堤岸護坡工程
近20年來，隨著土工合成材料的應用和發展，堤岸護坡結構也發生了重大改進，其中應用最廣的是用非織造土工織物代替傳統的砂礫石作為濾層，其次是混凝土模袋護坡技術的應用。
一、塊石和混凝土板的土工織物濾層護坡
這種濾層護坡的結構一般包括三層，最上一層為塊石或混凝土護面層，最下一層緊貼土體的為土工織物濾層，二者之間視具體情況所需，可設定墊層。
(一) 塊石和混凝土護面層
在波浪作用下，幹砌塊石護面的厚度可按下式計算：
(4-1)
式中：t為幹砌塊石護坡厚度，m；kl為係數，一般乾砌石可取0.266，方石和條石可取0.
225；γb為塊石的容重，kn/m3；γω為水的容重，kn/m3；h為計算波高，m(d/l≥0.125時，取h4％；d/l＜0.125時，取h13％。
d為堤前水深，l為波長)；m為坡率，m＝ctgα(α為斜坡坡角)。
採用拋石或人工塊體護面，當邊坡係數m＝1.5～5.0時，在波浪作用下，單個塊體的質量和護面層厚度可按下式計算：
(4-2)
(4-3)
式中：q為單個石塊質量，t為護面層厚度(當護面由兩層塊石組成時，塊石質量可在0.75～1.
25q範圍內，但應有50％以上的塊石質量大於q)；h為計算波高(當平均波高與水深的比值h/d＜0.3時，宜取h5％；當h/d4≥0.3時，宜採用h13％)；n為塊石的層數；kd為穩定係數； c為係數，可按表4-1取值。
表4-1
拋石護面的kd和c值
構造形式 kd c
塊石拋填二層 4.0 1.0
塊石安放(立放)一層 5.5 1.3～1.4
四腳錐體安放二層 8.5 1.0
扭工字塊體安放二層 18(h≥7.5m)
24(h〈7.5m) 1.2(隨機安放)
1.1(規則安放)
混凝土板整體穩定所需的板厚度可下式計算：
(4-4)
式中：t為混凝土板厚度，m；η為係數，一般開縫板可取0.075；h為計算波高，m(取h1％)；γc為混凝土容重，kn/m3；b為順坡方向的混凝土板長度，m。
混凝土板護坡除預製板和現澆混凝土板外，還有不同形式的聯鎖混凝土板。
(二) 護坡墊層
護面塊石與土工織物層之間宜設定墊層，其作用一是防止塊石稜角在施工和護坡執行過程中刺破土工織物，二是可以均布面層的壓力，減少塊石空隙，防止織物受波浪力作用區域性與基土脫離，此外還可減免陽光穿過塊石空隙直射土工織物。墊層的材料以不帶尖角的碎石為宜。砌石墊層的厚度不宜過厚或過薄，一般可取10cm左右。
拋石護坡墊層的厚度宜適當加厚。其粒徑可按下式確定：
d100〈1/2d50 (4-5)
d50≈1/4d50 (4-6)
式中：dl00、d50分別為墊層材料的最大粒徑和平均粒徑；d50為護面塊石的平均塊徑。
(三) 土工織物濾層
護坡土工織物濾層在側向或斜向水流和正向波浪作用下工作，因此，土工織物的水力特性應根據基土土質按第二章所述的紊流動力作用下的透水保土準則確定等效孔徑和滲透係數。
當護面層為混凝土板的情況下，用作濾層的土工織物應採用非織造織物，而且宜全面鋪設。這是由於非織造土工織物具有良好的平面透水性，而且有一定厚度，有利於基土的排水，如圖4-1所示。如果基土的滲透係數較大(如大於a×10-3cm/s)，可考慮順板間分縫呈條帶狀鋪設。
對於塊石護坡和基土滲透係數較大的混凝土板護坡，在確認滿足透水保土要求、不至嚴重淤塞的條件下亦可用織造土工織物作濾層。
圖4-1 混凝土板下不同織物墊層時的水流形態
l一混凝土板；2—砂礫墊層；3一薄型土工織物；
4一厚土工織物；5—基土
對於特殊土如分散性粘土，用作濾層的土工織物應通過專門試驗確定。
土工織物的厚度和強度與工程條件、施工方法有關。從構造要求考慮，採用非織造土工織物時，其單位面積質量一般不應小於400g/m2，抗拉強度不小於10kn/m。織物的原材料以聚酯(per)和聚丙烯(pp)為主。
(四) 土工織物濾層護坡的抗滑穩定
按極限平衡法計算護坡沿土工織物層的抗滑穩定安全係數：
fs＝f/tga
(4-7)
式中：fs為安全係數，土基按gb50286—98規定的土堤抗滑穩定安全係數(表4-2)取值；f為墊層材料(或混凝土板)與土工織物或土工織物與坡土之間的摩擦係數；a為堤岸坡角。
表4-2
土基上織物濾層護坡安全係數
工程等級
1 2 3 4 5
防洪標準
[重現期（年）] 〉100
〈100且≥50 〈50且≥30 〈530且≥20 〈20且≥10
正常運用條件 1.35 1.3 1.25 1.2 1.15
非常運用條件
1.2 1.15 1.1 1.05 1.05
(五) 土工織物的鋪設、連線和錨固
土工織物幅間的連線方法有縫接、搭接或粘接。一般應盡量採用縫接。縫接方式可根據具體情況取圖4-2中的一種。搭接寬度不宜小於30cm，搭接方式應採取上游幅的下游邊壓下游幅的上游邊。
圖4-2 土工織物縫接方式
(a)平縫；(b)摺疊縫
土工織物的鋪設方式有順坡全長鋪設和順水流方向鋪設兩種。前者往往受施工速度限制，暴露時間過長，後者則需在順坡方向進行布幅間的連線。因此，應根據具體情況確定鋪設方式。
當採取順水流方向鋪設時，順坡方向的幅間縫接強度應大於母體強度的80％。
土工織物在坡頂的一端必須錨因，以加強護坡沿土工織物與基土面之間的抗滑穩定，同時防止堤頂雨水或其他作用對基土的沖蝕和破壞。錨固方式可在護坡頂部挖槽，沿槽邊和槽底將土工織物端頭鋪好，再填土或加石夯實，必要時在槽底中加打短樁。槽深和寬不宜小於40cm。
護坡與下部護腳部分必須連線良好，表面平順，底部嚴實，使兩部分構成整體護岸結構。護坡段土工織物的坡腳端應與軟體排的土工織物排布縫接，並埋入軟體排的錨固槽內壓緊。無護底軟體排的護坡，土工織物在坡腳一端必須壓緊在護坡齒牆下面。
(六) 土工織物濾層護坡施工要點
(1) 平整和夯實坡面，清除樹根和尖刺物。
(2) 鋪設宜在無大風天進行。鋪設時順卷開啟，不要牽拉過緊，但也不宜過鬆，以適應坡面地形變化和緊貼坡面為度。
(3) 不得在坡面上穿硬質帶釘鞋行走。
(4) 鋪好土工織物後應盡快鋪設墊層和面層，不得長時間在陽光下暴露，否則應加覆蓋保護。
(5) 塊石不得沿土工織物坡面下滾，鋪塊石時盡可能輕放。
(6) 護面塊石應平面朝下，必須砌築緊密，咬合良好，填縫密實，以保護土工織物和護坡的穩定。
二、混凝土模袋護坡
(一) 模袋的型別和適用條件
混凝土模袋按其充填材料不同分為充填砂漿型和充填混凝土型兩種。前者適用於一般坡面、渠道、江河和水庫的護坡以及碼頭工程等，後者適用於有較強水流和波浪作用的岸坡、海堤等。
模袋的型別已如第一章所述，即按所用的材質和加工工藝不同可分為機織模袋和簡易模袋。機織模袋主要由錦綸、滌綸和丙綸長絲織物製成，強度高，孔徑均勻，充填時基本不漏水泥，可以製成帶反濾點形式，可以用幫浦充灌砂漿或細礫混凝土。簡易模袋系我國東北某些省份創造的一種群眾性護坡形式，目前均用聚丙烯編織物縫製，袋體本身不具備反濾功能，需在坡面上加鋪非織造織物濾層，袋內只充灌砂漿和採取人工自流灌填方式。
機織模袋混凝土護坡可在最大坡度1:1甚至更陡的條件下應用，較佳的坡度為1:1.
5，在水中充灌時允許水流流速一般小於1.5m/s。簡易模袋混凝土較適於坡度1:
1.5～1:3.
0的水上或較淺的靜水下護坡，其施工裝置簡單，工程造價較機織模袋低。
國外機織模袋已基本定型化。國內的混凝土模袋技術是從日本引進和研究發展起來的，其種類與國外的相仿。表4-3為國內部分模袋產品及其與日本產品的對照。
簡易模袋目前只有一種形式，類似於fp型。
表4-3
部分土工模袋基本特性表
型號 fp-100 cy-100 cyz-3 wys-100 模s和模c系列
原料錦綸 66 錦綸6 錦綸+滌綸+丙綸
單層質量(g/m2) 241.6 240.8 273.2 331.5 340.0
單層厚度(mm) 0.334 0.356 0.485 0.536 0.55
抗拉強度
(n/3cm) 經向 1332～1432 1265～1342 1427～1546 1064～2003 1839～2158
緯向 1587～1605 1599～1615 1478～1482 1757～1984 1786～2003
伸長率(%) 經向 10.3～11.4 10.4～12.9 12.2～12.5 15.8～20.4 14.5～21.0
緯向 10.6～10.8 10.8～11.0 12.2～15.3 17.1～18.7 16.9～18.5
頂破強度(n) 1546 1572 1281 1584 5000
等效孔徑o90(mm) 0.1 0.12 0.12 0.091 〈0.2且≥0.043
滲透係數(cm/s) 3×10-3 1.0×10-2 2.87×10-2 4×10-3 1×10-2
8.6×10-4
灌注後成型厚度砂漿:10cm 混凝土:15cm 混凝土:15cm 砂漿:10cm 砂漿:10～20cm
混凝土:5～70cm
(二) 模袋混凝土的配合比設計
機織模袋混凝土護坡採用幫浦送方法施工，要求所用混凝土或水泥砂漿除具有可幫浦性外，還要具有適宜的流動性，使之在模袋內能順利流淌擴散，充滿整個模袋，不發生分離。因此，對其材料的配合比和外加劑的應用比一般幫浦送混凝土要求更高。必要時應根據具體工程情況通過試驗確定。
表4-4和表4-5為日本蝶理公司提出的幫浦送充填料配合比，可供參考。
表4-4
充灌砂漿標準配合比 調合
種類水泥和砂
比率c/s 水灰比
w/c(%) 流動值
(s) 單位質量(kg/m3) 備註
水泥c 細粒料s 水w
m-2m-3 1:2.0
1:3.0 60
70 20±2 600
461 1200
1383 360
323 fm=2.8混合劑、ae劑、減水劑
表4-5 充灌混凝土配合比 配合
種類 粗粒料
最大尺寸
（mm）坍落度
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