一种水域工程护滩用透水框架技术领域
本发明涉及护底透水防冲构件技术领域，尤其涉及一种应用于航道工
程、港口工程及海岸工程所在的江河湖海水域用的用于护岸、透水和护底
防冲的透水框架。
背景技术
在国家近年来的交通计划中，长江黄金水道建设发展十分迅速，从长
江口深水航道工程、长江南京以下12.5m深水航道工程至荆江航道整治工
程等等。在长江中下游河段中，防冲护滩、固滩稳槽是一个主要的整治历
年。目前在三峡蓄水后，沿程清水下泄，造成水流挟沙力增加，对很多河
岸、江滩(含心滩)及一些已经实施的江岸整治工程造成影响，在交通航
运方面主要表现为冲刷加剧、滩体侵蚀过快从而导致水流分散，航槽淤浅；
在水利防洪方面主要表现为江岸崩塌，产生大量滑坡和崩岸，危及降低安
全，增加防洪风险。
目前，经过多年工程实践和各种研究，软体排在护底工程中得到广泛
应用，针对不同的工程条件，诞生了诸如混凝土块连锁排、沙肋软体排等
不同的软体排结构形式。
软体排护底结构的主要特点是排体自身结构相对牢固，且可随滩面的
变形在一定幅度内变形。软体排固滩结构由于具有对滩面变形有一定的适
应性、不影响行洪、造价低廉等诸多优点，广泛应用于航道整治工程及部
分防洪水利工程中。
目前工程中应用过的软体排护底结构主要包括四类，不同结构形式的
软体排的特点和局限性如下：
1)压载与排垫分离式软体排，此类软体排多采用块石作为压载，土工
布作为护底排垫，在上世纪八十、九十年代曾应用于汉江中游襄利河段的
航道整治工程中。由于此类排体的排垫与压载体呈分离状态，在较强水流
作用下压载块石易滚落坡面，进而损坏排体，总体防护效果欠佳，目前已
较少使用。
2)连锁块压载软体排(砼连锁块软体排、砼块穿绳排、CSB块穿绳排)，
此类软体排的主要特征为压载体自身连结在一起，而压载体与排垫连结程
度相对较弱。
3)砼块铰链排此类软体排结构的主要特征为砼块由钢筋直连，砼块同
时实现压载体和排垫功能，不存在独立排垫，其缺点主要为存在钢筋钩拉
脱、排体间隙防护程度低的问题。
4)系结压载软体排(X型系砼块软体排、系沙袋软体排)，此类软体结
构的压载与排垫连结，压载体由排垫牵引，实际上是第三类结构的改进型。
就应用效果而言，软体排护底效果较为显著，但工程应用中突出存在
排体受损或破坏问题，直接影响到其整治效果并增加了后续维护难度。通
常软体排型护滩带的破坏部位一般位于排体上边缘、头部以及下游一侧，
出现程度不一的冲刷坍陷、排布撕裂、排布暴露在外甚至排布悬空挂起来
等现象，此外受施工工艺影响，排体中部亦存在局部坍塌或隆起进而导致
排体受损的问题。
但是同时也需要指出，软体排的继续推广，尤其在水流流速较大的水
域推广应用(这包含工程引起的局部流速增大区域)，仍然存在一定的问题，
目前工程界尚无很好的应对措施。尤其在流速较大的挑流坝体(如丁坝等)
外援，因绕流流速较大，且流态复杂，局部冲刷坑发育迅速等特点，护底
软体排经常出现排体塌陷、滑落，排体悬空乃至排布撕裂等工程问题。
为了保证软体排在较强水流作用下不至于失去其工程效果，并强化排
布边缘强水流区域的防冲护底效果，部分散抛护底护滩结构逐步被采用，
从早期的抛石压载或备填抛石，到现在应用较为广泛的抛砼构件，如六边
四面体透水框架结构。
四面六边透水框架由西北水利科学研究所提出，经过国内诸多科研院
所的反复研究、改进，目前已在国内诸多河流护岸工程中采用，取得一定
效果。其主要有以下优点：
1)透水框架群可改岸边局部冲势为不冲或淤势，起到稳住岸坡，保护
河床和根石的作用。四面六边透水框架重心低，自身稳定，不易翻滚，框
架透水，受力小，不会被水流冲走流失，有明显的分散水流，消杀能量，
降低流速的作用，减速率可达30％～70％；
2)框架群施工简单，无需开挖基础、且稳定性好、不存在基础与根石
冲刷问题，以及有良好的防沉陷等优点；
3)投资省、效果好；
4)框架可采用钢筋混凝土或其它材料的预制件，可实现工厂化生产，
避免过多采石，有保护生态环境和地球资源的环境效益；
5)易保证施工的质量与数量。
虽然散抛的四面六边透水框架结构技术有一定的研究成果，但应用较
为成功的工程案例，主要是在流速较小的护滩工程水域，在流速较大的防
冲护底的工程水域，应用受到限制，主要表现为：由于河床变形剧烈加之
四面体透水框架群的阻水作用，在其周围形成的水流结构和旋涡体系会使
得框架群边缘各处出现较深的冲槽，当冲槽达到一定坡度时，单体框架体
会逐个滚落入冲槽中，导致框架群逐步崩塌走失，从而失去对软体排乃至
砂体的守护效果。
虽然部分工程施工中尝试将透水框架体采用串联群抛的方式增加其整
体性，但该种措施亦导致其对河床变形的帖服性变差，造价增大，相应对
施工工艺的要求亦变高。
发明内容
为了解决现有技术下的散体的护底透水框架勾连性差、实际使用效果
不佳的问题，本发明提供一种水域工程护滩用透水框架，该框架对地形变
化的适应性强、整体性高、施工简易且防护性能较好，本发明的具体结构
如下所述：
一种水域工程护滩用透水框架，包括一主杆，其特征在于：
所述的主杆为一长条状杆体；
所述的主杆在其杆身上设置有短杆组。
根据本发明的一种水域工程护滩用透水框架，其特征在于，所述的短
杆组具体由4～6根短杆组成，各个短杆顺序设置在主杆杆身的径向垂直方
向上，每根短杆分为2段，分别呈对称式的固定设置在主杆的两侧。
根据本发明的一种水域工程护滩用透水框架，其特征在于，所述的短
杆组中相邻的短杆呈交错90°式的正交固定设置在主杆杆身的径向垂直方
向上。
根据本发明的一种水域工程护滩用透水框架，其特征在于，所述的主
杆长度为3.2m～4.8m，主杆的截面为0.15m×0.15m，即主杆为一方形截面
的长条状杆体。
根据本发明的一种水域工程护滩用透水框架，其特征在于，所述的短
杆组的每根短杆长度为1.2m～2.0m，各个短杆的间距为0.8m～1.2m，而短杆
的截面为0.10m×0.10m，即短杆为一方形截面的杆件。
主杆、短杆的杆件材料均为螺纹钢混凝土。
使用本发明的一种水域工程护滩用透水框架获得了如下有益效果：
(1)本发明的水域工程护滩用透水框架与普通的四面六边透水框架相
比，不仅能够在流速较低的水域与其一样可以成为护滩结构，而且在流速
较大的工程水域-如大流速强冲刷的软体排外援区域构建成稳定的护底框
架群：
(2)本发明的水域工程护滩用透水框架的各个框架结构简单，构件易
于制备，且即使采用施工现场拼接的方式，施工亦较为简易；
(3)本发明的水域工程护滩用透水框架在叠层排放时，因施工的不规
则性或采用纵横交错的抛设形式，构件自然会互相叠加，其通过杆件间的
互相咬合挂靠，可以有很好的勾连性，从而形成整体稳定的护底结构层，
水流的冲刷难以冲走单个块体，且构件叠层排布成贴服性较好的框架群，
能够适应其外缘地形的调整，持续发挥防冲护底乃至促淤效果。
(4)本发明的水域工程护滩用透水框架的勾连可靠性高，因为杆件的
交错咬合，即使单个齿杆因个别原因失稳，仍然存在其他杆件勾连，故不
易失去整体稳定性。且由于本发明结构形成的框架群可以降低近底流速，
加之框架群间的空隙结构，可以促使泥沙局部落淤，故其能够在软体排上
形成一定的泥沙淤积环境，且相当于给软体排增加了稳定压载，更加促使
其稳定。
附图说明
图1为本发明水域工程护滩用透水框架示意图。
图中：1-主杆，2-短杆组，2a-短杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种水域工程护滩用透水框架做进一步的
描述：
实施例
如图1所示，一种水域工程护滩用透水框架，包括一长条状杆体的主
杆1，主杆在其杆身上设置有短杆组2。
短杆组2具体由4～6根短杆2a组成，各个短杆顺序设置在主杆杆身的
径向垂直方向上，每根短杆分为2段，分别呈对称式的固定设置在主杆1
的两侧。
短杆组2中相邻的短杆2a呈交错90°式的正交固定设置在主杆1杆
身的径向垂直方向上。
主杆1长度为3.2m～4.8m(本实施例中为4.0m)，主杆的截面为0.15m
×0.15m，即主杆为一方形截面的长条状杆体。
以本实施例为例，主杆为纵向合并式排布，即数个本发明的水域工程护
滩用透水框架可相互叠加使用。
短杆组2的每根短杆2a长度为1.2m～2.0m(本实施例中为1.6m)，各
个短杆的间距为0.8m～1.2m，而短杆的截面为0.10m×0.10m，即短杆为一
方形截面的杆件。
由于短杆分为2段，以本实施例为例，相对于主杆两边对称布置，即主杆两侧各
0.8m。主杆、短杆的杆件材料均为螺纹钢混凝土。
本发明的一种水域工程护滩用透水框架，在其实际使用时，采用层叠排布
式设置，其勾连性才能发挥，如果施工中上下层之间能够尽量纵横交错抛设，则效果
最好。即使不能做到，因为施工时的不规则性，不同杆件间也能够随机搭接在一起，
形成整体的防冲透水框架群。
本发明的水域工程护滩用透水框架与普通的四面六边透水框架相比，
不仅能够在流速较低的水域与其一样可以成为护滩结构，而且在流速较大
的工程水域-如大流速强冲刷的软体排外援区域构建成稳定的护底框架群：
本发明的水域工程护滩用透水框架的各个框架结构简单，构件易于制
备，且即使采用施工现场拼接的方式，施工仍然较为简易；
本发明的水域工程护滩用透水框架在叠层排放时，因施工的不规则性
或采用纵横交错的抛设形式，构件自然会互相叠加，其通过杆件间的互相
咬合挂靠，可以有很好的勾连性，从而形成整体稳定的护底结构层，水流
的冲刷难以冲走单个块体，且构件叠层排布成贴服性较好的框架群，能够
适应其外缘地形的调整，持续发挥防冲护底乃至促淤效果。
本发明的水域工程护滩用透水框架的勾连可靠性高，因为杆件的交错
咬合，即使单个齿杆因个别原因失稳，仍然存在其他杆件勾连，故不易失
去整体稳定性。且由于本发明结构形成的框架群可以降低近底流速，加之
框架群间的空隙结构，可以促使泥沙局部落淤，故其能够在软体排上形成
一定的泥沙淤积环境，且相当于给软体排增加了稳定压载，更加促使其稳
定。本发明适用于各种航道工程、港口工程及海岸工程所在的江河湖海水域
用的用于护岸、透水和护底防冲领域。