[发明专利]一种防冰推、冲刷的堤坝护坡及其施工方法

说明书

本发明公开了一种防冰推、冲刷的堤坝护坡及其施工方法，堤坝护坡设置在堤坝上游侧，护坡表面于冬季水位变动区设有鱼鳞状排列的椭圆形凹槽，凹槽上布置卵石以形成防冰推冲刷结构，各凹槽中的卵石粒径基本一致；施工时，首先收集堤坝历年冬季气温、风速的变化规律及最大冰厚，然后计算冰厚和冰推力，构筑堤坝、护坡；最后将卵石布置在堤坝上游护坡椭圆形凹槽中。本发明能够有效减小冰推、风浪淘刷和暴雨冲刷对堤坝护坡的破坏，延长堤坝护坡使用寿命，降低维护成本；还能够有效降低波浪爬高，有利于减小堤坝坝高；还可适应不同结构、坡比、坝高和坝长的堤坝，适用性强。

技术领域

本发明涉及堤坝护坡，具体涉及一种防冰推、冲刷的堤坝护坡及其施工方法。

背景技术

高寒区堤坝护坡的冰冻破坏是普遍存在的问题，堤坝护坡在冬季负温作用下，会产生冻胀变形和冰推破坏，春季温度上升使其融化产生融沉变形，春季在风浪作用下产生冰推力，在反复冻融、冰推和风浪淘刷作用下，堤坝护坡会产生破坏。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提出一种防冰推、冲刷的堤坝护坡，本发明的第二目的是提出该堤坝护坡的施工方法。

技术方案：本发明一方面提供一种防冰推、冲刷的堤坝护坡，设置在堤坝上游侧，护坡表面于冬季水位变动区设有鱼鳞状排列的凹槽，凹槽中设有卵石，各凹槽中的卵石粒径基本一致。

进一步地，护坡包括自下而上依次布设的土工膜、砂砾石垫层和现浇混凝土层。

进一步地，卵石粒径为10～15cm，相邻卵石间距为10～20cm。

另一方面，本发明还提供一种堤坝护坡的施工方法，包括如下步骤：

(1)收集堤坝历年冬季气温、风速变化规律及最大冰厚H；

(2)计算在护坡上设置卵石后的冰厚H₀和冰推力F；

其中，H₀为在护坡上设置卵石后的冰厚，m；K为综合影响系数；α₁为卵石表面粗糙程度；α₂为单位面积内卵石的密集度；L为护坡未设置卵石时的冰厚在护坡上的投影长度，m；α₃为卵石表面形状系数；n为冰层范围内的卵石行数；D为卵石粒径，m；F为冰推力，kN；K₁、K₂、K₃为无量纲系数；α₄为冰与卵石之间的接触条件系数；B为护坡宽度，m；σ_c为冰的单轴抗压强度标准值，kPa；E为冰的弹性模量，kPa；γ为冰的容重，kN/m³；σ_f为冰的弯曲强度标准值，kPa；H₁为卵石垂直于护坡方向的最大高度，m；

(3)在堤坝上游构筑护坡，并在护坡表面预留凹槽；

(4)将卵石布置于护坡凹槽中。

进一步地，在卵石粒径1/4处划线，以精确控制卵石埋深。

进一步地，在凹槽表面和卵石表面涂抹水泥砂浆，以保证卵石与护坡充分黏结。

本发明中，护坡上设置卵石，形成防冰推冲刷结构，能够有效消减冰厚。卵石表面越粗糙，与冰的接触面积越大，单位面积内越密集，冰厚越小。冰推力由冰对护坡的挤压、弯曲破坏荷载和作用于防冰推冲刷结构的荷载三部分组成，卵石粒径D、垂直于护坡方向的最大高度H₁越大，所能承担的冰推力越大。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：

(1)能够减小堤坝护坡冰推破坏，减小风浪淘刷和暴雨冲刷对堤坝护坡的影响，延长堤坝护坡使用寿命，降低维护成本；