阶梯式柔性固床工之破坏机制与防治方法探讨 - Taiwan Water.PDF

臺灣水利　第 58 卷　第 4 期 Journal of Taiwan Water Conservancy 民國 99年 12 月出版 Vol. 58, No. 4, December 2010 階梯式柔性固床工之破壞機制與防治方法 探討 Failure Mechanisms and Countermeasures for Stepped Flexible Grade Control Structure 欉　順　忠 洪　健　豪 賴　進　松* 盧　昭　堯 HUN HUNG SUNG IAN AO ONG IHN UNG AI AU AU U S -C T J -H H J -S L J -Y L 國立臺灣大學水工試驗所 國立中興大學土木工程學系 國立臺灣大學水工試驗所 國立中興大學土木工程學系 博士後研究 博士後研究 研究員暨生物環境系統 教授 工程學系兼任教授 摘　　　　　要 本研究利用現場調查結果分析臺灣河川中柔性固床工的破壞現象及破壞機制，進而提 出防治方法，並以水槽試驗進行初步減沖促淤效果之驗證。在台灣河川中階梯式柔性固床 工為常見的工法，其佈置以規則交錯排列混凝土塊且高程逐階下降，而各混凝土塊間留有 間隙並回填礫石塊；主要功能為水流消能與攔阻上游砂石以達固床效果。階梯式柔性固床 工主要破壞原因為固床工與下游河床交接處不連續面沖刷與混凝土塊體間之間隙沖刷，其 中不連續面沖刷造成下游河床沖刷致使固床工最後一階傾倒與翻覆流失，而間隙沖刷則造 成各混凝土塊體間之側向支撐喪失而傾倒與下沈。以上兩種破壞原因則藉由頭前溪隆恩堰 下游與國道一號大甲溪橋下游之柔性固床工為例，用以顯示現場破壞情況並指出其破壞機 制。參考前人針對不連續面沖刷與間隙沖刷之防治工法，提出1)固床工下游鋪設透水四面 體框架以減緩沖刷深度與範圍；2)封填固床工之縱向間隙以保存間隙填縫料。水槽試驗結 果顯示所提之防治方式可大幅減緩固床工下游河床沖刷坑之深度及間隙填縫料之流失。比 較防治前後之沖刷深度，其最大改善程度分別可達86.5%及98.7%。 關鍵詞 ：階梯式柔性固床工，不連續面沖刷，間隙沖刷，透水四面體框架。 ABSTRACT Two major causes of failure for stepped flexible grade control structures in Taiwan are identified as edge scour and gap scour, based on field investigations. Countermeasures are proposed and examined by experiments in the laboratory flume. The stepped flexible grade control structures arranged with specific gap width and drop height are commonly used to protect the bridges against scour, and to dissipate the associated high energy of flow over weirs. Edge scour brings about exc