吳文霞，魏 凱，劉加龍，胡小龍，魏紅艷

（1.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司公司，武漢430010；2.長(zhǎng)江科學(xué)院水力學(xué)所，武漢430010）

0 引 言

保證堤防安全必先固岸護(hù)腳，以防止堤腳破壞，堤岸發(fā)生崩塌［1］。在游蕩型河道中，河道寬闊、河勢(shì)不穩(wěn)，近岸水流尤為湍急（最大可達(dá)6 m/s 以上），若護(hù)腳結(jié)構(gòu)難以抵御高速紊亂近岸水流沖刷，導(dǎo)致堤防堤腳淘刷破壞，易造成堤岸崩塌，引起堤防安全問題［2，3］。游蕩型河道中，采用何種護(hù)腳結(jié)構(gòu)，可抵御高速紊亂水流沖刷，保護(hù)堤腳甚至堤防安全尚待進(jìn)一步研究。

目前，游蕩型河段堤（坡）腳已有的防護(hù)結(jié)構(gòu)型式分為直接護(hù)岸工程和間接護(hù)岸工程。直接護(hù)岸工程在空間上可分為水平防護(hù)與垂直防護(hù)2類，其中，水平防護(hù)又分為散體護(hù)岸結(jié)構(gòu)和排體護(hù)岸結(jié)構(gòu)。

散體護(hù)岸結(jié)構(gòu)主要包括拋石、石籠、四面六邊體混凝土透水框架等，在游蕩型河道中有較廣泛應(yīng)用，如拉薩河城區(qū)中段應(yīng)用的開放式鋼筋石籠［4］，新疆寬淺游蕩型河段采用的石籠、拋石［5］，長(zhǎng)江中下游河道采用的拋石、四面六邊體［6，7］，遼河柳河口至卡力馬河段游蕩型河段采用混凝土四面六邊體透水框架護(hù)腳［8，9］等。

散體護(hù)岸制作工藝較為簡(jiǎn)便，便于施工，有較好的抗沖性能，能抵抗約3～4 m/s 流速的近岸水流［7，10］，但大多只能短期有效，后期需進(jìn)行補(bǔ)拋，不具備長(zhǎng)久性；透水性較好，有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但容易從拋體縫隙淘刷基土。

排體護(hù)岸主要包括沉排、土工織物等柔性護(hù)墊等，在游蕩型河道中也有較廣泛應(yīng)用，如密西西比河中下游河段采用的混凝土沉排［11］，長(zhǎng)江中下游河道采用的鉸鏈混凝土沉排、土工織物砂枕（排）、柴排［6］，黃河下游（自桃花峪以下）采用的旱工塊石柳石枕、塑料編織袋護(hù)根、沉排［12］等。

排體護(hù)岸的優(yōu)勢(shì)是具有較好的整體性及較強(qiáng)的地形適應(yīng)性，當(dāng)河床有較大沖深時(shí)，可隨坡就勢(shì)保護(hù)河床不被進(jìn)一步?jīng)_刷破壞。但也有各自適用條件，如鉸鏈混凝土沉排，能適應(yīng)水下地形變化，特別適用于水流復(fù)雜、主流貼岸或長(zhǎng)期處于迎流頂沖，用于其他型式施工困難或效果較差的岸線防護(hù)，但應(yīng)用時(shí)需滿足施工船舶作業(yè)的水面寬度和吃水深度，且造價(jià)較高［13］；土工織物砂枕（排）造價(jià)較低、施工方便，適應(yīng)河床變形的性能較好，但防止拋錨破壞的能力差；柴排護(hù)岸整體性好，但施工難度大［6］。此外，沉排及土工織物類護(hù)腳單薄，較易損壞，修補(bǔ)不便，費(fèi)用較高，當(dāng)水流流速過大時(shí)會(huì)浮起。

如何解決目前游蕩型河道中多種堤腳防護(hù)結(jié)構(gòu)型式在工程實(shí)踐中存在的各類問題，本文結(jié)合了水平防護(hù)中散體護(hù)岸與排體護(hù)岸結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，選取了使用較為廣泛散體護(hù)岸結(jié)構(gòu)鋼筋石籠作為基礎(chǔ)開展排體結(jié)構(gòu)改進(jìn)研究。

1 游蕩型河道堤防堤腳防沖水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)型式

目前利用鋼筋石籠護(hù)坡或護(hù)腳，多為將石籠單體堆砌或平鋪擺放，尚未有利用石籠制作成整體水平柔性護(hù)墊以作為堤腳防護(hù)措施。本文提出一種堤防堤腳防沖柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)，由格賓鋼筋（絲）石籠、輔助連接措施組成，將石籠網(wǎng)墊形成整體柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)。當(dāng)河道水流流速較大、水流形態(tài)紊亂時(shí)，為增強(qiáng)柔性護(hù)墊整體性及牢固性，建議在石籠網(wǎng)墊外部加設(shè)鋼筋骨架，并與鋼絲網(wǎng)鉸接，石籠網(wǎng)墊單元石籠之間可采用鋼絲牢固綁扎，表層增加鋼絞線聯(lián)結(jié)網(wǎng)和鋼夾具加強(qiáng)連接，詳見圖1（a）［14］。

圖1 游蕩型河道堤防堤腳防沖水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)Fig.1 Horizontal flexible cushion structure of wandering river embankment foot

必要時(shí)可增設(shè)混凝土抗滑樁，置于石籠網(wǎng)墊下部地基內(nèi)，綜合發(fā)揮水平防護(hù)結(jié)構(gòu)與垂直防護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)?shù)棠_設(shè)置有護(hù)腳平臺(tái)或河道枯水位較高不便深挖河床時(shí)，鋼筋混凝土樁可設(shè)置在護(hù)腳平臺(tái)坡腳，于鋼筋混凝土樁頂部設(shè)置阻滑梁，阻滑梁內(nèi)部預(yù)留錨筋與石籠網(wǎng)墊錨固，詳見圖1（b）；當(dāng)?shù)棠_不設(shè)護(hù)腳平臺(tái)或河道枯水位較低可深挖河床時(shí)，鋼筋混凝土樁可設(shè)置在堤防腳槽下部，詳見圖1（c）。

該結(jié)構(gòu)既具有較強(qiáng)的抗沖性、透水性，又具有較好的整體性和地形適應(yīng)性，結(jié)合了散體護(hù)岸及排體護(hù)岸的優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮了水平防護(hù)與垂直防護(hù)的各自特點(diǎn)，有效保護(hù)游蕩型河道中堤防堤腳安全。

目前，對(duì)于石籠作為護(hù)坡或護(hù)腳材料，在河流沖刷作用下的單體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、網(wǎng)墊厚度、裝石粒徑、埋設(shè)深度等已有較多研究，但對(duì)于石籠護(hù)墊整體發(fā)揮作用的研究較少。如王遠(yuǎn)明等［15］通過模型試驗(yàn)研究石籠網(wǎng)墊抗沖性能、破壞模式及網(wǎng)墊內(nèi)部最優(yōu)填石粒徑；張桂榮等［16］結(jié)合工程實(shí)際及理論研究，對(duì)石籠網(wǎng)墊的優(yōu)勢(shì)、關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)等進(jìn)行深入研究；胡海松等［17］通過模型試驗(yàn)對(duì)鋼筋石籠串體的穩(wěn)定性開展研究。以上研究均為游蕩型河道堤腳水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)研究提供了寶貴參考，是對(duì)石籠單體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、牢固性及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要理論支撐。

在此基礎(chǔ)上，為驗(yàn)證一種堤防堤腳防沖柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)對(duì)游蕩型河堤腳防護(hù)的有效性及合理性，本文通過開展河工模型試驗(yàn)，設(shè)計(jì)不同流量、流速及水流方向的試驗(yàn)組次，研究該水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)在較大流速水流作用下破壞過程，不同近岸流速、水流方向沖刷下，柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)受水流沖刷后沖坑發(fā)展穩(wěn)定深度、穩(wěn)定形態(tài)，探索水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)合理寬度以及石籠單元體積，為游蕩型河道工程實(shí)際應(yīng)用中護(hù)腳措施的合理選擇提供理論依據(jù)。

2 河工模型試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)選取已應(yīng)用水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)的多個(gè)工程河段為試驗(yàn)原型，開展試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。本試驗(yàn)選取了其中3 個(gè)典型游蕩型河段水砂特性綜合確定試驗(yàn)條件，具體如下：

（1）尼洋河下游林芝市八一鎮(zhèn)河段。該段河床比降約為6‰，河道寬度為1 400～440 m，具有明顯的游蕩特征，河道主流頻繁發(fā)生擺動(dòng)，部分河段主流已經(jīng)逼近堤岸，堤腳附近水流流速4～5m/s，局部最高達(dá)6.3 m/s。設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，近岸河道水深為2～5.3 m。堤基土體顆粒的中值粒徑范圍為10.7～95.3 mm，河床砂礫料中值粒徑范圍為38.7～68.7 mm。

（2）岷江干流新津縣河段。該段河道河床平均比降2.6‰，河面寬505～623 m。設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，近岸水深為3～7.3 m。河床泥沙含砂量9.67%～10.38%，平均值10.03%，含泥量4.22%～4.58%，平均值4.40%，河床泥沙中值粒徑約為70 mm。

（3）岷江干流都江堰市城區(qū)河段。該段河道天然比降為6‰，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，近岸處河道水深為2～6 m，河道水流流速為4～6 m/s。工程區(qū)河床床顆粒中值粒徑為80～111 mm。

結(jié)合上述多個(gè)工程河段，為探索不同設(shè)計(jì)流量、流速及水流方向的水流沖刷條件下水平柔性護(hù)墊特性，確定試驗(yàn)條件如下：

模擬河道坡降取為5‰，河道水流流速取值范圍為3～6 m/s，河道水深控制在3～6 m，河床床沙粒徑為63 mm。擬定單個(gè)石籠長(zhǎng)度為1.5 m，厚度為60 cm，石籠重度控制在19 kN/m3（石籠孔隙率取0.27）［18，19］。

2.2 試驗(yàn)方案布置

選定原型試驗(yàn)河段長(zhǎng)度約為180 m，河岸一側(cè)修筑堤防，堤腳沿河寬方向鋪設(shè)4 個(gè)石籠，總寬度為6 m，堤防結(jié)構(gòu)型式如圖2所示。

圖2 堤防結(jié)構(gòu)型式Fig.2 Embankment structure type

設(shè)定模型比尺為1∶30，則各物理量比尺如下：

長(zhǎng)度比尺λL=30，粒徑比尺λD=30，流量比尺λQ=λL2.5=4 930，流速比尺：λV=λL0.5=5.477。

床沙比尺為長(zhǎng)度比尺，模型沙中值粒徑選取為2.1 mm，模型沙密度為2 730 kg/m3。模型沙對(duì)應(yīng)的原型沙粒徑為63 mm，根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013）［20］附錄D.2.1中泥沙起動(dòng)流速公式：

計(jì)算可得水深為3、4、5 m時(shí)對(duì)應(yīng)的原型沙起動(dòng)流速分別為1.94、2.02和2.09 m/s。

模型中石籠使用鐵絲網(wǎng)制作，尺寸為5 cm×5 cm×2 cm，內(nèi)部填充小塊石，填充量以石籠重度作為控制條件［21］。石籠的邊與邊之間以及石籠與石籠之間使用粗棉線連接，制作好的石籠平鋪并連接至堤腳上。

試驗(yàn)考慮柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)遭受順直水流和斜向水流沖刷兩種情況，模型平面布置如圖3所示，建成模型如圖4所示。為研究不同水流條件下的沖刷情況，確定柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)破壞形式、合理尺寸等，共設(shè)計(jì)4個(gè)試驗(yàn)組次，相關(guān)參數(shù)見表1。

圖3 模型平面布置圖（單位：m）Fig.3 Model layout plan

圖4 建成后試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig.4 Test model after construction

表1 試驗(yàn)組次工況表Tab.1 Working condition table of test groups

2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.3.1 順直水流沖刷

組次1 和組次2 柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)初始及沖刷穩(wěn)定時(shí)水深、流速見表2，經(jīng)受水流沖刷后穩(wěn)定形態(tài)見圖5。

表2 各組次試驗(yàn)結(jié)果列表Tab.2 List of test results of each group

圖5 組次1及組次2經(jīng)受沖刷后穩(wěn)定形態(tài)Fig.5 Stable shape after scouring in group 1 and 2

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)順直水流沖刷時(shí)，組次1、組次2 水流總體比較平順，無(wú)二次流出現(xiàn)。初始時(shí)，由于水流流速大于河床泥沙的起動(dòng)流速，床面不斷沖刷，水深逐漸增大，流速減小，當(dāng)水流流速接近河床泥沙的起動(dòng)流速時(shí)，沖刷停止，水流趨于穩(wěn)定，石籠前沿沖刷深度見表3。

臨危受命，陳頤磊多少有點(diǎn)壯懷激烈的感覺，他從顧祝同手里接過委任狀，轉(zhuǎn)身向?qū)傧戮戳硕Y：“陳某不才，恐難肩此大任，但我心昭日，誓與全軍官兵同生死，城在我在！城破我亡！”

表3 組次1和組次2石籠前沿沖刷深度 mTab.3 Scour depth of gabion front in groups 1 and 2

由試驗(yàn)結(jié)果可看出，組次1條件下，河床以及石籠附近沖刷均不嚴(yán)重，石籠頭部由于受水流頂沖的影響，沖刷較為嚴(yán)重，石籠下面發(fā)生淘刷，產(chǎn)生頭部沖刷坑，沖坑深度為2.4 m，石籠發(fā)生變形，沿沖刷坑邊壁向下傾斜。其余部位，石籠前沿處沖刷深度較小，石籠底部基本不發(fā)生淘刷，石籠基本不發(fā)生變形，石籠前沿處沖刷深度范圍從0.69～1.74 m 不等，且有向下游逐漸減弱的趨勢(shì)。

由于組次2 流速、水深均較組次1 大，河床沖刷深度較組次1大，尤其在石籠頭部及其約1 m范圍內(nèi)，河床沖刷更為嚴(yán)重，已沖至不可沖刷河床。石籠頭部沖刷深度達(dá)4.2 m。在距石籠頭部27 m（2號(hào)斷面）至39m（2號(hào)斷面下游12 m）處，石籠前沿形成較為明顯的沖刷坑，沖刷坑形態(tài)見圖6，沖刷坑最大深度分別為3 m 和2.4 m，臨岸邊一側(cè)的沖刷坑坡度約為1∶1.8。愈向下游，石籠前沿處沖刷愈弱。

圖6 組次2石籠前沿沖刷坑形態(tài)Fig.6 Shape of scouring pit in front of gabion in group 2

平順河段鋪設(shè)的堤腳防沖石籠，其沖刷基本屬于一般沖刷，石籠前沿處的沖刷由河床的沖刷產(chǎn)生，其沖刷深度基本與河床其他部位沖刷一致。但是石籠護(hù)墊的頭部會(huì)受到較為嚴(yán)重的沖刷并產(chǎn)生沖刷坑。且水流流速和水深越大，沖刷越劇烈，沖刷范圍也越大，石籠附近沖刷的特點(diǎn)是沿程減弱，如3.4 m水深和4.2 m/s 流速條件下，頭部沖刷坑達(dá)2.4 m，石籠前沿沖刷深度1.74 m；3.9 m 水深和4.8 m/s 流速條件下，頭部沖坑最大深度達(dá)4.2 m，石籠前沿沖刷深度達(dá)3 m，故流速越大，需鋪設(shè)的柔性護(hù)墊越寬，才可在形成沖坑時(shí)，可覆蓋沖坑，有效保護(hù)堤腳。

2.3.2 水流斜沖

組次3 和組次4 石籠頂部和石籠前沿處流速測(cè)量值詳見表4。從試驗(yàn)結(jié)果可看出，受河道邊界條件的影響，從上游對(duì)岸過來的水流呈一定夾角對(duì)沖石籠前沿位置，愈向下游，水流與石籠夾角愈小，漸趨順直。相對(duì)于組次3，組次4 的主流對(duì)沖點(diǎn)更加偏向下游。組次3石籠前沿流速范圍在3.56～4.01 m/s之間，組次4 石籠前沿流速為3.49 m/s，小于組次3 流速。組次3 水流與石籠的最大夾角達(dá)20°，而組次4水流與石籠的最大夾角只有3°左右。

表4 組次3及組次4流速分布Tab.4 Velocity distribution of group 3 and 4

組次3、組次4 河床沖刷情況以及石籠前沿沖刷坑形態(tài)詳見圖7，各斷面沖刷坑形態(tài)圖詳見圖8。

圖7 組次3、4河床沖刷情況以及石籠前沿沖坑形態(tài)Fig.7 the riverbed erosion and scouring pit shape of gabion front in group 3 and 4

由圖8（a）可看出，組次3 石籠附近沖刷坑深度在1.83～3.6 m 之間，最大沖刷坑深度為3.6 m，發(fā)生在4 號(hào)斷面位置，沖刷坑深度越大，其范圍也越大，如3號(hào)斷面沖刷坑邊緣距堤腳約4 m，而4號(hào)斷面沖刷坑距堤腳只有1.8 m；沖刷坑靠近堤腳一側(cè)的邊坡坡度范圍從1∶1.3～1∶2.4。由圖8（b）可看出，組次4 石籠附近沖刷坑最大深度只有1.5 m，沖刷坑邊緣距堤腳距離也較遠(yuǎn)，約有6 m，沖刷坑靠近堤腳一側(cè)的邊坡坡度為1∶1.4～1∶1.7。

圖8 各斷面沖刷坑形態(tài)圖Fig.8 Scouring pit shape of each section

斜向水流沖擊堤腳防護(hù)石籠時(shí)，受到石籠的阻擋，形成平軸環(huán)流，淘刷石籠前沿處的河床，造成石籠前沿的集中沖刷，形成沖刷坑。斜向水流與石籠的夾角越大，沖刷坑深度和范圍也越大，所需柔性護(hù)墊寬度越寬，如流速為3.5 m/s左右時(shí)，水流斜沖角度為17°時(shí)，沖刷坑深度達(dá)3.6 m，而當(dāng)水流斜沖角度為4°時(shí)，沖刷坑深度只有1.2 m。試驗(yàn)中觀察到的沖刷坑靠近堤腳一側(cè)的邊坡坡度范圍為1∶1.3～1∶2.4。

3 游蕩型河道堤防堤腳防沖水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)型式探討

3.1 合理的石籠護(hù)墊寬度探討

根據(jù)4 組實(shí)驗(yàn)比對(duì)分析，水平柔性護(hù)墊前沿河床沖坑深度與水流流向、流速有直接關(guān)系，水流流速、水深越大，水流與堤防夾角越大，沖刷越劇烈，沖刷坑范圍也越大，需鋪設(shè)的柔性護(hù)墊寬度越寬。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果中穩(wěn)定沖坑形態(tài)，沖刷坑靠近堤腳一側(cè)的穩(wěn)定沖坑坡比為1∶1.3～1∶2.4。為使水平柔性護(hù)墊達(dá)到較好的防護(hù)效果，需在沖坑形成時(shí)能隨坡就勢(shì)完全覆蓋沖坑以防止進(jìn)一步掏刷，推薦堤腳防護(hù)柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)的寬度取計(jì)算沖刷深度的1.5～2 倍較為適宜，并增加適當(dāng)安全余度。此外，考慮到主流逼近凹岸的河勢(shì)和沖刷最深的位置，柔性護(hù)墊寬度宜超過這些最有危害的水力紊動(dòng)區(qū)間；對(duì)深泓線靠近河岸地段，防護(hù)柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)寬度建議超過深泓線2.0 m。

另外，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可看出，平順河段鋪設(shè)堤腳防護(hù)柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)時(shí)，極易使得本來沒有局部沖刷的石籠頭部產(chǎn)生較為嚴(yán)重的局部沖刷，在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，建議在石籠護(hù)墊頭部使石籠邊緣向下游傾斜，減少水流與石籠頭部邊界的角度，從而減緩局部沖刷。

3.2 石籠護(hù)墊厚度以及合理單元體積探討

鋼絲石籠厚度主要可影響柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及護(hù)墊在沖刷坑邊坡上的抗滑穩(wěn)定性，由于堤腳防沖柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)由一個(gè)個(gè)石籠連接而成，整體抗沖能力很強(qiáng)，試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)柔性護(hù)墊整體被水流沖走的情況。雖然局部產(chǎn)生了較大沖刷坑，但由于石籠之間互相牽拉，柔性護(hù)墊未在沖坑邊坡產(chǎn)生下滑，故在滿足單個(gè)石籠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的條件下，并考慮到填充塊石的粒徑，選取合適的石籠厚度即可。

石籠單元體積越小，護(hù)墊整體柔性越好，適應(yīng)河床變形能力越強(qiáng)，但會(huì)增加加工和施工難度，也會(huì)增加石籠之間連接鋼絲（鋼筋）的破壞幾率，在確定石籠單元體積時(shí)，可在防護(hù)寬度范圍內(nèi)設(shè)置不少于3～4個(gè)石籠為參考，這樣既保證了護(hù)墊具有一定柔性，也降低了成本。

3.3 堤腳加設(shè)抗滑樁探討

游蕩型河道中，水流流態(tài)紊亂，水流沖刷角度多變，對(duì)柔性護(hù)墊沖刷力較大。柔性護(hù)墊發(fā)揮作用優(yōu)勢(shì)在于形成成片整體，且與堤防堤腳牢固連接，能在形成沖坑后，適應(yīng)地形變化，隨坡就勢(shì)保護(hù)河床。這樣將進(jìn)一步增大柔性護(hù)墊對(duì)堤腳拉力，傳統(tǒng)混凝土腳槽或漿砌石腳槽將不足以固定柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)，反而易連同柔性護(hù)墊一起沖走，可在堤腳設(shè)置鋼筋混凝土抗滑樁，進(jìn)一步加固柔性護(hù)墊固定性。鋼筋混凝土樁錨入地基的深度建議大于計(jì)算沖刷深度。

3.4 與已有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式比較

對(duì)比傳統(tǒng)游蕩型河道堤腳防沖措施，此水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)防護(hù)優(yōu)勢(shì)在于：當(dāng)整體結(jié)構(gòu)的抗沖流速大于水流的沖刷流速時(shí)，可視為穩(wěn)定的防護(hù)體，不會(huì)在水流的沖刷下發(fā)生位移，從而起到抑制沖刷發(fā)生的作用，保護(hù)基礎(chǔ)層的穩(wěn)定；柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)中的石籠網(wǎng)墊抗沖體抗沖流速較大，使水流不能直接淘刷堤腳河床，減小沖刷深度，能有效保護(hù)堤腳河床及形成初步?jīng)_坑的斜坡；石籠網(wǎng)墊具有透水性，能減小成片石籠整體的浮力，增強(qiáng)石籠穩(wěn)固性；成片石籠網(wǎng)墊具有整體性及適應(yīng)地形變化能力的柔性，當(dāng)?shù)棠_河床形成沖坑后，石籠能夠及時(shí)填補(bǔ)沖坑，使沖刷坑底與坡腳形成緩坡，且能較好的對(duì)緩坡形成護(hù)坡保護(hù)整個(gè)沖坑斜坡面使沖坑穩(wěn)定不再發(fā)展，使堤腳穩(wěn)固；坡腳或腳槽下部設(shè)置的鋼筋混凝土樁，能大大增強(qiáng)坡腳的穩(wěn)固性；整體結(jié)構(gòu)能形成一個(gè)有效的堤腳防沖體系，以保證堤腳在高速近岸水流沖刷下的牢固穩(wěn)定性。

以上研究均為游蕩型河道堤腳水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用提供了寶貴參考和更全面的理論依據(jù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合已有工程經(jīng)驗(yàn)，提出一種游蕩型河道堤防堤腳防沖水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)，并采用1∶30 比尺建立原型長(zhǎng)180 m 的水槽縮尺模型，通過4組不同水流條件下的沖刷試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，研究水平柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)護(hù)岸破壞過程及受水流沖刷后沖坑發(fā)展穩(wěn)定深度、穩(wěn)定形態(tài)，得出以下結(jié)論。

（1）該結(jié)構(gòu)除具有鋼筋石籠較強(qiáng)的抗沖性和透水性、能抵抗高速水流沖刷，還具有較好的整體性和地形適應(yīng)性，當(dāng)?shù)棠_外部河床被初步淘刷后，可隨坡就勢(shì)保護(hù)堤腳河床，防止河床被進(jìn)一步?jīng)_刷，尤其在游蕩型河道中，可較好抵御高速紊亂近岸水流沖刷，保護(hù)堤腳安全進(jìn)而保護(hù)堤防穩(wěn)定、安全。

（2）建議實(shí)際工程應(yīng)用中，堤腳水平柔性護(hù)墊的寬度取計(jì)算沖刷深度的1.5～2 倍，并增加適當(dāng)安全余度；對(duì)深泓線靠近河岸地段，防護(hù)柔性護(hù)墊結(jié)構(gòu)寬度建議超過深泓線2.0 m。

（3）在確定石籠單元體積時(shí)，在滿足單個(gè)石籠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的條件下，可在防護(hù)寬度范圍內(nèi)設(shè)置不少于3～4 個(gè)石籠為參考，這樣既保證了護(hù)墊具有一定柔性，也降低了成本。

（4）建議在水平柔性護(hù)墊頭部使石籠邊緣向下游傾斜、減小水流與石籠頭部邊界的角度，或在端頭加大埋深或加長(zhǎng)加寬防護(hù)，以保證護(hù)墊端頭安全。

（5）實(shí)際工程應(yīng)用中，可根據(jù)實(shí)際情況在堤腳設(shè)置鋼筋混凝土抗滑樁，進(jìn)一步加固柔性護(hù)墊固定性。鋼筋混凝土樁錨入地基的深度建議大于計(jì)算沖刷深度。 □