以下结合淮干蚌郊段标准化堤防加固工程和淮河临淮岗洪水控制工程主坝护坡两个实例,使用前面介绍的Pilarczyk公式、Breteler公式和模型试验导出公式分别计算护坡安全厚度,并对计算结果进行比较。
1.淮干蚌郊段标准化堤防加固工程
淮北大堤蚌郊段位于蚌埠市淮河北岸,上自蚌埠与怀远交界处的黑牛嘴,下到蚌埠淮河公路桥,堤长10.13km,堤防级别为Ⅰ级,防洪标准为100 年一遇。设计洪水位为22.48m (吴家渡水文站),设计行洪流量为13000m3/s。加固堤防断面顶宽为8～10m,迎水面坡度1∶3,斜坡下有30m宽防浪林台,栽植防浪林。林台高程为19.0m。设计砌块护坡采用水平联锁砌块护坡。坡面结构为:先铺设一层土工布,其上铺0.05m 厚瓜子片垫层,垫层上砌筑混凝土砌块。
根据蚌埠站1963～2002年每年汛期 (6～9月)最大风速实测资料,蚌埠地区40 年中最大风速为19.5m/s (1972年),平均风速为11.26m/s,考虑1.5 倍的安全系数,为16.9m/s。为安全起见,计算采用两者中的较大值19.5m/s。有关设计参数见表6-1。
淮河蚌埠淮北大堤
表6-1 淮北大堤(蚌郊段)标准化堤防设计参数
将以上数值代入各公式进行计算,得到各公式的计算结果如表6-2所示。
2.淮河临淮岗洪水控制工程(www.xing528.com)
表6-2 标准化堤防蚌郊段计算成果一览表
临淮岗洪水控制工程位于淮河干流中游的安徽省霍邱、颍上两县交界处,是将淮河中游正阳关以下主要防洪保护区防洪标准由目前不足50年一遇提高到100年一遇的关键性骨干工程。该工程为大 (1)型工程,工程主坝为1 级建筑物,按100 年一遇洪水标准设计,1000年一遇洪水标准校核。主坝全长8.5km,为碾压式均质土坝,坡率1∶3,坝顶高程31.60m,包括淮北段、淮南段和淮河主槽段。淮北段、淮南段典型设计断面基本相同,坝脚地面高程分别为19.60m 和20.20m,分别在22.80m 和23.00m 高程处设有镇压平台,淮北段镇压平台宽度为20m,淮南段镇压平台宽度为10m。主槽段坝脚地面高程较低,为15.00m,其余部分和淮南、淮北基本相同。各坝段在27.60m 高程处均设有2m 宽的平台。
临淮岗洪水控制工程主坝的上下游均承受风浪作用,根据设计资料,其主坝淮北段、淮南段及淮河主槽段的砌块护坡计算中波浪的相关参数(按多年汛期平均风速的1.5倍设计)汇总如表6-3所示。
表6-3 临淮岗工程护坡设计波浪参数
原设计除淮南段有部分采用现浇混凝土护坡外,其余均采用干砌石护坡。由于天气及其他原因,主坝施工进度较设计工期滞后,并在石料采购、块径选择等方面存在一定的困难,无法在短期内采购到足量满足设计要求的石料。为确定主坝护坡块型和护砌厚度,于2002年9月～2003年2月在南京水利科学研究院进行了主坝护坡抗风浪模型试验研究,分别针对实体、开孔及垂直联锁等多种护坡砌块进行了试验。根据试验结果,主坝护坡最终采用开孔垂直联锁砌块。护砌厚度根据试验结果分别采用155mm、220mm 和240mm,开孔率7.5%,联锁榫长20～25mm,砌块下铺设D=20～40mm 碎石垫层,垫层厚度150mm。试验及计算成果见表6-4。
表6-4 临淮岗工程护坡设计计算结果
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