申请/专利权人：长江勘测规划设计研究有限责任公司

申请日：2019-06-28

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN110219281B

主分类号：E02B3/10

分类号：E02B3/10;E02B3/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.10.08#实质审查的生效;2019.09.10#公开

摘要：本发明为一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，包括石笼网垫、钢筋混凝土桩。所述石笼网垫沿堤防护脚铺设；所述钢筋混凝土桩设置在石笼网垫下部地基内；所述石笼网垫长度＝2×堤脚计算冲刷深度+安全余度，石笼网垫厚度≥2×抗冲粒径；所述石笼网垫每个单元的体积为设计抗冲粒径的3～4倍；所述石笼网垫的单元石笼之间采用绑扎钢丝牢固绑扎，表层增加钢绞线联结网和钢夹具加强连接。本发明自身具有较强的抗冲性和透水性，能抵抗高速水流冲刷，且具有整体性和适应地形变化的柔性，当堤脚外部河床被初步淘刷后，可随坡就势保护堤脚河床，防止河床被进一步冲刷。

主权项：1.一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，其特征在于：包括石笼网垫3，沿堤防护脚铺设；钢筋混凝土桩6，设置在石笼网垫3下部地基内；所述石笼网垫3长度＝2×堤脚计算冲刷深度+安全余度，石笼网垫3厚度≥2×抗冲粒径；所述石笼网垫3每个单元的体积为设计抗冲粒径的3～4倍；所述石笼网垫3的单元石笼之间采用绑扎钢丝14牢固绑扎，表层增加钢绞线联结网20和钢夹具21加强连接；若堤脚设置有护脚平台22，所述钢筋混凝土桩6设置在护脚平台22坡脚；所述钢筋混凝土桩6顶部设置阻滑梁7，所述阻滑梁7内部预留锚筋与石笼网垫3锚固；若堤脚没设护脚平台，所述钢筋混凝土桩6设置在堤防脚槽1下部；所述钢筋混凝土桩6锚入地基的深度应大于计算冲刷深度；所述石笼网垫3沿坡面铺设时，坡比为1:2.0。

全文数据：一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构技术领域本发明涉及一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，属于水工结构领域。背景技术堤防是保护沿江滨海生命财产的主要防洪工程，大堤安全必先固岸护脚、稳定河势以防止堤岸发生崩塌、急流逼近堤脚。在河道整治工程中，现有的护脚的工程材料有抛石、混凝土、石笼、沉排、土工织物以及种草植树等。抛石、混凝土块及类同的四面体框架群等护脚措施，能抵抗约3～4ms流速的近岸水流，一般只能短期有效，且容易从抛体缝隙淘刷基土，后期需进行补抛，不具备长久性；石笼护脚制作工艺较为简便，能抵抗约4～5ms流速的近岸水流，但由于为各自独立的石笼单元组成，在近岸水流作用下易下滑破坏；沉排及土工织物类护脚较易损坏，修补不便，费用较高，当水流流速过大时会浮起；种草植树类护脚简易、费用较低，但抵抗水流冲刷能力有限，一般能抗御2ms的流速，当冲刷流速过大时易产生冲刷破坏。然而部分河道河床比降较大介于2‰～20‰，近岸水流流速较大最大可达6ms以上，尤其在游荡型河道中，河道宽阔、河势不稳，近岸水流更为湍急，现有的很多护脚技术很难抵御高速紊乱近岸水流冲刷，堤防堤脚易淘刷破坏，造成堤岸崩塌，引起堤防安全问题。发明内容针对上述问题，本发明提出一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，本发明的防冲柔性护垫结构，自身具有较强的抗冲性和透水性，能抵抗高速水流冲刷，且具有整体性和适应地形变化的柔性，当堤脚外部河床被初步淘刷后，可随坡就势保护堤脚河床，防止河床被进一步冲刷。一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，其特征在于：包括石笼网垫，沿堤防护脚铺设；钢筋混凝土桩，设置在石笼网垫下部地基内；所述石笼网垫长度＝2×堤脚计算冲刷深度+安全余度，石笼网垫厚度≥2×抗冲粒径；所述石笼网垫每个单元的体积为设计抗冲粒径的3～4倍；所述石笼网垫的单元石笼之间采用绑扎钢丝牢固绑扎，表层增加钢绞线联结网和钢夹具加强连接。进一步的，所述石笼网垫的网格材料采用钢丝表面镀高尔凡和覆塑材料。进一步的，若堤脚设置有护脚平台，所述钢筋混凝土桩设置在护脚平台坡脚；所述钢筋混凝土桩顶部设置阻滑梁，所述阻滑梁内部预留锚筋与石笼网垫锚固。此构造可适用于河道枯水位较高，不便深挖河床情况；若堤脚没设护脚平台，所述钢筋混凝土桩设置在堤防脚槽下部。此构造可适用于河道枯水位较低，可深挖河床情况。进一步的，所述钢筋混凝土桩锚入地基的深度应大于计算冲刷深度。进一步的，所述石笼网垫沿坡面铺设时，坡比为1:2.0。本发明具有以下四个特点：①具有较强的抗冲性；②具有透水性；③具有整体性；④具有一定适应地形变化能力的柔性。防护工程中的基本原理是当防护材料的抗冲流速大于水流的冲刷流速时，防护材料可视为稳定的防护体，不会在水流的冲刷下发生位移，从而起到抑制冲刷的发生，保护基础层的稳定。该结构中的石笼网垫抗冲体抗冲流速较大，使水流不能直接淘刷堤脚河床，减小冲刷深度，能有效保护堤脚河床及形成初步冲坑的斜坡。石笼网垫具有透水性，能减小成片石笼整体的浮力，增强石笼稳固性。成片石笼网垫具有整体性及适应地形变化能力的柔性，堤脚河床形成冲坑后，石笼能够及时填补冲坑，使冲刷坑底与坡脚形成缓坡，且能较好的对缓坡形成护坡保护整个冲坑斜坡面使冲坑稳定不再发展，使堤脚稳固。在坡脚或脚槽下部设置钢筋混凝土桩，能大大增强坡脚的稳固性。整体结构能形成一个有效的堤脚防冲体系，以保证堤脚在高速近岸水流冲刷下的牢固稳定性。附图说明图1为堤脚设护脚平台时防冲柔性护垫布置示意图。图2为堤脚没设护脚平台时防冲柔性护垫布置示意图。图3为格宾钢丝石笼网垫结构大样示意图，箭头方向表示流向。图4为格宾钢筋石笼网垫结构大样示意图，箭头方向表示流向。图5为钢丝石笼网垫绞边示意图。图6为钢丝石笼网垫的翻边示意图。图7为石笼网垫上钢绞线联结网和钢夹具的平面布置示意图。图中：1堤防脚槽；2堤防护坡；3石笼网垫；4护脚；5石笼护坡；6钢筋混凝土桩；7阻滑梁；8钢丝网粗钢筋骨架；9钢丝网；10盖板；11细钢筋网；12钢筋网粗钢筋骨架；14绑扎钢丝；15单圈缠绕；16双圈缠绕；17端丝；18三绞；19机械翻边；20钢绞线联结网；21钢夹具；22护脚平台。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如图1～2所示，一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，包括石笼网垫3、钢筋混凝土桩6和阻滑梁7；所述石笼网垫3沿堤防护脚4铺设，所述钢筋混凝土桩6设置在石笼网垫3下部地基内，所述阻滑梁7与钢筋混凝土桩6顶部固结，内部预留锚筋与石笼网垫3锚固。如图1所示，堤防堤脚设护脚平台22时，则在护脚平台22外的石笼护坡5的坡脚处沿堤线方向间隔一定距离设置一根C40钢筋混凝土桩6。如图2所示，堤脚没设护脚平台时，在堤防脚槽1下部设钢筋混凝土桩6，以保证堤防脚槽1牢固性。钢筋混凝土桩6锚入地基的深度应大于计算冲刷深度。同时在钢筋混凝土桩6顶沿堤线方向现浇C25阻滑梁7与钢筋混凝土桩6固结，阻滑梁7内预留锚筋与石笼网垫3进行锚固。钢筋混凝土桩6的设置起到了一定的垂直防护作用，增强了石笼网垫3的稳定性，同时也加强了石笼网垫3的整体性。考虑防冲备填料淘刷变形后的稳定坡比为1:2.0，石笼网垫3垂直流向宽度＝2×堤脚计算冲刷深度+安全余度，石笼网垫3厚度≥2×抗冲粒径。所述冲刷深度、抗冲粒径可根据相关标准计算取得，所述安全余度由设计人员依据所处河道水流流速及冲刷情况，并结合相关试验确定。石笼网垫3每个单元的体积为设计抗冲粒径的3～4倍，使其抵抗超设计流速的能力大大增强。石笼网垫3的网格材料采用钢丝表面镀高尔凡+覆塑材料，其抗冲、抗磨损能力较普通镀锌钢丝提高数倍。如若河道近岸流速较大，可在钢丝石笼网垫的基础上设置钢筋框体进行保护，增强抗冲、抗磨的耐久性更强。石笼网垫3的单元石笼之间除采用绑扎钢丝14牢固绑扎外，表层钢筋笼增加无粘结钢绞线并采用钢夹具与钢筋笼连接，有效保证石笼形成整体，尤其在易变形脱开的外端部顺流向设置钢绞线，保证端部整体变形而不脱开。钢丝网制作详见图3、图5和图6。钢丝网9采用三绞18以机编六边形钢丝网面制成，蜂巢式网孔尺寸8cm×10cm，网孔必须均匀，不得扭曲变形，网孔孔径偏差应小于设计孔径的5％。网面裁剪后末端与端丝17的联接处是整个结构的薄弱环节，为加强钢丝网9网面与端丝17的连接强度，需采用专业的翻边机将网面钢丝机械翻边19缠绕在端丝17上≥两圈，不能采用手工绞，翻边强度35KNm。铰边包括钢丝石笼单元之间的绑扎铰边连接以及钢丝石笼端丝17与钢丝网粗钢筋骨架8之间的绑扎。绑扎钢丝14必须采用与钢丝网9一样材质的钢丝，为保证联接强度需严格按照间隔10～15cm单圈缠绕15～双圈缠绕16交替绞合。每两个钢丝石笼单元之间的绑扎钢丝14要求绑扎缠绕的根数不少于两根，且绑扎钢丝14的端头要求在钢丝网粗钢筋骨架8上缠绕五圈以上，并打结绑扎在钢丝网粗钢筋骨架8上。如图4所示，钢筋石笼由细钢筋网11和钢筋网粗钢筋骨架12构成。钢筋角点均采用搭接焊方式连接，焊缝厚度8mm。如图7所示，护脚上层石笼网垫3顶面均采用钢绞线联结网20对石笼网垫3进行联结加固，以确保石笼网垫3的整体性。钢绞线联结网20应与钢丝网粗钢筋骨架8或钢筋网粗钢筋骨架12牢固连接。钢绞线联结网20交叉部位以及钢绞线联结网20与钢丝网粗钢筋骨架8或钢筋网粗钢筋骨架12之间采用钢夹具21进行连接。钢绞线联结网20采用无粘结钢绞线，型号为UPS15.20-1860，钢夹具21应具有可靠的锚固性能，要求锚固后，钢绞线联结网20和钢丝网粗钢筋骨架8或钢筋网粗钢筋骨架12的抗拔力不小于50KN。采用以上措施，使石笼形成一个具有柔性的整体，有效保护堤防堤脚被高速近岸水流淘刷，以保护堤防的安全可靠性。本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

权利要求：1.一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，其特征在于：包括石笼网垫3，沿堤防护脚铺设；钢筋混凝土桩6，设置在石笼网垫3下部地基内；所述石笼网垫3长度＝2×堤脚计算冲刷深度+安全余度，石笼网垫3厚度≥2×抗冲粒径；所述石笼网垫3每个单元的体积为设计抗冲粒径的3～4倍；所述石笼网垫3的单元石笼之间采用绑扎钢丝14牢固绑扎，表层增加钢绞线联结网20和钢夹具21加强连接。2.根据权利要求1所述的一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，其特征在于：所述石笼网垫3的网格材料采用钢丝表面镀高尔凡和覆塑材料。3.根据权利要求1或2所述的一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，其特征在于：若堤脚设置有护脚平台22，所述钢筋混凝土桩6设置在护脚平台22坡脚；所述钢筋混凝土桩6顶部设置阻滑梁7，所述阻滑梁7内部预留锚筋与石笼网垫3锚固。4.根据权利要求1或2所述的一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，其特征在于：若堤脚没设护脚平台，所述钢筋混凝土桩6设置在堤防脚槽1下部。5.根据权利要求3所述的一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，其特征在于：所述钢筋混凝土桩6锚入地基的深度应大于计算冲刷深度。6.根据权利要求1所述的一种堤防堤脚防冲柔性护垫结构，其特征在于：所述石笼网垫3沿坡面铺设时，坡比为1:2.0。

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