作者：赵献勇
出版社：湖北科学技术出版社
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防淘墙工程试读：
前言
水资源是人类赖以生存的重要基础资源，是维系生态环境良性循环、支持经济社会可持续发展的重要因素。修建水利枢纽工程是开发水资源的最重要方式之一，而其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中的老大难问题，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。其次是回流冲刷，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。
防淘墙是一种在水利枢纽工程溢流坝下游采用的消能护固措施。在护岸工程中，也常采用防淘墙作为垂直防冲设施来保护岸坡。
防淘墙作为一种防冲设施，可广泛应用于水利水电工程的溢流坝、水闸、护岸以及桥梁基础等工程。葛洲坝集团基础工程有限公司通过湖北黄龙滩电站防淘墙工程、四川小江电站防淘墙工程、湖北水布垭水利枢纽防淘墙工程等施工，积累了冲击钻孔成槽浇筑混凝土防淘墙施工方法以及特殊地理地质环境条件下竖井淘挖浇注防淘墙施工方法、板桩施工方法等经验。为了总结、推广防淘墙设计、施工与安全监测先进技术，编写了本书。
本书由赵献勇和饶和平主编，第一章由胡卫东编写，第二章由朱红、蒯圣堂、焦家训和张沙编写，第三章由柳新根、梁敏、张玉莉和汪四元编写，第四章由宋玉才、汪四元、张玉莉和李静希编写。全书由柳新根、胡卫东和蒯圣堂统稿，由余开云、付湘宁、谭界雄和肖爱民负责审稿。全书在编写过程中还得到葛洲坝集团基础工程有限公司和长江水利委员会网络与信息中心有关同志的大力协助与支持，谨此表示感谢。
由于编写时间仓促，作者水平有限，本书缺点与错误在所难免，希望有关专家与读者指正。编者2009年1月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。图1-1-1 护岸工程板桩式防淘墙示意图
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。第二节防淘墙工程研究现状一、防淘墙工程建设的现状及其特点
防淘墙作为一种防冲设施，在水利水电工程与桥梁工程建设中得到广泛的应用。很多水利枢纽工程为了防止水流冲刷与回流淘刷，消能防冲设计中都采用了防淘墙方案，在水闸、护岸工程中防淘墙也常作为防冲防淘措施加以应用。如葛洲坝水利枢纽二江泄水闸消能防冲建筑物防冲护固段采用防淘墙，以防止水流淘刷；飞来峡水利枢纽在护坦末端设5m的防淘墙；桑园水电站在下游坝面位置设置了防淘墙；水布垭水利枢纽下游消能防冲方案在溢洪道出口左、右岸设置防淘墙；马来西亚巴昆水电站下游消能区也采用防淘墙防止岸坡冲刷。
宝珠寺水电站的水工模型试验表明，电站建成后，发电尾水及汛期泄洪会将下游河床冲刷到454m高程。为了防止这一冲刷，保证岸坡及山体的稳定，在左岸下游设置了防淘墙。防冲墙墙体宽1.40m，轴线长156m，底部高程450m，顶部高程487.5m；在高程450～488.5m墙体内设置宽1.10m钢筋笼；水下浇筑C25混凝土成墙。
此外，许多水电工程运行多年之后，为了解决水流淘刷问题，设置了防淘墙或防冲墙。如龙羊峡水电站虎山坡治理工程。根据虎山坡不稳定岩体的自身特点，在坡脚设计了防淘墙工程。虎山坡防淘墙位于龙羊峡水电站下游消能区右岸，墙体所在部位岩体比较破碎，长年561082风化冲刷，该处距电站厂房300～600m，其间分布有F、F、A、7—67—7F、F等断层。防冲墙沿右岸河边布置，墙长150m，深45m，厚3.5m，高程2425m～2465m，墙顶与混凝土护坡底部相接。
又如小江水电站原设计溢流坝下接30m长的钢筋混凝土护坦，建设中由于种种原因没有实施，电站运行多年后泄流使坝后基岩严重冲刷，危及大坝安全运行，需加固处理，其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建造一道钢筋混凝土连续墙嵌入基岩。
在护岸工程中，防淘墙也是防冲的重要措施之一。如钱塘江河口海塘基础采用了钢筋混凝土板桩与小沉井两种方式的防冲墙。在海宁段鱼鳞石塘基础防冲中主要采用了钢筋混凝土板桩防冲墙工程。该段海塘断面呈直立式，原塘脚有护坦及护坦外侧打木排桩保护。近些年来，因塘前滩地刷深，木排桩冲失现象时有发生。设计采用在护坦外侧施打长10～12m的钢筋混凝土板桩，桩顶设有联系梁固定，以形成一道板桩防冲连续墙。由于板桩入土深度大，除了桩身在滩地刷深时能维持自身稳定满足防冲需要外，还同时藉以板桩阻力起到提高海塘整体圆弧抗滑能力。
在桥梁建设中，为了防止桥墩基础受淘刷也有采用防淘墙防止回流冲刷的实例。
日本明石海峡大桥架设在神户市垂水区舞子和淡路岛侧的淡路町松帆之间，桥长3910m，中跨长1990m，是一座3跨2铰式加劲钢桁架悬索桥。该桥IA锚墩是神户侧桥台，其基础是世界最大的桥梁下部工程之一，桥台总高115m，宽85m。锚墩基础以比较软弱的神户层为承重地基，锚墩基础是明石海峡大桥总体工程的关键部位。为了防止IA锚墩基础受到海水冲刷和渗透，在施工中首先回填海岸近海深水区26.2万m作为作业基地，然后用高强度混凝土建造外径85m，厚2.2m的地下连续墙，该墙起着挡土墙和防冲防渗墙的作用。
孟加拉国中北部米门辛格（M）市的桑布贡公路大桥，该桥跨越老布拉马普特拉（Old BrahmaPuTra）河。河流水流方向由西向东，河北岸桥位处于一弯段中，常年受河水主流偏向冲刷，风浪冲击，河岸坍塌严重。桥台距河岸30m，桥台锥坡基础离河岸仅14m，为防止河岸继续被淘刷北移，危及桥台及锥坡安全，北岸防护工程在桥台前，设有一道长105.2m、厚0.8m、深17.8m平面布置为半圆弧形的钢筋混凝土地下连续墙，作为防淘墙，并在桥台处墙外设铁丝石笼护砌。
目前已建防淘墙工程有两种结构型式。一种为垂直式防淘墙，如水布垭水电站混凝土防淘墙、龙羊峡虎山坡治理工程混凝土防冲墙等。此外，护岸工程作为垂直防冲设施的板桩式防冲墙也属于垂直式防淘墙的型式。另一种为护坡式防淘墙，如葛洲坝水利枢纽二江泄水闸消能防冲建筑物防冲护固段防淘墙、小江水电站坝后防淘墙、黄龙滩水电站尾水渠右导墙地下防冲墙等。
防淘墙的墙体厚度与深度，因各个工程的具体条件不同而异。目前，世界上工程规模最大的防淘墙是我国的清江水布垭水电站混凝土垂直防淘墙，其左右岸防淘墙总长达853m，最大墙深40m。
目前，水利水电施工技术水平发展迅速，过去受施工技术的限制，有许多问题不能在有限的工期要求内解决，使得防淘墙工程不得不采用工程量大与工期较长的结构型式。如葛洲坝水利枢纽二江泄水闸消能防冲建筑物防冲护固段的防淘墙墙体型式曾研究了垂直式和护坡式两种，受当时施工技术发展水平的限制，选用了工程量较大的护坡式防淘墙。
水布垭水利枢纽防淘墙选择了垂直式防淘墙。虽然施工条件艰难，如水文地质环境恶劣，防淘墙墙体处在正常河水位以下，最深处达河水面以下40余米。墙体一侧临江，另一侧在滑坡体或陡崖脚下，且坡积物和覆盖层埋藏较深，岩石部位裂隙发育，墙体终年受地下水包围，施工平台又受汛期洪水威胁，环境恶劣。水布垭防淘墙墙体为一深窄形钢筋混凝土墙，深15～40m，宽仅3～4.5m，长达数百米，并通过三排预应力锚索与大量锚杆与山体紧密结合，开挖洞室断面小，施工场面狭窄。为保证墙体的整体性，要求分层逐层向上施工，开挖一层，浇筑一层钢筋混凝土，加上靠山侧的锚喷支护与三排预应力锚索施工，多种工序交错平行。右岸防淘墙R3～R4段内侧紧临电站尾水平台，最近处仅为4.67m，各部位之间施工干扰大。防淘墙各层开挖时，均存在顶拱岩块塌落的安全问题。水平洞身开挖长度大，层次多，作业战线长，持续时间长，又难以机械化施工，支护与开挖存在相应的矛盾：支护过于简陋，施工安全难以得到保证；支护太强，在上层开挖过程中，会加大开挖及支护拆除的难度，因此如何因地制宜地采用简易有效的临时支护，既保证施工安全，又不影响或少影响上层的开挖，是防淘墙工程能否顺利进行的重要方面。竖井作为防淘墙工程施工的唯一通道，墙体施工时，施工人员上下、开挖弃渣、钢筋、混凝土、锚索及施工设备均需通过竖井上下，且风水电管、混凝土泵管、抽排水管路均需在竖井内布置。通过合理布置竖井、井口及井内设施，保证了竖井的安全稳定及起重设施的安全运行，解决了施工安全问题。
由于施工技术水平的飞速发展，施工机械先进，水下混凝土浇筑技术提高和工程经验的积累，上述这些问题在水布垭钢筋混凝土垂直防淘墙工程中都得到妥善处理。
现阶段采用垂直型式的防淘墙遇到的很多问题在一定工期要求下以20世纪80年代的施工技术与管理水平是不可能妥善解决的。
已建钢筋混凝土防淘墙工程的共同特点是利用混凝土墙体材料的强度来抵抗水流的冲击或淘刷，以达到溢流坝消能区防冲护固或保护岸坡不受冲刷的目的。
每个防淘墙工程由于各自地质地形条件、防淘墙的结构型式、工程投资大小、施工时的工期要求，各自具有其自身的特点。
在水利水电工程中，水利枢纽工程溢流坝段下游作为防冲护固段的防淘墙与护岸工程的防淘墙又各自有其自身的特点。
水利枢纽工程的防淘墙由于所处位置泄洪水流速度大，流态复杂，地质地形条件差，防淘墙工程往往具有技术要求高、墙体受力条件复杂、墙体常常有锚杆锚索加固措施、工程量大、对施工工期有较高的要求、施工安全问题突出等特点。
如水布垭枢纽防淘墙就具有非常鲜明的代表性。其设计与施工特点有：①地层平缓、岩性软弱、地质条件复杂；②水文地质环境恶劣；③受力条件复杂，在溢洪道泄洪过程中，要考虑防淘墙承受的荷载有岩（土）压力、脉动压力、地下水压力等；④施工面狭窄，干扰大；⑤施工安全问题突出。如左岸防淘墙L3～L5段位于大岩淌滑坡范围，覆盖层埋藏较深，最深部位达26m，覆盖层平洞自稳能力差，塌方现象普遍，支护难度大，施工人员的安全得不到保证。高效、优质、安全的穿越覆盖层是摆在施工面前的一个难题。⑥混凝土浇筑输送问题。防淘墙混凝土浇筑采取自下而上逐层浇筑的方式，混凝土运输面临先自上而下再转为水平运输的问题，垂直运输高度可达15～40m不等，洞内水平运输距离最大可达10m以上。由于混凝土泵送时垂直落差大，泵管需多次转弯，因而容易发生管内脱空造成堵管。解决好混凝土运输中的堵管问题和防止混凝土料的离析，是保证施工进度与混凝土施工质量的关键点之一。⑦锚杆锚索施工技术要求高，工作量大。
护岸工程防淘墙（防冲墙或防冲截水墙）所处位置水流速度一般较缓，地质地形情况相对简单，对混凝土墙体厚度与混凝土强度要求相对较低，设计常常采用板桩式防冲墙。板桩式防冲墙具有结构轻便、施工简单、造价低廉等特点。其典型代表实例见第四章第四节。二、防淘墙工程研究现状
防淘墙工程研究的内容包括设计研究、具体工程采用方案比较研究、建筑材料、施工设备与施工技术研究等。（一）防淘墙工程设计研究
1．防护方案比较研究
大型水利水电工程中，采用防淘墙或是其他防冲消能护固方案，往往要进行方案对比研究。分析在满足工期要求的条件下各种方案的可行性与投资比较等。
如乌江渡水电站九级滩尾水渠防护工程，研究了全面防护的铺盖工程方案和局部设置护坡式防淘墙方案。两种方案具体分析研究见第二章第四节。
又如水布垭水利枢纽在设计下游消能区防护型式时，重点对水垫塘方案和防淘墙方案进行了分析研究与综合比较，分析研究比较的内容包括：3x2h（1）地质条件：水布垭枢纽下游消能区建基岩体为D、C，岩性软弱，透水性小，承压水对两种方案的结构均有影响，水垫塘方案采用排水措施可形成干地施工条件；防淘墙直立开挖，施工期需采用可靠排水措施，山岩压力及承压水对墙体结构有不利影响，两方案的地质条件相当。（2）消能效果：水垫塘方案下游冲坑在高程180m以上，防淘墙方案在高程170m以上；水垫塘方案下游水流流态及流速指标好于防淘墙方案。（3）对边坡滑坡影响：由于水垫塘方案有稳定的下游水垫，防淘墙方案待冲坑形成后才能形成足够水垫深度，因此水垫塘方案下游泄洪雾雨强度较低，且水垫塘方案对马崖高边坡及大岩淌滑坡的影响小于防淘墙方案。（4）施工：水垫塘方案工程量较大，开挖高差较大，施工场地狭小，施工程序多，施工布置困难，且存在发电后的度汛风险；防淘墙方案处于地下作业，虽施工环境较差，但可全年施工，施工安排灵活。（5）检修条件：水垫塘方案设置有尾坎，水垫塘可以检修，防淘墙方案没有检修条件，需要检修时，必须在枯水期重修围堰，工程量较大。因此，从检修条件来看，水垫塘方案优于防淘墙方案。3（6）工程量：水垫塘方案比防淘墙方案土石方开挖多52.27万m，3混凝土多14.07万m，钢筋少4194t，水垫塘方案比防淘墙方案工程量大。
综合比较，两种方案在技术上均是可行的，但均有一定的难度，护底方案施工工期安排困难，工程量大，而防淘墙方案原型冲坑深度较难把握，对岸坡稳定影响较大，同时施工条件差，工艺较复杂，但施工工期不占直线工期。经综合比较，确认水布垭工程防淘墙方案优于水垫塘方案，故决定采用防淘墙方案。
2．防淘墙结构型式研究
防淘墙从结构型式上可分为垂直式与护坡式两种。在采用防淘墙作为消能防冲方案时，往往要对其结构型式与墙体深度进行研究。
葛洲坝水利枢纽二江泄水闸消能防冲建筑物防冲护固段的防淘墙墙体型式研究了垂直式和护坡式两种。经研究，垂直式工程量虽省，以当时施工的技术水平施工困难，护坡式工程量大，但施工方便。当时从施工进度考虑采用了护坡式（图1-2-1）。混凝土防淘墙的深度是按水工模型试验动床冲刷高程和淘脚高程拟定的。右区混凝土防淘墙墙脚置于抗冲能力较高的砾岩上，高程为11～23m，中、左区设在高程14.0m。由于中、左区砾岩埋置很深，因此在中、左区墙脚下打φ850mm的支承桩，桩距7.5m，桩底至0.0m高程或打在砾岩上。混凝土防淘墙厚2～4.0m，底部脚宽4.8m，高4.0m。其墙上设有排水孔。防淘墙开挖坡度为1∶0.5，墙面坡度为1∶0.65。墙顶部还打有φ219mm的钢筋混凝土拉桩，深15.0m，倾角60°，以保证防淘墙上部的稳定安全。为了保护防淘墙的安全，防淘墙下游槽内浇筑了混凝土六面体，重50.0t以上。防淘墙墙体强度考虑了地应力的影响。图1-2-1 葛洲坝二江泄水闸防淘墙剖面图（单位：m）
3．有限元分析研究
在防淘墙工程设计中，有些问题需通过有限元计算分析。如水布垭枢纽防淘墙工程在设计研究时采用了有限元分析计算法。
水布垭下游出口河道及两岸地质条件较差，水流水力学条件不理想，由于泄洪对河床及两岸的冲刷影响，可能会危及两岸边坡的稳定与安全。为此，在下游出口两岸布置防淘墙，以免泄洪冲刷引起边坡失稳。水布垭工程应用有限元法对防淘墙有关的问题进行了分析研究，以评价泄洪冲刷对防淘墙附近岩体的影响、防淘墙自身的应力变形状态以及预应力锚索的加固效果，并对防淘墙按普通单元和梁单元考虑时的计算结果进行了比较。
有限元计算考虑了岩层分布、卸荷带的分布、马崖高边坡开挖形态、泄洪对河床的冲刷及预应力锚索作用。
计算中建立的有限元模型是在地质断面基础上进行的，考虑了边坡的地质条件、开挖形态、防淘墙布置、泄洪对河床冲刷后的河槽形态。通过有限元划分，单元类型主要为8结点四边形等参单元，局部根据需要采用了6结点三角形单元。
计算采用基于理想弹塑性本构模型的二维平面应变有限元进行分析，其屈服为DruckerPrager准则，左右两个边及底部边界均被施以6法向约束。计算单位统一采用国际单位，力采用10N，应力采用6210N/m。分别用普通单元和梁单元对防淘墙进行模拟。锚索按集中力考虑。为了区分有无锚索的情况，河槽冲刷后计算工况方案1为无锚索情况，方案2为有锚索情况。
计算荷载考虑了自重、开挖冲刷卸荷及预应力锚索作用。计算分三步进行：第一步仅考虑自重作用，以获得岩体自重应力场；第二步考虑边坡开挖；第三步模拟河槽冲刷至高程170m。冲刷前将防淘墙部位相应岩体材料置换成混凝土材料，考虑施加预应力锚索和不施加预应力锚索两种情况。计算分析的主要对象为防淘墙及附近岩体。根据计算结果整理了相关的应力、位移矢量图，应力、位移等值线图、拉应力等值线图、内力图以及应力位移特征表。
研究结果表明：（1）边坡开挖对岩体应力状态有利；泄洪冲刷后，防淘墙附近的岩体拉应力有所增大，防淘墙产生一定倾斜；考虑预应力锚索后，防淘墙附近岩体拉应力和水平位移有所减小。（2）防淘墙及附近岩体拉应力较小，泄洪冲刷后，在高程170m附近产生压应力集中，即该处可能局部会出现压剪破损区，施加预应力锚索可减小局部破损区。（3）采用普通单元和梁单元对防淘墙进行计算，岩体计算成果差别很小，对防淘墙计算成果有影响。（二）建筑材料研究
防淘墙由钢筋混凝土构成，研究防淘墙的建筑材料对于加快防淘墙的施工进度，降低工程成本，减少环境污染具有现实意义。
如水布垭左岸混凝土防淘墙考虑到所浇混凝土为泵送混凝土，且没有掺加粉煤灰，为了保证混凝土的和易性、坍落度及防止坍落度损失过快的要求，特别是抑制夏季高温季节坍落度的损失过快，从而满足混凝土施工和易性及可泵性的要求，故在混凝土中掺用了高效缓凝减水剂或泵送剂。配合比试验研究和实际施工中采用了北京冶建特种材料公司生产的JG-3高效缓凝减水剂，同时为了满足混凝土的抗冻性能的要求，在混凝土中掺用了石家庄市长安育才建材有限公司生产的引气剂GK-9A。
研究新型的建筑材料是加快防淘墙施工进度一种趋势。如土壤固化剂是一种用于固化土壤（砂、黏土和淤泥）的新材料，可分为水泥型和离子型2种材料。在护岸工程防冲墙中可采用水泥型土壤固化剂代替混凝土中的全部水泥。
如永定河防洪工程的6个险工段防冲墙选择土壤固化剂作开发和应用目标，并获得成功。永定河防冲墙设计深度6m，开挖深度9～13m，墙体厚度2.4m,28d强度C10。永定河土壤固化剂混凝土防冲墙标准断面如图1-2-2所示。图1-2-2 永定河土壤固化剂混凝土防冲墙标准断面图
永定河防冲墙施工中共使用了4000t土壤固化剂，取样结果，其平均抗压强度＞18MPa （设计为C10），保证率达到95%以上，完全满足设计要求。
实践证明，由于土壤固化剂保水力强，不会使水下混凝土离析，在防冲墙施工中，用土壤固化剂替代水泥，可省去搅拌混凝土用的稠泥浆及其生产设备，把过去的“湿拌”改为“干拌”，土壤固化剂防冲墙的施工工序与普通的地下防冲墙是相近的。由于它不使用黏土，所以混凝土的搅拌工作可以大大简化，大大方便了施工。若不采用土2壤固化剂，1998年施工的4段防冲墙不可能达到300m/d的施工速度。室内外试验研究和永定河防冲墙的施工实践，说明土壤固化剂是完全可以用于江河堤防护岸工程的河道防冲墙，它可以节省黏土资源，利用三废材料（粉煤灰、高炉矿渣等），加快施工进度，创造良好的社会经济效益。（三）防淘墙工程施工研究
防淘墙工程施工研究包括施工方案、施工设备的研究。
1．施工方案研究
防淘墙工程的施工方案研究要考虑的因素包括水文条件、地质地形条件以及防淘墙的结构型式、投资与工期因素等。
防淘墙施工方式大致分为两种：一种为类似防渗墙的施工方式，即传统的施工方式，其施工作业程序大致与防渗墙相同；另一种为竖井法，即墙体开挖与混凝土浇筑均通过竖井进行施工，水布垭防淘墙施工就采用了这种施工方式。
水布垭枢纽防淘墙工程是目前国内外水电工程中规模最大、地质条件最为复杂、施工难度最大的防淘墙工程。在确定防淘墙施工方案时，结合防淘墙结构型式、加固支护方式以及工期要求等，综合研究各种可能的施工方案，进行了细致的比选，经过大量分析研究，提出了灌注壁式地下连续墙法、搭接式机械成孔排桩墙法、支洞开挖分层钻爆逆作法和竖井开挖分层钻爆逆作法4种比较成熟的方案。
通过大量研究和多次讨论得出结论，水布垭防淘墙的施工方案并不是唯一的，上述4种施工方案都可行，在不同的评价指标上各有优缺点，通过定性结合定量分析，确定竖井开挖分层钻爆逆作法为优选方案。水布垭防淘墙由于成功采用了分层钻爆法施工，较好地解决了防淘墙墙体施工问题，不仅使墙体结构能满足设计要求，而且保证了施工工期按期完成。水布垭防淘墙墙体开挖与混凝土浇筑均通过竖井进行，这种施工方式对防淘墙施工方案是一中创新，值得在类似工程中推广采用。
2．施工设备的研究
水利枢纽下游防淘墙施工设备与地下连续墙施工设备基本相同，其研究情况见有关参考文献资料。
护岸工程板桩防冲墙施工设备主要为桩机，桩机形式包括排架式、滚移式和多功能桩机三种形式。为了解决钱塘江明清海塘防冲问题，我国在“八五”与“九五”期间对施工机械进行了专门的研究。根据钱塘江每天潮涨潮落的特点，研究出了相适应的打桩机械——D180型柴油多功能打桩机（见图1-2-3）。该机具有操作简便、吊桩定位速度快、行走灵活、工效高等特点，利用滑移式导向架和折叠液压支撑，以及360机械回转既保证了桩机的稳定性，又可快速避潮。图1-2-3 D180多功能桩机示意图第二章防淘墙设计第一节防淘墙设计需考虑的因素
泄水建筑物的下泄水流具有很大的能量，常导致下游河床的冲刷，甚至影响建筑物的安全。下泄水流的巨大能量主要耗损于两个方面：① 水流内部的摩阻作用，如摩擦、冲击、紊动、旋涡等；② 水流与固体与边界的相互作用，如撞击、冲刷等。当冲刷发展到坝基础时，就会危及泄水建筑物或坝体安全。国内外坝工实践中，由于下游消能措施不当遭受冲刷的例子很多。例如西班牙的里拜约坝最大冲坑3深度达70m，冲走岩石的总体积达100万m；美国的威尔逊溢流坝冲走的最大岩块重达200t，等等。对于泄水建筑物的下泄水流必须采取有效的消能与防冲措施，以减轻对下游河床的冲刷，确保建筑物的安全。
对于水利水电工程中的溢流坝、溢洪道、水闸等泄水建筑物来说，防淘墙设计必须根据建筑物下游的消能方式、泄洪冲刷范围、工程地质条件和水文地质条件进行准确的计算后，才能确定。必要时，还要进行水工模型试验。
对于护岸工程基础防淘墙设计时，需根据该地区的河势、水流形态、岸边流速及护岸工程的地质条件与水文地质条件等来考虑，并通过准确的计算来确定。
防淘墙设计需考虑的因素主要包括：消能防冲或过流区的工程地质条件、水文条件，以及施工条件等因素。一、交通及施工布置条件
防淘墙设计时，除了应考虑工程地质和水文条件等，还需考虑工程施工过程中的交通便利条件，即工程条件与自然条件。（一）施工交通布置原则
根据招、投标文件、图纸及现场实际情况，在业主指定的范围内布置本工程所需的临建设施。布置时，充分利用场内、外交通、施工场地等施工条件，遵循有利生产、安全可靠、经济合理的原则。（二）交通布置条件
施工交通包括对外交通和场内交通。对外交通是联系施工工地与国家公路或地方公路、水运港口及航空港之间的交通，一般应充分利用国家或地方现有设施，选择较短的改建、新建里程，以减少对外交通工程量；场内交通是联系施工工地内部各工区、料场、堆料场及各生产、生活区之间的交通，一般应与对外交通衔接。
交通布置条件应根据当地的对外交通与场内交通的具体情况来考虑。（三）施工布置条件
在进行防淘墙施工设计时，应考虑：（1）对外交通进入施工场地的条件；（2）场地内部主要交通线路的建筑和营运程度、货流的顺畅程度，及修建线路的技术条件；（3）场内交通线路的技术指标（弯道、坡度、交叉等）；（4）施工的给水、供电条件；（5）施工占地条件与占地面积；
在防淘墙施工设计时，除了以上应考虑的各种条件外，还应根据现场情况，因地制宜，具体情况，具体处理。如黄龙滩电站尾水渠右导墙地下防淘墙施工时，因三面环水，一面为坝坡，场地十分狭小，施工设备与材料运送极为困难。为解决交通运输问题，决定在尾水渠出口处的左侧建一简易码头，采用一对直径为1m，长6m的双体铁皮浮桶作浮动工具，将设备、材料等装在浮筒上由尾水渠漂流而下，绕过尾水急流，人工拉着系在浮筒上的尼龙绳，运至导墙的右侧，因而解决了运输困难。二、工程地质条件（一）地质条件
水电站泄洪消能区的环境地质条件是一个很重要的因素，对工程影响很大。根据《溢洪道设计规范SL253-2000》的规定：当消能设施出口区地质条件较差时，可根据消能形式设置防淘墙等消能防护设施。
彭水水电站水电站位于乌江干流下游，坝址位于长溪河至万足场之间碳酸盐岩同人河段中，两岸灰岩、页岩相间分布，灰岩段突出形成山脊，页岩段形成凹槽或冲沟，期间堆积零星大块石。坝下游存在1坝址区最大的断裂构造f断层，其破碎带宽7～15m，横穿河谷。根据现场客观条件，在可行性研究阶段经过比较，推荐下游消能区采用护岸不护底方案，下游河床扩挖底部高程为200m，两岸护坡顶高程270m，两岸护坡坡脚设防冲齿墙。
坝址位于清江一“S”型河段的中部，中间直线段长约800m，上下游河流均为东西向，上游两岸无天然地形垭口。左岸三友坪台地地形相对平坦，地表高程400～450m。消能区地层为写经寺组页岩，抗3冲能力差，其左岸有大岩淌滑坡（体积580万m），右岸有马崖高陡3边坡（坡高350余m）和马岩湾滑坡（体积180万m）等不利的环境地质条件。清江枯水位一般为197. 0m，水面宽60～80m，水深1.2～4.0m。河床覆盖层厚7～12m。设计对水垫塘与防淘墙方案进行了比3x2h较，由于消能区建基岩体为D、C，岩性软弱，透水性小，承压水对两种方案的结构均有影响，水垫塘方案采用排水措施可形成干地施工条件；防淘墙直立开挖，施工期需采用可靠排水措施，山岩压力及承压水对墙体结构有不利影响，两方案的地质条件相当。（二）岩石地质条件对冲刷的影响
为了满足水利工程消能防冲的需要，可在消能区设置各种消能防冲设施，其中之一是防淘墙。当工程地质条件十分复杂时，要想修建防淘墙是非常困难的，因此，无论是从设计还是从施工方面来考虑，研究防淘墙工程的地质条件是非常重要的，这是确保工程顺利进行的前提和先决条件。
国内外不少工程实例说明，泄水建筑物下游受到回流的冲刷后，形成冲刷坑。其位置、大小和形态与受冲范围的岩基地质条件（主要是完整性和产状）密切相关。冲刷破坏总是从断层破碎带，节理、裂隙、软弱夹层等薄弱部位开始的，以后沿着这些薄弱环节继续发展，冲坑最深点也往往在受冲范围的薄弱部位处，甚至对岸坡的冲刷也如此，而受冲范围内周边的岩基薄弱部位则往往形成冲刷坑的边缘。
然而根据冲刷时间较长的双牌、水府庙、上犹江、修文等溢流坝的原型资料来看，随着冲刷的发展，冲刷坑有在平面上逐渐与溢流坝平行、在纵剖面上各孔渐趋一致的趋势。再如丰满溢流坝1953年全坝溢流，9#～12#坝段的泄流时间大致相同（205～231h）,12#～13#坝段下游冲深12.5m,7#～10#坝段下游冲深仅5m。但以后继续溢流，前者运行1522h，冲刷坑无发展，后者运行816小时，冲深也达13m，基本趋于一致。这就意味着一定的水流条件总是需要一定的消能水体（深度与体积）以满足消能要求。
乌江渡水电站位于乌江干流中游狭谷中，由于右泄洪洞出口下游有一条扭曲破碎带并延伸至左岸，经泄洪的影响，使破碎带受冲刷，左岸边坡形成耳状冲坑。运行508d，历时11790h，造成右岸坡脚被淘刷，冲坑最深达14m,1982年5月右泄洪洞投入运行以后，右岸淘刷宽度达到40～60m，崩坍区边坡高度达40m，崩岩厚度达10～20m，崩坍后的边坡坡度达80°以上。三、水文与气象条件（一）水文条件
水文条件对施工有较大的影响，在进行施工设计时，要考虑当地的水文条件。防淘墙设计前，应充分了解该工程所在地的河流的主汛期与枯水期，同时还要了解该坝区枯水期的水位及通常水位，洪水期是否具有陡涨陡落的特性。（二）水位与流量因素
防淘墙设计时除了要考虑工程地质条件、洪水等组合因素外，还要考虑上下游水位、流量等因素。由于在进行泄水建筑物的泄洪消能设计时，经常会遇到设计条件十分恶劣的情况，特别是在泄水闸的下游常为抗冲能力很差的土质河床，故仍需采取经济合理的措施，消除闸下水流所产生的淘刷影响，同时在一定范围内对水工建筑物加以适当保护，防止冲刷给大坝造成的不安全隐患。因此，在不同下游水位情况下的消能防冲设计时，要考虑不同的水位与流量。
我国早期兴建的工程均由枢纽主体工程的设计洪水标准确定的泄洪流量，用于消能防冲的设计洪水标准。但实际上，泄洪流量的大小涉及大坝等主体工程的安全，而消能防冲的设计流量的大小则不一定涉及大坝等主体工程的安全，因而后者可以适当降低。
不少设计、运行经验还说明，消能防冲的最不利工况不一定是流量最大的情况，有时甚至是开始泄洪时的流量很小、尾水很低的情况。3例如，西津水电站设计洪水为100年一遇的23100m/s，校核洪水为31000年一遇31400m/s。自1961年4月开始运行，至1986年的25年中，3年年过水，其中大部分年份的泄量为7000～9000 m/s，少数年份泄33量超过10000 m/s。1974年发生一次较大洪水，最大泄量13500m/s，相当于5年一遇的洪水。该工程运行经验表明，当渲泄流量为38000m/s时，下游流态最为恶劣，波浪在岸坡爬高达2m以上，冲刷也最严重，超过此流量后，流态反见改善。这就说明了另一个值得重视的问题，即对于防淘墙工程设计，不仅要适当选择设计洪水，还要考虑当地实际洪水流态能否满足设计要求。四、工程造价要求（一）工程造价的基本要求
设计阶段是控制建设工程投资的重要阶段，设计阶段造价的控制体现了事前控制的思想，是投资控制的关键环节，对工程造价的影响可达75%以上，设计质量直接影响工程造价和建设工期，直接决定施工成本的投入。
防淘墙设计时，因该项目还处在未实施阶段，无论是调整，还是改动都相对容易些，而施工阶段改起来就比较麻烦了，为了避免施工阶段的修改，减少因设计原因造成工程造价的增加，因此，应将设计做细、做深入。因为一旦设计阶段造价失控，就必将给施工阶段的造价控制带来很大的负面影响。
防淘墙的工程造价可分为4个阶段来考虑：① 方案阶段，此时应根据方案（包括结构型式）图纸和说明书，作出详细的建设造价估算书。② 设计阶段，此时就根据初步设计图纸和说明书及概算定额，编制初步设计总概算。③ 技术设计，此时应根据技术设计图纸和说明书及概算定额编制初步设计修正总概算。④ 施工图设计阶段，此时应根据施工图纸和说明书及概算定额编制施工图预算。
防淘墙设计是将防淘墙建设项目由计划变为现实的具有决定意义的工作阶段，防淘墙设计文件是防淘墙施工的依据。防淘墙工程建设的进度、质量控制及资金投入多少，在很大程度上取决于设计质量的优劣。控制好工程造价主要控制好两个方面：即工程量与工程综合单价。
防淘墙工程造价应按国家有关标准进行。（二）设计优化对工程造价的影响
对工程造价的有效控制，就是在优化设计方案的基础上，在建设程序的各个阶段，采用一定的方法和措施把工程造价控制在合理的范围和核定的造价限额以内。而设计阶段是整个造价控制的灵魂，它对工程造价起着决定性作用。在做出项目决策阶段后，设计阶段（即设计质量）对整个工程建设的效益是至关重要的，其中优化设计是整个设计阶段造价控制的核心。
本着“安全可靠、经济合理和运行维护方便”的消能防冲设计原则，针对各项水利工程的具体条件，进行优化设计，因地制宜地选择各项水利工程下游消能防冲方案，对妥善解决下游河道冲刷问题、降低工程造价等具有重要意义。
水利工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段，投资控制的关键在于项目决策和项目设计阶段。据研究分析，设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下，但正是这少于1%的费用对投资的影响却高达75%以上，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程造价5%～10%，甚至可达10%～20%。
彭水水电站下游防冲墙研究成果表明，采用优化后的消能方案，可减轻坝下游两侧坡脚的冲刷深度约10m，考虑到坝下基岩抗冲流速对冲刷深度影响显著，而且模型采用的散粒体材料对试验结果也有一定的影响。因此，鉴于模型试验的局限性，其试验成果与原型可能存在一定差异，设计应留有适当的余地，仅将两岸防冲齿墙的底高程由177～180m均抬高至185m，防冲墙深度减小5～8m，设计优化减小了防冲墙的工程量，节省了防冲墙工程投资。五、工期及其他要求
根据工程施工特点、难点以及分布工作量大小并考虑天气等不可抗力因素影响（一个月按正常施工时间22天计算，汛期影响按每年50天计算），施工工期应根据不同的施工地质条件，选择不同的主控段作为防淘墙工程施工的主要控制性工期。
由于水利水电工程建设对工期是有很高的要求，因此，消能防护方案应考虑工期要求。
防淘墙的工期要求一般根据工程施工的总进度来安排的，在进行施工设计时，要注意施工工期中的各种情况。
水布垭电站防淘墙工程是目前国内外水电在建项目中规模最大、地质条件最为复杂、施工难度最大的防淘墙。且清江处于鄂西暴雨区，水量充沛，每年6～9月为主汛期，11～4月为枯水期，而水布垭工程施工总度安排为：2002年10月截流；2006年10月实现导流洞封堵；2007年汛期溢洪道底板过流；2007年7月1日首台机组发电；2009年6月工程全部竣工，因此要求防淘墙施工在溢洪道底板过流前，即2007年汛前完成。
岳城水库“工”字形防淘墙呈折线布置，轴线总长度351m，是由44个“工”字形墙段和4个直线墙段组成。防淘墙于1988年5月正式开工，共分三期施工。第一期施工右侧12个墙体；第二期施工左侧32个墙体；第三期为4个直线段墙体。1989年底全部完工，历时1年零8个月。
小江电站坝后防淘墙根据小江系的枯水期时间及施工条件的困难，将防淘墙施工安排在二个枯水期施工。一期工程是溢流坝后1、2、3、8、9闸孔；二期工程是4～7闸孔及防洪墙和船闸。（一）施工设计编制原则（1）依据招、投标文件相关条款和施工现场实际情况。（2）根据施工单位能调用的机械设备、技术能力及类似工程施工经验。（3）按照资源配备合理、工期优化的原则，使工程施工充分体现快速、优质、低耗。（4）合理安排生产，强化调度协调，全面分析关键线路上各项目的施工方案，据实考虑关键项目的施工强度，确保关键线路工期实现。（5）按期力争提前实现各控制性工期，优质、高效地完成防淘墙工程施工。（二）施工工期计划
在进行施工设计时，施工组织设计为：（1）施工的总体方案；（2）施工控制原则；（3）施工过程的质量与安全控制；
施工工期计划主要包括：（1）工程开工时间计划；（2）各项基础工程完成时间计划；（3）主体工程完工时间计划；（4）所有项目全部完工时间计划。第二节防淘墙设计的原则和要求一、防淘墙的设计原则（一）设计原则
防淘墙设计原则：根据水工建筑物总体布置要求、防淘墙的深度、工程地质条件、水文条件、泄水水流速度、当地材料及交通施工等条件，综合考虑防淘墙的受力情况、结构型式、加固支护方式、施工方法、工程造价等因素，通过经济技术比较，进行设计方案的确定。采用的施工方案应安全、可靠、施工方便、满足工期要求，同时要满足结构的要求，工程造价控制在合理的范围内。
当防淘墙地处复杂的地质条件下，防淘墙设计思路主要体现在对防淘墙墙后的岩体进行系统锚杆和喷混凝土加固，以提高岩体自稳能力；采用预应力锚索或锚拉洞向山体传递防淘墙后围岩压力；在山体内开挖排水平洞和钻设排水孔幕，以降低山体地下水位；采用高标号混凝土满足墙体抗冲耐磨要求。（二）设计步骤
防淘墙工程设计一般按以下步骤进行：（1）收集有关防淘墙设计所必需的资料，如水工建筑物的等级、设计标准、水位、水土压力指标等。（2）根据总体水工建筑物的要求，进行平面和立面布置。（3）防淘墙结构型式的选择。（4）选择典型部位的设计断面。由于防淘墙不同部位其墙高、水位等条件不同，设计中通常会在全长范围内选用几个有代表性断面进行设计。（5）根据正常运用、设计、校核、施工及建成等各种情况分别进行荷载组合计算。（6）防淘墙的稳定验算。根据荷载计算结果，对各种设计情况分别进行抗滑、抗倾稳定和地基应力验算，要求稳定安全系数、地基应力等满足设计要求。（7）截面强度难处和配筋计算。选择最不利的设计和荷载组合情况，对各部分截面强度进行验算或配筋计算。（8）细部构造设计。二、设计要求（一）选择合理的结构型式
防淘墙的结构型式与尺寸，与建筑物所在地的地形、地质、水文等条件密切相关。由于自然条件千差万别，因而防淘墙设计选型总是按各自的特征进行，除非规模特别小，一般不能采用定型设计。（二）合理断面设计
为做出合理的断面设计，在防淘墙设计中，应考虑以下各种条件：（1）根据防淘墙的结构型式、工程地质与水文条件、施工开挖边坡的地形等条件选用合理的水、土压力计算公式。（2）合理的选取防淘墙设计中计算所需的安全系数、荷载、荷载组合与岩石物理力学等参数。（3）根据正常运用、设计、校核、施工和建成等情况进行荷载计算和组合，并在稳定和强度验算中根据有关规范要求，确定合理的稳定和强度安全系数。（三）提供设计所需的各种资料（1）建筑物的总体设计资料。防淘墙是整个枢纽建筑或单个建筑物中的一个组成部分，在进行防淘墙设计过程中，需要提供的资料包括：①建筑物的工程等级及设计标准；②建筑物的总体布置图，并根据总体布置要求提出对防淘墙平面和立面的布置及基本尺寸要求；③设计、校核、建成、正常运用及施工期墙前、墙后各种水位资料。（2）计算防淘墙的水、土压力及各种荷载。（3）防淘墙工程所在地的工程地质和水文地质资料。（4）根据地基土的抗冲性能，计算冲刷深度，以确定墙基埋置深度。（5）其他有关的资料。第三节防淘墙设计内容一、总体布置设计
溢流坝防冲方案设置防淘墙的目的是为保护冲刷坑附近建筑物的安全和两岸山体的稳定。防淘墙布置在建筑物两岸边坡的坡脚和冲刷坑的上游，总体的布置设计要根据水工模型试验的结果，主要考虑以下要求：（1）防淘墙轴线力求顺直，使下游有较好的水力边界；在满足溢洪道挑流下泄入水水舌宽度和水流平顺的前提下，左、右岸防淘墙的布置尽量向河床靠，以减小对两岸边坡的扰动；平面布置向上下游延伸至已形成淤积或基本上不被冲刷的位置。
如水布垭水电站防淘墙的布置是根据防淘墙的布置原则、溢洪道下游消能区河床的地质条件和水工模型试验在各种运行条件下的冲刷坑位置及冲刷深度进行的。水布垭防淘墙总长度853.35m，由左岸段、上游横向段、右岸段3部分组成，即上游横向段、左岸段和右岸段，具体布置见图2-3-1。图2-3-1 水布垭防淘墙平面布置图（2）防淘墙的深度根据水工模型试验结果，并结合工程地质条件而确定。通常情况下，防淘墙深入冲刷坑以下5～10m，但在地质条件较差的部位，则应适当加深加厚。
如彭水水电站消能区的护岸方案是根据水工模型试验的结果，以及优选的消能方案比较后，采用了护岸不护底的防冲方式，两岸护坡坡脚设防淘墙，防淘墙深度为20～25m。考虑到坝下基岩抗冲流速对冲刷深度影响，而且模型采用的散粒体材料对试验结果也有一定的影响，因此，鉴于模型试验的局限性，其试验成果与原型可能存在一定差异，设计应留有适当的余地，仅将两岸防淘墙的底高程由177～180m均抬高至185m，防冲墙深度减小5～8m。（3）防淘墙墙体厚度在满足抗冲刷、稳定、应力等条件下，方便施工。
如岗南水库新增溢洪道内布置防淘墙，主要是因为在防冲段内的多夹泥层岩体受反倾向的两条断层带切割，平均每米有2～3条裂隙，冲坑内断层带出露宽度达50～100cm，断层夹泥带的碎石粒径一般5～20cm。为防止出坎水流淘刷，在下游设置折线形全封闭防淘墙，墙顶分别与防冲板及左右刺、导墙连接，以保证刺、导墙及防冲板所保护的抗力体免受冲坏。二、开挖与支护设计（一）支护设计
1．围岩的稳定因素与支护
工程地质条件是影响围岩稳定的主要因素，为了避免防淘墙工程施工中的决策失误，特别是盲目追求施工进度、忽视围岩监测、往往容易导致围岩失衡。此外，其支护方式以及支护时间等对围岩的稳定和变形都有直接的影响。（1）支护方式的影响
鉴于喷混凝土和锚杆可及时加固围岩，能有效地控制随时间增大的围岩松弛延伸范围。防淘墙工程施工时，当RQD大于50 %时，采i用喷锚支护可使围岩松脱荷载控制在P=（0.10～0.25）Bγ范围内，此处B为跨度。若采用钢支撑时，围岩松脱荷载可达到（0.6～1.3）Bγ（传统爆破方法）或（0.4～1.0）Bγ（掘进机方法）。
采用系统的预应力锚杆时，在Ⅱ～Ⅲ类围岩中，还可形成一层岩石拱的压缩带，有利于保持围岩的自承稳定作用。（2）支护时间的影响
由于支护的时间与岩石条件等多种因素有关，因此，对于需要支护的岩体，支护时间要及时，特别是在Ⅱ～Ⅳ类围岩中，如果能及时加固围岩，则可防止围岩的变形和松弛范围的延伸发展。在基本稳定或稳定性较差的围岩施工中，往往由于忽视了及时支护，结果导致不应发生的塌方事故。
由于围岩本身是一种很难用定量方法准确描述的物质，因此在进行防淘墙支护保护时可采用逐步加强与围岩变位观察相结合的方法，从而达到既保持围岩稳定，又节约支护造价的效果。
2．工程类比设计方法
防淘墙工程采用工程类比法进行支护设计时，主要是依据围岩分类、比照本工程与已建工程的围岩条件、隧洞断面尺寸及形状等，提出适宜的支护方案。特别是进行锚喷支护设计时，不能等到通过监测得出围岩变形特性才作设计，而应先采用类比法进行设计。
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