水位骤降时护坡块体被水压顶出破坏；⑥坡脚淘刷塌滑破坏；针对护坡的破坏类型，设计中要注意一些细节。

1.护坡的范围

要根据不同的水流条件、风浪条件分河段防护。对于同一坡面，选定合适的上、下防护范围。防护上部高程为设计水位加波浪爬高，爬高常取0.5～1.0m，下部护脚范围可在计算冲刷深度以下0.5m。(www.xing528.com)

2.做好垫层设计

硬护坡与土之间设置垫层，垫层可以采用砂土、碎石，最小厚度不小于10cm。垫层也可以采用土工织物。良好的垫层可以防止管涌引起的破坏。

3.做好排水设计

有的河流水位升降迅速。在河流水位骤降时，硬护坡设置排水孔，可有效减轻渗流压力。对于浆砌石和混凝土护坡，间距可为2～3m，孔径可为50～100mm。排水孔的材料可用PVC管。在背水一侧的管的端头，要做好反滤设计。排水孔也可以采用无砂混凝土块。

7.6.6.4　边坡冲刷计算

顺坝及平顺护岸冲刷深度可采用式（7.6-3）～式（7.6-6）计算。

式中　hs——局部冲刷深度，m；

　　　H0——冲刷处的水深，m；

　　　Ucp——近岸垂线平均流速，m/s；

　　　U——行近流速，m/s；

　　　n——与防护岸坡在平面上的形状有关，取n=1/4～1/6；

　　　η——水流流速不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α查表7.6-1；

　　　Uc——泥沙起动流速，m/s，对于黏性与砂质河床可采用张瑞瑾公式（7.6-5），对于卵石河床，可以采用长江科学院公式（7.6-6）计算；

　　　d50——床沙的中值粒径，m；

　　　γs、γ——泥沙与水的容重，k N/m3。

表7.6-1　水流流速不均匀系数

冲刷深的选取要结合当地经验，避免可能的工程风险。可以通过河道主管部门，调查一下河道的冲刷情况，计算值对比一下当地的经验值。