混凝土铰链排整体性好，能有效地防止床面冲刷，也能适应一定冲深幅度内的变形调整。混凝土铰链排护脚工程一般由排体和系排梁组成。

9.2.2.1　系排梁布置

系排梁位于上部护坡与下部护脚的结合部位，既起稳定上部护坡的目的，又起固定排首从而稳定整个护脚工程的作用。

1. 排首高程的确定

排首高程主要根据工程运行、施工条件及施工期的要求确定。为保证工程的稳定性，并尽量减小护脚工程量，排首高程应尽可能低，但从施工条件及施工期的要求来看，排首高程又不能太低。因此，排首高程的选定必须在满足施工要求的条件下尽可能低，一般应高于设计枯水位1.0～2.0m。

2. 系排梁平面位置的确定

系排梁需根据岸线情况，尽量沿岸线平顺布置。为保证系排梁的稳定，系排梁基础应尽量建在挖方上。为减少排体之间的搭接损耗，系排梁应尽量减少转折。

9.2.2.2　排体布置与结构

1. 守护范围

守护范围即排体垂直水流方向的宽度，起点从系排梁下的首块排起，止点需考虑近岸可能出现的冲刷深度及排体随河床变形后的允许最陡坡度等条件确定，排体随河床变形后的坡度不宜陡于1∶2.0。

2. 排体长度

排体顺水流方向的长度主要根据护岸工程规模和施工条件确定，尽可能满足工程的整体效果，最大限度地节约工程造价。为保证护脚工程的整体性，相邻排体之间不应留有空隙，上下游排体的搭接宽度一般可取1～2m，并采取上游排压在下游排之上的搭接方式。

3. 预制混凝土板的厚度

预制混凝土板的厚度应根据水深和流速，经压载防冲试验确定，也可参照已建工程经验选定。预制混凝土板的结构应满足沉排施工及运用期荷载的要求。对于土质岸坡，应在排体下铺设土工合成材料衬垫。土工合成材料应满足反滤的要求。对已抛石岸段采用铰链沉排加固时，可不设土工合成材料衬垫，但应在沉放排体前先将岸坡加以全面平整。

4. 钢制扣件

钢制扣件的抗拉强度及防腐能力直接关系到铰链混凝土沉排护岸工程的效果，设计时应根据工程河段边界条件和水流条件，在分析计算的基础上选择扣件材料和确定尺寸。混凝土板之间的间距不宜太大，否则河床出露面积大，水流容易掏刷床面的泥沙，影响工程的稳定。

9.2.2.3　排体稳定性

铰链混凝土沉排在护岸工程中，首先需从两个方面对其稳定性进行分析。

（1）排体抗滑稳定性。

由图9-2与排体受力分析可知，排体与坡面之间的抗滑稳定安全系数为：(www.daowen.com)

式中　k——安全系数；

G1——有效重力；

f——混凝土铰链排与坡面的摩擦系数；

α——岸坡坡角。

从式（9-9）可看出，排体在岸坡上的抗滑稳定主要与坡角大小及摩擦系数有关。实际工程中，采取水平阻滑盖重或有系排梁的情况下，将会增加稳定性。

图9-2　铰链沉排冲刷前后及受力分析示意图

有水平阻滑盖重或有系排梁与冲刷下悬的情况下排体与坡面之间的抗滑稳定安全系数为：

若G2＝0，则有：

由式（9-10）可知，对于有水平阻滑盖重或有系排梁与冲刷下悬的情况，其安全系数还与F抗拉力、G2有关，F抗拉力越大越安全。G2越重越不安全，因此，对于河床冲淤幅度较大的情况，需考虑坡脚的冲刷变形或控制排体前沿的冲刷下悬，以增强排体的稳定性。

（2）排体的抗掀稳定性。

沉排的压载稳定性是决定沉排工程成败的关键。根据以往研究成果，一般情况下排体重110kg/m2，能承受3m/s的流速，实际上，天然河道为不恒定流，流速变化较大。因此，为了保证沉排的稳定性，在流速较大的位置，需考虑加重排体的压载量，特别是加重迎流最上端排体的压载量，以避免在水流作用下发生翻转。另外，排体边缘抗冲刷稳定校核可按下式进行计算［97］：

式中　Vcr——作用于排体上的抗冲临界流速，m/s；

θ——系数，一般情况下，对于排体可取1.4～2.0；

g——重力加速度；

δm——排体厚度，m；

γm、γw——排体与水的重度，kN/m3。

当排体实际作用流速大于计算的抗冲临界流速时，排体是不稳定的，反之，则是稳定的。

9.2.2.4　裹头与前沿防冲

室内试验和工程实践均表明，混凝土铰链排护岸工程的上下游必须进行裹头，排体前沿应抛防冲石。沿岸线守护长度，上游裹头一般为20～40m，下游裹头守护长度一般为40～60m，裹头与排体搭接长度10m。排体前沿加抛防冲石，既可保护排体前沿免遭冲刷下悬，又可起到一定的阻滑作用，有利于排体的抗滑稳定性。防冲石量可依据抛石设计的方法计算。