翼牆

翼牆是為保證涵洞或重力式橋台兩側路基邊坡穩定並起引導河流的作用而設定的一種擋土結構物。

基本介紹

• 中文名：翼牆
• 外文名：wing wall
• 術語所屬：建築術語
• 套用範圍：建工工程；水利工程；市政工程等
• 平面布置：直線式、折線式和曲線式
• 立面布置：直立式、傾斜式、扭曲面式等

定義

翼牆為保證涵洞或重力式橋台兩側路基邊坡穩定並起引導河流的作用而設定的一種擋土結構物。翼牆有直牆式（垂直於端牆）或八字式（敞開斜置）兩種。後者又稱八字牆，是最常用的一種形式，斜置的角度一般習慣採用30度。翼牆的構造形式與地形、填土高度和接線密切相關。

翼牆的平面布置主要考慮導流的要求。有擋水任務的過水建築物，擋水側翼牆的平面布置還要考慮岸邊防滲的要求。順水流方向的投影長度不小於鋪蓋長度。無論進口或出口，冀牆在平面上要力求平順，進口兩側擴散，避免牆前出現回流、旋渦等不利流態。翼牆的平面布置型式有直線式、折線式和曲線式等，可根據進出口的流速和地形條件選擇。一般進口翼牆可用直線、折線或圓弧線；出口宜採用橢圓或其他曲率漸變的曲線，曲率可從出口向下游逐漸增大。翼牆迎水面的立面布置有直立式、傾斜式、扭曲面式等直立式和扭曲面式的水流情況較好，傾斜式翼牆在與過水孔口連線處，過水斷面發生突變，常引起旋渦甚至回流。大型翼牆多用直立式，中小型翼牆可用扭曲式。翼牆牆頂高程根據過水建築物的運用要求確定。原則上需高於過流時的水位。流速較低時也可低於過流水位。當有擋水任務時，擋水側翼牆頂應高於最高擋水位。

設計要求

翼牆的布置對水流的影響

上游翼牆的擴散角度不宜過大，過大則閘門進口過水寬度收縮太快，在兩側邊墩處容易產生渦流，對閘身及閘門的安全均為不利。如果地有一節制閘，30孔淨寬300米，上游水面寬闊，曾對上游翼牆的擴散角作過整體模型比較試驗，經試驗指出，

當擴散角為14°30′時，邊墩的渦流始得改善。下游翼牆擴散角對出閘水流的影響很大。出閘高速水流要求儘可能地擴散，以減少單寬流量，並在全部寬度上均勻分布。

因此不論擴散本身是否結合消能和消能的形式如何，而平面擴散總是消能的一個必要步驟。尤其是水頭差較小的閘下消能，平面擴散較為重要。翼牆擴散對閘下消能影響巨大，如果翼牆擴散角度太大或擴散不良，使水流不能順著翼牆擴散面擴散，可能形成回流區域，壓縮主流，使單寬流量集中並容易造成偏流，同時在翼牆末端與河渠相接處，因斷面放大而形成甚強之回流，淘刷岸坡及河底。

翼牆擴散角度太大，還常常引致主流脫離翼牆，集中沖向下游形成折衝水流。反之，如翼牆擴散角擴散得太緩，將增加擴散段長度，造成建築材料的浪費。翼牆擴散角度愈小，長度愈長，則水流情形愈為順適。從水工模型試驗證明，以翼牆長度L=20m及30m進行比較試驗，結果認為30m長之翼牆在增加有效過水麵積，減少平均流速等方面均較20m之翼牆為佳。介在設計時，為求經濟起見，一般並不採取太長的翼牆，以求節省工程投資。

下游翼牆末端宜與護坦末端齊平，同時出擴坦後翼牆不宜急轉，而應以漸變曲線或扭曲面與岸坡聯結，這樣布置可大大改善岸坡的水流條件。

翼牆的最佳形式選擇

翼牆的迎水面最好採用扭曲面，從閘身開始，擴散角應該很小，並且牆的迎水面是垂直的，因為這樣，可使水流更為順適。其次為圓弧面，再其次是直立的八字式翼牆。翼牆的擴散應該是平滑的曲線或直線，但不要做成折線形狀。國因為在翼牆轉折點後，會出現水流分離現象，產生低壓區域，該區域擴散能力較弱，而在低壓區域的下游擴散能力又過強，因而造成極不均勻的水深分布。試驗證明，翼牆牆壁如果偏轉過快，將使有限的波浪傳播速度所允許的水流偏轉不能立即跟上，造成急流脫離邊牆。

將產生局部的擾動及促使衝擊波的形成，使得水流呈現不均勻分布。因此水體的側面邊介應避免突然急驟的變化，如果是一個有效的擴散邊介時應當在曲度上連續變換。

如果採用直線型的八字式翼牆，其擴散角度一般以12°左右為宜。這一合理指標的提出，已經在水工模型試驗及實際運用觀測中所證實。

翼牆不宜採用90°轉角，以水工模型試驗結果，水流出閘孔口集中於河道中心線上，以致兩岸坡上產生直軸回流，影響流量係數，且對岸坡及河床有沖刷作用。

閘門的旋倒未能達到統一步調，有先有後，加上缺乏專人管理，使多股水流速不平穩地相繼進入下遊河渠，引起橫向水流折衝，方向混亂。

翼牆未端90°轉角進入下游開闊水面，使兩岸壁產生立軸回流，造成沖刷潭。

注意事項

1、在設計水工建築物過程中，設計者往往容易忽視上下游翼牆的合理布局，多是根據建築物上下遊河床寬度進行帶有任意性的連線，缺乏精細的理論計算，側重於考慮閘室結構的安全計算，造成顧此失彼的現象，給工程的安全帶來不應有的損失。

2、沒有籌備足夠的資金，盲目地採取遷就的因陋就簡辦法，或改變原來合理的設計尺寸，以圖節省工程費，但往往又適得其反。

3、缺乏對水流特性的理解，特別是如何防止對建築物有危害作用的折衝水流的形成，在工程布置上考慮得較少。

4、由於管理不善，對於多孔閘門的啟閉操作規程沒有明確的規定，或者運用管理人員根本未能掌握，形成設計與運轉相對立。