第一章 概述

第一节 防淘墙研究的提出

一、防淘墙及其类别

泄水建筑物下游和岸边的冲刷和防护，一直是水利水电工程老大难问题，它涉及面广、后果严重却又常常未受到应有的重视，特别是大型枢纽工程的下游防护更是一个至今仍未能很好解决的课题。

岸坡冲刷来源于两个方面，首先是射流直接冲刷岸坡，使岸坡遭到冲刷后迅速坍塌，尤其是当岸边岩层走向与水舌方向相同时更为严重，将形成层层剥皮，短时期内即可使岸坡失去稳定。例如双牌水电站当右侧两孔泄流时水舌紧贴右山坡，将岸坡基岩冲塌而在上部形成倒悬（最大悬出4m）。第二是回流冲刷，其主要形式为淘刷岸坡坡脚，使其失稳滑塌，在此类冲刷中以横向环流和平面回流合成的螺旋流结构对岸坡的危害最为剧烈。如三峡水利枢纽导流底孔由短有压管改为长有压管布置方案后，下游水流回流强度大导致局部冲刷较深，特别在三期围堰挡水发电期间设在纵向围堰坝段上的排漂孔尚未建成，下游纵向围堰左侧与泄洪坝段右侧存在较大空间以及下游纵向围堰堤头偏向河床，当底孔和深孔全开泄洪时导致坝下游右侧产生大范围回流，回流宽度为70～90m，最大回流流速达10m/s，回流加上右侧几个深孔的挑流，造成溢流坝段右侧坝趾处及防冲墙附近河床较深的局部冲刷和淘刷，对坝基和下游纵向围堰的安全造成一定的威胁。

目前溢流坝下游抗冲加固措施很多，主要目的是保护护坦、海漫与岸坡不被冲刷、淘空。主要结构型式：护坦末端水垫塘左右岸设置混凝土防淘墙（防冲墙）、钢筋网块石海漫、混凝土海漫、浆砌石海漫、土工织物做反滤层；防冲槽采用软排护底、铅丝石笼、深齿墙、抛石防冲墙；护坡采用混凝土、干砌石、模袋混凝土等。

在溢流坝与水闸下游设置防淘墙是保护岸坡、防止岸坡冲刷的常用措施之一。

所谓防淘墙，即为防止泄水（消能）区两岸坡脚被泄水冲刷而设置的钢筋混凝土地下连续墙，其墙顶以上多采用混凝土护坡。防淘墙的轴线方向大致与水流方向一致。

防淘墙按其用途大致可分为两类：一类是作为水电站枢纽下游消能防冲设施的防淘墙，由于溢流坝下游水流流速大，冲刷力强，墙体厚度较大，一般为3～5m；另一类是作为护岸工程垂直防冲工程的板桩式防淘墙，墙体厚度较薄，一般不超过1m。

防淘墙按其结构型式可分为两种：一种为垂直式防淘墙，如龙羊峡水电站虎山坡治理工程防淘墙、宝珠寺水电站左岸下游防淘墙、水布垭水电站防淘墙、三峡水利枢纽溢流坝段下游纵向围堰处防淘墙等；另一种为护坡式防淘墙，如葛洲坝水利枢纽二江泄水闸下游防淘墙、小江水电站坝后防淘墙、乌江渡水电站九级滩尾水渠防护工程的护坡式防淘墙等。

二、防淘墙的作用

防淘墙在水利水电工程中占有重要的位置，其主要作用是保护泄水建筑物下游消能区两坡脚免受高速水流的冲刷破坏，保证泄水建筑物的安全运行。在护岸工程中，防淘墙的作用是作为垂直防护工程，保护护岸工程坡脚免受淘刷，防止护坡坍塌。

利用防淘墙抵抗水流的冲击，由于泄水建筑物下游水流紊动剧烈，需要一个较长的过程才能逐渐恢复平静，因而防淘墙往往需要有一定的长度，工程量往往较大，必须认真分析研究。

如宝珠寺水电站左岸下游设置的混凝土垂直防淘墙，长240m；葛洲坝二江泄水闸消能防冲建筑物防冲护固段混凝土防淘墙总长311m；水布垭水利枢纽溢流坝下游左右岸钢筋混凝土防淘墙总长851.35m。

溢流坝下游冲刷破坏是一个复杂的问题，形成破坏的原因也是多方面的，只有深入了解破坏的原因，才能有的放矢地予以除险加固。在溢流坝下游消能区两岸坡脚设置防淘墙是一种有效的防冲护固措施，其作用是保护冲刷坑附近建筑物的安全和两岸山体的稳定。

为了防止水流对护坦底板下的基岩与岸坡的淘刷，有些水电站尾水渠防护采用了防淘墙，如乌江渡电站九级滩尾水渠采用护坡式防淘墙作为防护工程。

又如黄龙滩电站尾水渠右导墙，由于基础地质条件差，导墙大部分坐落在断层破碎带上。破碎带宽10～100m，胶结不良。导墙右侧为大坝泄洪区，基础受泄洪冲刷侵蚀，造成护坦底板下基础被淘空。右导墙护坦板边缘冲刷深度最大曾达到9m，长约15m，淘入最大宽度达5.8m。由于不断冲刷，淘空部位越来越大，直接威胁电站的安全运行，虽然采用过水下立模浇筑混凝土作为加固措施，但由于工程质量不佳，加固处理失败。后来，决定采用防淘墙作为防护工程，由于该墙修建在基岩内，槽壁坚固，槽孔干净，有利于墙体与岩体的紧密结合，提高了墙体的坚固性与整体性，起到了防淘墙的作用。

浙江省舟山市岱山栲门大坝面临开敞海域，水深浪高，常受台风侵袭，大坝完建后在台汛期多次遭受不同程度的破坏，屡修屡毁。针对坝前风大浪高、涌浪汹涌、坝脚冲刷剧烈、坝顶越浪量大等难题，结合大坝的现状，设计采用坝脚混凝土连续墙防冲、坝前异形块体消浪、坝身结构加固等技术措施，效果良好。

在水闸下游闸室出口海漫末端处常设置防冲墙，以防止水流淘刷海漫、防冲槽与近岸岸坡。例如某水闸海漫末端抛石防冲槽由于长期受海浪淘刷以及水闸下泄高速水流的冲刷，产生破坏，以至于海漫被刷深5m，近岸岸坡也受到一定冲刷，严重威胁闸室的安全，为此设计了钢筋混凝土沉井防冲墙作为水闸的防冲措施。

在护岸工程中，为了防止河水对岸坡的冲刷，防冲措施包括水平防冲工程和垂直防冲工程两种方式，防淘墙（防冲墙或防冲截水墙）往往作为垂直防冲工程，其作用是防止护岸工程的趾部因水流、波浪作用和渗透产生的冲刷而导致的河床下切，使岸坡坡脚免受冲刷。护岸工程板桩式防淘墙一般将护岸建筑物延伸至估计的最大冲刷深度以下，如图1-1-1。垂直防淘墙的深度必须超出河床面以下预测的最大冲刷深度的适当距离（一般至少为50%），或者到达基岩。建造防淘墙，估算冲刷深度应考虑河床材料和护岸工程修建后的水流流态。

在桥梁工程中，由于桥墩基础地质条件差，为了保护桥墩基础遭受水流冲刷，常常在桥墩基础周围修建地下连续墙作为防淘墙。如阳逻长江大桥江中桥墩基础采用地下连续墙作为防淘墙保护桥墩基础免受冲刷。

综上所述，防淘墙作为水利水电工程中的一种保护岸坡的有效防冲措施，用途很广，在水利水电工程消能防冲方面起着重要的作用，并且随着施工技术水平的发展，水利工程中将会越来越多地采用防淘墙作为保护岸坡的防冲措施。

三、防淘墙研究的目的与意义

在溢流坝下游消能区，为了保护岸坡免受冲刷，许多水利水电枢纽工程采用防淘墙作为防冲护固方案，如我国三峡水利枢纽、葛洲坝水利枢纽二江泄水闸、水布垭水利枢纽、飞来峡工程、龙羊峡水电站以及马来西亚巴昆水电站等。

小江水电站坝后防淘墙工程是为了保护坝趾混凝土和基岩，在溢流坝鼻坎后水中修建钢筋混凝土连续墙嵌入基岩，为水工建筑物除险加固处理创造了一个成功的先例，可供其他类似工程借鉴。

水布垭水电站溢洪道采用挑流消能，消能冲刷区采用两岸设置防淘墙而不护底的防护方案，这是一种全新的消能防护方案，是对传统消能防冲方案的一种挑战，防淘墙是整个枢纽工程泄洪消能的生命线，研究结果与事实证明这种方案是可行的，值得在类似工程中推广使用。

防淘墙按结构型式分为垂直防淘墙与护坡式防淘墙两种。在具体工程中，究竟采用何种结构型式，要根据实际情况研究分析后确定。如葛洲坝二江泄水闸从施工方便与施工进度方面考虑，采用了护坡式防淘墙。水布垭枢纽防淘墙从投资与进度方面考虑采用了垂直式防淘墙。研究防淘墙的结构型式，在具体工程中究竟采用何种结构型式的防淘墙，要分析工程量的大小，并对其进行优化设计，从而减小工程量，节省工程投资。

近些年来，板桩防冲墙（防淘墙）因其结构简便、施工方便、造价低廉而广泛应用于水利水电工程建设，对防护堤、坝、河岸及溢洪道等工程免遭冲刷破坏是其他建筑物不可替代的。如钱塘江河口海塘加固工程在海宁段强潮顶冲段基础采用了钢筋混凝土板桩防冲墙作为垂直防冲方案，设计构思新颖，方案科学合理，解决了长期以来存在的防冲技术难题，研制出了具有移位、避潮、冲抓、吊桩、施打等特点的多功能打桩机，打桩质量好、效率高、成本低，对堤防、港口等类似工程均具有广泛的推广应用前景。

研究防淘墙的目的是为了使防淘墙更好地应用于水利水电工程，对于节省工程投资，加快工程进度，提高施工水平，发展施工技术，研制新型的施工设备都具有现实意义。