CN102251500B - 栅栏连锁块及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

栅栏连锁块，栅栏连锁块的轮廓为矩形块，左、右两个对称侧面为平面，前、后两个对称侧面为连锁面，底面为平面，顶面为平面或带有加糙坎的平面；栅栏连锁块从顶面至底面设有贯通性的栅栏透水条孔；连锁面包括中间段、两端段，中间段为上凸下凹/上凹下凸，两端段为上凹下凸/上凸下凹，两端段的每一段形体长度是中间段形体长度的1/2，同一水平高度上对应的中间段两端段的凹陷和凸起的高度相等。其生产工艺包括：混凝土原材料选用和配比，混凝土拌制；浇注入设置的模具内；养护；拆除外部模具。本发明通过将增糙消浪、栅栏板消浪、砌块空间连锁以提高护坡稳定性三个方面有机结合，提高了大坝坝坡消浪效率，优化了护坡厚度，能很好地适应坝坡的变形，而且也方便了施工。

Description

栅栏连锁块及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种大坝栅栏连锁块及其生产工艺。

背景技术

目前，国内外大坝常用的护坡型式有砼面板、抛石、干砌石、浆砌石、混凝土板、沥青混凝土板等。经风浪试验验证，均能起到不同程度的消浪作用。但大多或消浪效果不佳，或体型巨大，制作安装工艺复杂，投资较大。上游护坡是大坝结构的重要组成部分，是保护大坝安全稳定的重要措施，长期以来，大多数水库由于护坡石块小，砌筑质量差、垫层标准低，因长期受风浪掏刷、冻胀破坏，护坡变形至脱落，造成坝体塌陷滑坡，直接威胁着整个水库的安全。因此，大坝上游护坡的选用至关重要。

传统的块石护坡受料源、厚度、成材率、施工道路、开采条件、施工工期和环境移民条件等影响，块石开采质量、数量、强度及施工质量等均无法满足设计要求。普通的混凝土块或混凝土现浇板受厚度、大坝加高的高度、消浪效果、护砌质量及施工工期的制约，无法满足保证大坝坝坡安全的前提下按时完成。随着经济的发展和社会的进步以及旅游业的兴起，护坡在造型上应给予足够的重视，护坡结构应既美观又环保。

发明内容

本发明目的在于提供一种栅栏连锁块及其生产工艺，稳定性和嵌固性都比较好，消浪效果好，厚度较小，施工简单。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：栅栏连锁块，栅栏连锁块的轮廓为矩形块，左、右两个对称侧面为平面，前、后两个对称侧面为连锁面，底面为平面，顶面为平面或带有加糙坎的平面；栅栏连锁块从顶面至底面设有贯通性的栅栏透水条孔；连锁面包括中间段、两端段，中间段为上凸下凹/上凹下凸，两端段为上凹下凸/上凸下凹，两端段的每一段形体长度是中间段形体长度的1/2，同一水平高度上对应的中间段和两端段的凹陷和凸起的高度相等。

所述的加糙坎为设置在栅栏连锁块顶面前侧或后侧靠近边沿处的凸起平台。

所述的栅栏连锁块所使用如下配比材料混合搅拌浇筑而成：水泥：细骨料：粗骨料：粉煤灰= 15：29：45：4；水泥选用PO42.5普通硅酸盐水泥；粗骨料选用粒径在5-10mm之间的碎石；细骨料选用细度模数在2.4-2.7之间的中砂；粉煤灰选用不低于II级的粉煤灰。

上述栅栏连锁块的生产工艺，包括与上述栅栏连锁块形状相适配的模具，生产步骤为：（1）混凝土原材料选用和配比，维勃稠度为15-30s，水胶比为0.40-0.45，砂率为35-40%；水泥选用PO42.5普通硅酸盐水泥，粗骨料选用粒径在5-10mm之间的碎石，细骨料选用细度模数在2.4-2.7之间的中砂；添加的外加剂包含不低于II级的粉煤灰；（2）混凝土拌制，并通过抽样检查确认达到配合比要求；（3）将搅拌好的混凝土浇注入设置的模具内，震动挤压达到压实混凝土的目的，搅拌时间2-4分钟；（4）养护，采用自然养护，当夏季气温高、湿度低、混凝土预制块浇筑初凝后立即养护，养护时间不宜少于14天，用再生棉覆盖，在开始养护的7天内，应及时洒水并时刻保持再生棉湿润，以后养护时间里每天洒水4次左右，并保持再生棉湿润；当冬季日最低气温低于3℃时，除加入防冻剂外，在混凝土预制块初凝后，用塑料薄膜和再生棉覆盖于预制块上，利用地温进行养护，或者采用在现场搭设温棚进行养护，养护时间不宜少于14天；（5）拆除外部模具。

所述的步骤（1）中原材料重量比，水：水泥：细骨料：粗骨料：粉煤灰=7： 15：29：45：4。

所述的步骤（3）中，模具每生产9500-10500块就需要更换。

所述的步骤（1）中掺加外加剂还包括防冻剂，对掺加外加剂的混凝土拌制时间要延长30-60秒。

本发明的栅栏连锁块稳定性和嵌固性都比较好，消浪效果好，厚度较小，施工简单，而且可以工厂化、标准化生产。可应用于大型水库大坝工程上游护坡消浪，由于消浪效果较好，砌块厚度薄，施工简单，制作方便，在水库的除险加固设计中削减了风浪爬高，可降低大坝坝顶高程，可极大地节省投资和有效地缩短工期。

本发明具体的优点：

1）将栅栏增糙连锁块作为一种新型护坡型式引入水利工程中，并在同一砌块上采用了设栅栏条孔、空间连锁及增糙坎三种措施，突破了常规的干砌块石和普通的混凝土护坡。通过将增糙消浪、栅栏板消浪、砌块空间连锁以提高护坡稳定性三个方面有机结合，提高了大坝坝坡消浪效率，优化了护坡厚度，采用工厂化技术制作，提高了产品质量。

2）无增糙坎砌块上下采用同样的结构型式，采用错缝式铺筑，降低了施工难度，保证了施工工期，且获得了成功。

3）实施时可通过纵横异型锚固梁将栅栏连锁块连为一体，不仅增加了护坡的整体稳定性，能很好地适应坝坡的变形，而且也方便了施工。

4）栅栏连锁块尺寸规则，可采用工厂化、标准化生产，可缩短工期，保证护砌质量，避免了块石护坡出现的叠砌、贯穿缝及施工难度大等问题。具有施工效率高、施工质量易保证的特点，而且砌块线条平顺规则，缝宽基本一致，砌块之间将稳定紧密，不会出现松动现象，护砌质量容易控制。

附图说明

图1为栅栏连锁块实施例1的主视图；

图2为栅栏连锁块实施例1的侧视图；

图3为栅栏连锁块实施例1的俯视图；

图4为栅栏连锁块实施例1的使用状态参考图；

图5为图3的A-A剖视图；

图6为图3的B-B剖视图；

图7为图4的C-C剖视图；

图8为栅栏连锁块实施例1的平面铺筑与异型锚固梁配合的示意图；

图9为栅栏连锁块实施例2的主视图；

图10为栅栏连锁块实施例2的侧视图；

图11为栅栏连锁块实施例2的俯视图；

图12为栅栏连锁块实施例2的使用状态参考图；

图13为图10的D-D剖视图；

图14为图10的E-E剖视图；

图15为图11的F-F剖视图；

图16为栅栏连锁块实施例1的平面铺筑与异型锚固梁配合的示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1－8所示，栅栏连锁块，栅栏连锁块的轮廓为矩形块，左、右两个对称侧面为平面，前、后两个对称侧面为连锁面，底面为平面，顶面为平面；栅栏连锁块从顶面至底面设有贯通性的栅栏透水条孔7；连锁面包括中间段、两端段，中间段为上部3凸下部4凹/上部3凹下部4凸，两端段为上部1、5凹下部2、6凸/上部1、5凸下部2、6凹，两端段的每一段形体长度是中间段形体长度的1/2，同一水平高度上对应的中间段和两端段的凹陷和凸起的高度相等。本实施例中，为了制作方便，图1中的2、4、6位置可以制成同一平面结构。施工的时候，栅栏连锁块在横向上排成一排排，纵向上相互交错设置，使得栅栏连锁块上的3、4部分与纵向相邻的两块栅栏连锁块的1、2和5、6位置对应配合。

图3中的10处，凸体、凹槽在宽度与厚度方向交替出现，形状相同，用于空间互连，增加稳定性和洪水耐冲性。

栅栏连锁块所使用如下配比材料混合搅拌浇筑而成：水泥：细骨料：粗骨料：粉煤灰= 15：29：45：4；水泥选用PO42.5普通硅酸盐水泥；粗骨料选用粒径在5-10mm之间的碎石；细骨料选用细度模数在2.4-2.7之间的中砂；粉煤灰选用不低于II级的粉煤灰。

实施例2、如图9－16所示，与实施例1不同之处在于栅栏连锁块顶面为带有加糙坎8的平面，加糙坎8为设置在栅栏连锁块顶面前侧或后侧靠近边沿处的凸起平台。图11中的11处，凸体、凹槽在宽度与厚度方向交替出现，形状相同，用于空间互连，增加稳定性和洪水耐冲性。

上述栅栏连锁块的生产工艺，包括与上述栅栏连锁块形状相适配的模具，生产步骤为：（1）混凝土原材料选用和配比，维勃稠度为15-30s，水胶比为0.40-0.45，砂率为35-40%；水泥选用PO42.5普通硅酸盐水泥，粗骨料选用粒径在5-10mm之间的碎石，细骨料选用细度模数在2.4-2.7之间的中砂；添加的外加剂包含不低于II级的粉煤灰；（2）混凝土拌制，并通过抽样检查确认达到配合比要求；（3）将搅拌好的混凝土浇注入设置的模具内，震动挤压达到压实混凝土的目的，搅拌时间2-4分钟；（4）养护，采用自然养护，当夏季气温高、湿度低、混凝土预制块浇筑初凝后立即养护，养护时间不宜少于14天，用再生棉覆盖，在开始养护的7天内，应及时洒水并时刻保持再生棉湿润，以后养护时间里每天洒水4次左右，并保持再生棉湿润；当冬季日最低气温低于3℃时，除加入防冻剂外，在混凝土预制块初凝后，用塑料薄膜和再生棉覆盖于预制块上，利用地温进行养护，或者采用在现场搭设温棚进行养护，养护时间不宜少于14天；（5）拆除外部模具。其中水胶比为“水：（水泥+粉煤灰）”的质量之比，砂率为“细骨料：（细骨料+粗骨料）”的质量之比。

所述的步骤（1）中原材料重量比，水：水泥：细骨料：粗骨料：粉煤灰=7： 15：29：45：4。

所述的步骤（3）中，模具每生产9500-10500块就需要更换。

所述的步骤（1）中掺加外加剂还包括防冻剂，对掺加外加剂的混凝土拌制时间要延长30-60秒。

堤坝坝前的波浪爬高与风速、吹程、水域水深、坡度系数、糙率渗透性系数有关。前几项因素由于自然条件制约，人为无法改变。而坝坡坡度也受建筑材料和工程投资的制约，可调整范围较小；而坝坡的糙渗系数与波浪爬高呈线性正比例，根据选择不同类型的护面形式，其系数从1~0.4不等，可有效的降低波浪爬高；而护砌的厚度除了受波浪压力的影响外，砌块之间的嵌固性也起着至关重要的作用，因此，通过设置增糙坎和砌块之间的互联技术从而达到减小护砌厚度和降低堤坝顶高程而节约投资的目的。

铺设方式：栅栏连锁块铺设采用连锁面咬合，具体为每一块栅栏连锁块的一个连锁面和另两块栅栏连锁块咬合，采用相邻两排栅栏连锁块错连锁面一半长度连锁。每片栅栏连锁块连锁体间隔一定距离通过设置纵横异型锚固梁9将栅栏连锁块连为一体。栅栏连锁块下铺设反滤料。

栅栏链锁块铺筑时，层与层之间采用错缝式铺砌，同时应注意不得扰动反滤层，自下而上进行铺筑，做到表面平整，砌缝紧密，整齐有序，预制块底部应垫平填实，严禁架空，空间自锁连接，紧密嵌合，确保稳定，对周边不能被预制连锁块铺筑及异型锚固梁附近用现浇混凝土填补。

异型锚固梁9的浇筑：异型锚固梁9起到固定与铺筑调整误差作用，纵横向锚固梁基础在垫层碎石上，强度与砌块相同，施工时上部高程和纵向顺直应严格控制以保证与铺设石砌块一致，并提前施工，浇筑后在栅栏链锁块中间垂直缝位置用专用工具做缝，以保证外观效果；纵向转弯，变向部分，根据变向弧面角度情况，横向锚固梁可适当加密，锚固梁强度达到设计强度50%后再进行栅栏连锁块施工。

碎石垫层的密实度对砌块的稳定性有很大的影响，如果垫层密实，且砌块间咬合好，砌块的整体稳定性将提高；反之，如果垫层密实不是很好，在波浪作用区域砌块会下陷，相邻的砌块会发生隆起，砌块的整体稳定性将受很大的影响。

产品消浪及厚度的模型试验验证：

1）试验方法

波浪模型试验在天津大学港口与海洋教育部重点实验室波浪水槽内进行，该水槽可同时产生波浪、水流和风。水槽长80m、宽2.0m、深1.8m。

试验遵照《波浪模型试验规程》相关规定，采用正态模型，按照Froude数相似律设计。根据设计水位、波浪要素、试验断面及试验设备条件等因素，模型几何比尺取为15。

试验分别观测不同水位的风浪作用下大坝坝坡混凝土砌块的稳定性、嵌固程度及波浪爬高，最终确定出嵌固型性最好、最稳定、厚度最小、波浪爬高最小的砌块；观测碎石垫层冲蚀流失（稳定性）的情况；测定大坝坝坡风浪爬高；综合分析试验结果，提出满足设计要求的坝坡防护混凝土砌块方案。

斜坡护面结构型式的糙渗系数K⊿是反映其消浪性能的重要参数。试验针不同护面形式，进行波浪爬高试验，分析其糙渗系数，测量了不同水位及相应波浪作用下的爬高值。

斜坡护面结构型式的糙渗系数K⊿是反映其消浪性能的重要参数。试验针对普通混凝土预制块及栅栏链锁块进行波浪爬高试验，分析其糙渗系数。

试验根据不同水位、不同护砌结构型式进行模型试验，测量出不同工况下的波浪爬高，根据模型试验验证出满足工程需要的最薄的栅栏连锁块，再将采用栅栏连锁块时的波浪爬高与光板时的值相比，从而得到栅栏连锁块护面结构型式的糙渗系数。

试验结果表明，1、当采用光板（光滑不透水）护面型式时糙渗系数为1。采用栅栏链锁块护面结构型式时糙渗系数为0.75~0.8，说明消浪墩起到了较优的消减风浪作用；2、当采用光板（光滑不透水）护面型式时，护砌厚度为0.5m，采用栅栏链锁块护面结构型式时，护砌厚度为0.25m。

试验现象表明，采用栅栏连锁块后，当波浪作用到斜坡护面后，发生破碎，破碎形成的水流沿护面上爬，由于受到混凝土增糙坎的作用，波浪仅上爬至防浪墙，无涌浪，波浪动能得到大量削减，波浪爬高明显减小。说明该栅栏连锁块起到了明显的削减风浪，降低风浪爬高的作用。

试验现象表明，采用0.25m厚的普通混凝土预制块后，在波浪主要作用区域静水位附近，砌块发生脱落，护坡失稳破坏；采用0.25m厚的栅栏连锁块后，经过波浪连续作用，砌块未发生脱落，护坡稳定。说明该栅栏连锁块之间互相连锁，互相嵌固，起到了明显的减小护坡厚度，减少投资，节约成本的作用。

Claims (6)

1.栅栏连锁块，其特征在于：栅栏连锁块的轮廓为矩形块，左、右两个对称侧面为平面，前、后两个对称侧面为连锁面，底面为平面，顶面为平面或带有加糙坎的平面；栅栏连锁块从顶面至底面设有贯通性的栅栏透水条孔；连锁面包括中间段、两端段，中间段为上凸下凹/上凹下凸，两端段对应分别为上凹下凸/上凸下凹，两端段的每一段形体长度是中间段形体长度的1/2，同一水平高度上对应的中间段和两端段的凹陷和凸起的高度相等；所述的加糙坎为设置在栅栏连锁块顶面前侧或后侧靠近边沿处的凸起平台。

2.根据权利要求1所述的栅栏连锁块，其特征在于：所述的栅栏连锁块所使用如下配比材料混合搅拌浇筑而成：水泥：细骨料：粗骨料：粉煤灰= 15：29：45：4；水泥选用PO42.5普通硅酸盐水泥；粗骨料选用粒径在5-10mm之间的碎石；细骨料选用细度模数在2.4-2.7之间的中砂；粉煤灰选用不低于II级的粉煤灰。

3.上述权利要求1的栅栏连锁块的生产工艺，包括与上述栅栏连锁块形状相适配的模具，生产步骤为：（1）混凝土原材料选用和配比，维勃稠度为15-30s，水胶比为0.40-0.45，砂率为35-40%；水泥选用PO42.5普通硅酸盐水泥，粗骨料选用粒径在5-10mm之间的碎石，细骨料选用细度模数在2.4-2.7之间的中砂；添加的外加剂包含不低于II级的粉煤灰；（2）混凝土拌制，并通过抽样检查确认达到配合比要求；（3）将搅拌好的混凝土浇注入设置的模具内，震动挤压达到压实混凝土的目的，搅拌时间2-4分钟；（4）养护，采用自然养护，当夏季气温高、湿度低、混凝土预制块浇筑初凝后立即养护，养护时间不宜少于14天，用再生棉覆盖，在开始养护的7天内，应及时洒水并时刻保持再生棉湿润，以后养护时间里每天洒水4次左右，并保持再生棉湿润；当冬季日最低气温低于3℃时，除加入防冻剂外，在混凝土预制块初凝后，用塑料薄膜和再生棉覆盖于预制块上，利用地温进行养护，或者采用在现场搭设温棚进行养护，养护时间不宜少于14天；（5）拆除外部模具。

4.根据权利要求3所述的栅栏连锁块生产工艺，其特征在于：所述的步骤（1）中原材料重量比，水：水泥：细骨料：粗骨料：粉煤灰=7： 15：29：45：4。

5.根据权利要求3或4所述的栅栏连锁块生产工艺，其特征在于：所述的步骤（3）中，模具每生产9500-10500块就需要更换。

6.根据权利要求5所述的栅栏连锁块生产工艺，其特征在于：所述的步骤（1）中掺加外加剂还包括防冻剂，对掺加外加剂的混凝土拌制时间要延长30-60秒。

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