武庄河道整治工程铅丝笼沉排护岸设计与施工(1)
毕业论文
2014/4/1
摘要：护岸作为河道整治工程之一，具有对河床边界条件影响小，施工简便等优点。铅丝笼沉排护岸设计主要是结构形式的选择和稳定性校核。
关键词：沉排 铅丝笼 设计 施工
武庄工程位于黄河下游左岸，河南省原阳县境内，距上游花园口水文站２４ｋｍ，其右岸为郑州市黄河马渡、三坝、杨桥险工，属典型游荡性河段。该工程上迎马渡来溜，下送溜至赵口险工。工程规划全长４１８２ｍ，工程布设自上而下为垛３０座，护岸１０８２ｍ，丁坝５道，潜坝５００ｍ。工程于１９９４年开始兴建，目前已修建垛１０座，护岸１０８２ｍ丁坝５道，工程长度２３３６ｍ。该工程的修建对控导主流、稳定河势发挥了重要作用。
由于丁坝突出河中，局部冲刷较大，土工布铅丝笼沉排按丁坝施工，不仅铺设复杂，而且在坝头部分冲刷下沉后变形复杂，容易出险，加之，沉排结构既可护底，又可护根，故在湾顶１０８２ｍ范围采用土工布铅丝笼沉排护岸形式。
一、 铅丝笼沉排排体设计
铅丝笼沉排排体结构是由反滤布、压载、裹护体护坡组成，设计内容包括：结构形式的选择和结构稳定性校核等。
１．反滤布
铅丝笼沉排一般底层采用无纺土工布做反滤布，上层采用编织布以防止铅丝及块石刺破无纺土工布。反滤布既要满足保土性、透水性，又要有一定强度。一般选用３００ｇ／ｍ２的无纺土工布做反滤布，造价低且适应性强。
２．沉排压载
铅丝笼沉排系用铅丝编制结成网格的笼状物体，内填块石，网格的大小以不漏填充的石块为限。此次武庄设计铅丝笼采用８钢筋做框架，用＃１２铅丝编制成网格，并在框架结点处，上下左右用铅丝连接起来，以增加石笼的整体性。为防止排体下滑，将排体延伸并用现浇混凝土镇墩固定在护岸体内。
３．冲刷深度确定
护岸沉排，由于水流侧蚀作用受到了限制，排脚处河床必然冲深，排脚伸出坡脚的尺寸，应满足河床冲至最低高程时排体坡度仍能维持稳定，并很好地保护岸坡。
采用潜坝的水流条件（阿尔图宁公式）计算沉排前冲刷坑深度（△ｈ）：
式中：ν为坝前平均行进流速４．４ｍ／ｓ；ｍ为沉排终止后的边坡系数，ｍ＝２；α为沉排与水流夹角，α＝４５°。
４．沉排宽度计算（ｌ）
式中：△ｈ为沉排前冲刷坑深度；ｍ为沉排终止后的边坡系数，ｍ＝２。
二、沉排稳定性分析
护底沉排主要进行压载和抗滑稳定计算。
１．沉排压载计算
式中：ω为排体面积（ｍ２）；ｈ为排体厚度（ｍ）；γ石为块石容重（ｋｇ／ｍ３）；γｓ为块石比重。
２．抗滑稳定分析
排体的抗滑稳定安全系数为：
式中：ｌ２、ｌ为分别为斜坡段沉排长度与斜坡坡脚外沉排长度（ｍ）；α为坡角；ｆｃｓ为沉排与坡面间摩擦系数；ｆｓ为抗滑稳定安全系数，取值不小于１．３。
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