CN104631387B - 一种组合式几字形砌块的生态土工结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式几字形砌块的生态土工结构，包括结构主体、辅助结构主体实现稳固的挡墙基础以及滤土排水系统；该土工结构岸线流畅，设计巧妙，协同受力，稳固性好且施工快捷，具有水上大体积整体式花槽、水下半开放性生态巢穴、双重限位措施、滤土排水效果好等优点，可以适应不同坡度护岸，满足常水位上绿化、水下生物栖息等综合性生态要求。

Description

一种组合式几字形砌块的生态土工结构

技术领域

本发明涉及一种生态土工结构，具体涉及一种组合式几字形砌块的生态土工结构，属于河涌护岸整治、边坡生态修复、园林绿化工程等技术领域。

背景技术

工程建设与生态环境的和谐共处是现代优质工程的建设理念，近年来，人们的环保意识逐步加强，对城市园林景观的要求也越来越高，因此挡土结构的生态功能也得到了极大重视。目前已有诸多学者和设计工作者致力于土工结构生态功能的工作研究，并取得了一些成果，其中部分研究成果也在工程建设中得到了推广应用。然而，理论设计与工程实际往往存在较大的差异，因此很多研究成果难以实现在工程建设中的良好运用，具体而言，现有的挡土结构普遍存在互锁嵌套结构复杂、限位措施不精准、实施工序难控制、滤土排水功能欠考虑、绿化花槽空间小、水下生态巢穴封闭等问题，这些问题都制约了土工结构的有效应用和推广，鉴于此，迫切需要一种生态土工结构以解决上述问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种组合式几字形砌块的生态土工结构，具有水上大体积整体式花槽、水下半开放性生态巢穴、双重限位措施、滤土排水效果好等优点，可以适应不同坡度护岸，满足常水位上绿化、水下生物栖息等综合性生态要求。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种组合式几字形砌块的生态土工结构，包括结构主体、辅助结构主体实现稳固的挡墙基础以及滤土排水系统。

其中，所述结构主体包括：自下而上堆叠设置的支撑砌块、若干鱼巢砌块、若干外挑花槽砌块及封顶砌块；

所述挡墙基础由底部垫层、混凝土基座、三向土工格栅、土工布及抛石构成，混凝土基座用于承载支撑砌块并位于底部垫层上，所述底部垫层下方还埋设有桩基；

所述滤土排水系统位于结构主体的后端，包括：与封顶砌块平齐施工的弱透水粘性土层、碎石及安放于碎石区域内的开孔排水管，所述碎石与结构主体同高，通过土工布将碎石包覆并限位于结构主体后端；

所述鱼巢砌块和外挑花槽砌块的截面均为前高后低的几字形；

所述外挑花槽砌块包括：第一后座、第一顶部卡接横梁、位于前部的外挑花槽、连接第一后座和第一顶部卡接横梁的倾斜设置的第一后连接部、连接挑花槽和第一顶部卡接横梁的倾斜设置的第一前连接部，所述第一后座上形成有多个第一连锁限位孔，所述第一后连接部为槽结构且倾斜底壁上形成有圆孔，所述第一前连接部为实心结构，所述外挑花槽是由其底壁、两个侧壁、一个外周壁与第一前连接部构成的半开放结构，外挑花槽的底壁上也形成有圆孔；

所述鱼巢砌块包括：第二后座、第二顶部卡接横梁、位于前部的贯通式鱼巢、连接第二后座和第二顶部卡接横梁的倾斜设置的第二后连接部以及连接贯通式鱼巢和第二顶部卡接横梁的倾斜设置的第二前连接部，所述第二后座上形成有多个第二连锁限位孔，所述第二后连接部为槽结构且倾斜底板上形成有圆孔，所述第二前连接部为实心结构，所述贯通式鱼巢是由其底壁、两个侧壁、一个外周壁与第二前连接部构成的半开放结构，贯通式鱼巢的侧壁在靠近第二前连接部的一端形成有第二槽口，贯通式鱼巢的外周壁与第二槽口的顶部平齐，贯通式鱼巢的底壁上也形成有圆孔。

具体地，前述外挑花槽砌块及鱼巢砌块之间通过：插接于第一连锁限位孔和第二连锁限位孔内限位棒、第一顶部卡接横梁及第二顶部卡接横梁实现咬合连接。

优选地，前述外挑花槽砌块的外周壁朝向远离第一前连接部的方向形成弧形壁；所述鱼巢砌块的外周壁朝向远离第二前连接部的方向形成弧形壁。

进一步地，前位于最外侧的外挑花槽砌块的侧壁与其外周壁的顶部平齐，位于中间的外挑花槽砌块的侧壁在靠近第一前连接部的一端形成有第一槽口。

更进一步地，前述封顶砌块的上表面为后高前低的斜坡，封顶砌块的下表面形成一底部梯形卡口，所述底部梯形卡口与下层外挑花槽砌块的第一顶部卡接横梁互锁咬合，所述封顶砌块的后座下表面还形成有与第一连锁限位孔配合的第三连锁限位孔。

作为一种优选，前述支撑砌块包括：支撑后座、支撑前座及位于两者之间的梯形横梁，在支撑后座上形成有第四连锁限位孔，所述梯形横梁与上层鱼巢砌块的第二顶部卡接横梁互锁咬合，所述支撑后座的底部还形成一向下凸起的齿墙。

进一步地，前述混凝土基座上形成有与齿墙咬合实现嵌套的基座卡口，所述混凝土基座的前端还形成有用于对支撑砌块限位的基座挡块。

更进一步地，前述三向土工格栅为多个，水平、平行地铺设于结构主体的后端并且其中一端压入结构主体内，压入结构主体的格栅端部回折并采用条状格栅线交叉穿过形成卡锁结，与夯实后的回填土形成复合加筋区。

再进一步地，在结构主体的前端坡脚处铺设有土工布，土工布的表面还填有若干抛石。

需要进一步特别说明的是，前述第一连锁限位孔、第二连锁限位孔、第三连锁限位孔及第四连锁限位孔结构相同，均由多个等直径空心圆柱体并排设置而成的，相邻两个空心圆柱体之间具有交错区域，非交错区域能够容纳限位棒。这样一来，就能实现上下层砌块的前后、左右错开设置，提供流畅自然的岸坡曲线。

本发明的有益之处在于：

（1）、岸线流畅，设计巧妙，协同受力，稳固性好且施工快捷，外挑花槽砌块和鱼巢砌块的“几”字形基本构架能兼顾墙体自稳、卡锁限位等多种功能；

（2）、外挑花槽砌块能够实现立体的墙式花园绿化，横向开槽的两侧壁结合底壁圆孔可实现花槽间互通，形成整体式生长空间，为植物提供足够的空间和营养供给，同时具有良好的固土效果；

（3）、水下互通鱼巢砌块三面开槽，底部圆孔的设计使得巢内水环境流动性良好，在提供栖息洞穴的同时保证空间上的互通，为水下生物提供半开放性的栖息空间和快速逃生通道，保护生态平衡；

（4）、第一后连接部和第二后连接部的槽结构设计，在节省混凝土用量的同时可减轻砌块自重以方便施工，而且可以在槽结构内回填碎石以加大砌块间摩擦力和整体结构的稳固性，同时，其结合倾斜底板上预留的圆孔可形成墙体快速排水通道，有效避免在墙身直接开孔；

（5）、土工格栅端部的卡锁结设置可加大格栅末端摩阻力，结合“几”字形砌块的复合卡锁和限位棒的作用，确保土工格栅不被拔出，同时，“几”字砌块底部轮廓线的钝角连接可避免土工格栅局部应力集中；

（6）、“几”字砌块的顶部卡接横梁之间的嵌套卡锁可均衡局部压力，同时巧妙地设计了连锁限位孔的结构，从而能实现上、下层砌块的前后、左右错开，结合连锁限位系统和砌块外周壁的弧形面外观可实现不同坡度墙面及提供流畅自然的岸坡曲线。

附图说明

图1是本发明的组合式几字形砌块的生态土工结构的一个优选实施例的结构示意图；

图2是图1中的外挑花槽砌块的立体结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的主视图；

图5是图1中的鱼巢砌块的立体结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是图5的主视图；

图8是图1中的封顶砌块的立体结构示意图；

图9是图8的主视图；

图10是图1中的支撑砌块的立体结构示意图；

图11是图10的主视图；

图12是图1中的混凝土基座的立体结构示意图；

图13是图12的主视图；

图14是三向土工格栅的铺设示意图；

图15是砌块及三向土工格栅的装配示意图；

图16是弯曲自然的岸线示意图；

图17是连锁限位孔的截面形状示意图。

图中附图标记的含义：1、结构主体，11、支撑砌块，111、支撑后座，112、支撑前座，113、梯形横梁，114、第四连锁限位孔，115、齿墙，12、鱼巢砌块，121、第二后座，122、第二连锁限位孔，123、第二顶部卡接横梁，124、贯通式鱼巢，125、第二后连接部，126、第二前连接部，127、第二槽口，13、外挑花槽砌块，131、第一后座，132、第一连锁限位孔，133、第一顶部卡接横梁，134、外挑花槽，135、第一后连接部，136、第一前连接部，137、第一槽口，14、封顶砌块，141、底部梯形卡口，142、后座，143、第三连锁限位孔，2、挡墙基础，21、底部垫层，22、混凝土基座，221、基座卡口，222、基座挡块，23、三向土工格栅，24、土工布，25、抛石，26、桩基，3、滤土排水系统，31、弱透水粘性土层，32、碎石，33、开孔排水管，4、限位棒，5、圆孔，6、非交错区域。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参见图1，本发明的组合式几字形砌块的生态土工结构，按功能区域可分为结构主体1、挡墙基础2以及滤土排水系统3，其中，挡墙基础2协同辅助结构主体1以形成稳定且功能完整的岸坡挡墙，再结合滤土排水系统3，保证土工结构在水环境下的运行安全性和稳固性。

具体而言，结构主体1包括：自下而上堆叠设置的支撑砌块11、若干鱼巢砌块12、若干外挑花槽砌块13及封顶砌块14，鱼巢砌块12和外挑花槽砌块13的层数根据结构主体1的高度灵活设置，两者的截面均为前高后低的几字形，如图4和图7所示，较低的后座能够稳定结构主体1，而较高的前部能够实现所需的生态功能。

参见图2至图4，外挑花槽砌块13包括：第一后座131、第一顶部卡接横梁133、位于前部的外挑花槽134、连接第一后座131和第一顶部卡接横梁133的倾斜设置的第一后连接部135以及连接挑花槽和第一顶部卡接横梁133的倾斜设置的第一前连接部136，其截面类似于“几”字形，较低的实体结构的第一后座131依靠自重稳定结构主体1，较高的外挑花槽134作为种植花草区域起到生态作用。为了将上下层砌块可靠叠放，在第一后座131上形成有多个第一连锁限位孔132，通过在第一连锁限位孔132内插接限位棒4能够实现上下层砌块的限位连接，同时上下层砌块的第一顶部卡接横梁133互相配合实现精准定位和进一步可靠咬合。

如图2所示，第一后连接部135为槽结构且倾斜底壁上形成有圆孔5，在节省混凝土用量的同时可减轻砌块自重以方便施工，而且可以在槽结构内回填碎石32以加大砌块间摩擦力和整体结构的稳固性，倾斜底板上预留的圆孔5可形成墙体快速排水通道，避免在墙身直接开孔。第一前连接部136为实心结构，外挑花槽134是由其底壁、两个侧壁、一个外周壁与第一前连接部136构成的半开放结构，外挑花槽134的底壁上也形成有圆孔5，这样的话，外挑花槽砌块13组合后可形成整体互通的墙式花园，形成整体式生长空间，为植物提供足够的空间和营养供给，同时具有良好的固土效果。

需要说明的是，位于最外侧的外挑花槽砌块13的侧壁与其外周壁的顶部平齐，而位于中间的外挑花槽砌块13的侧壁在靠近第一前连接部136的一端形成有第一槽口137，即图2至图4中所示的都是位于中间的外挑花槽砌块13，第一槽口137的设计能够使得多个砌块组合后形成纵向连通槽体，从而获得更好的固土效果。

参见图5至图7，鱼巢砌块12的结构与外挑花槽砌块13相似，包括：第二后座121、第二顶部卡接横梁123、位于前部的贯通式鱼巢124、连接第二后座121和第二顶部卡接横梁123的倾斜设置的第二后连接部125以及连接贯通式鱼巢124和第二顶部卡接横梁123的倾斜设置的第二前连接部126，其截面也类似于“几”字形，较低的实体结构的第二后座121依靠自重稳定结构主体1，水下互通鱼巢砌块12为水下生物提供半开放性的栖息空间和快速逃生通道，保护生态平衡。在第二后座121上形成有多个第二连锁限位孔122，通过在第二连锁限位孔122内插接限位棒4能够实现上下层砌块的连接，同时上下层砌块的第二顶部卡接横梁123互相配合实现精准定位和进一步可靠咬合。

与外挑花槽砌块13一样，第二后连接部125为槽结构且倾斜底板上形成有圆孔5，在节省混凝土用量的同时可减轻砌块自重以方便施工，而且可以在槽结构内回填碎石32以加大砌块间摩擦力和整体结构的稳固性，倾斜底板上预留的圆孔5可形成墙体快速排水通道，避免在墙身直接开孔。第二前连接部126为实心结构，贯通式鱼巢124是由其底壁、两个侧壁、一个外周壁与第二前连接部126构成的半开放结构，贯通式鱼巢124的侧壁在靠近第二前连接部126的一端形成有第二槽口127，贯通式鱼巢124的外周壁与第二槽口127的顶部平齐，贯通式鱼巢124的底壁上也形成有圆孔5，这样一来，贯通式鱼巢124为三面开槽的结构，在提供栖息洞穴的同时保证空间上的互通，底部圆孔5的设计使得巢内水环境流动性良好，进一步优化生态效果。

优选地，外挑花槽砌块13的外周壁朝向远离第一前连接部136的方向形成弧形壁；鱼巢砌块12的外周壁朝向远离第二前连接部126的方向形成弧形壁，这样能够形成更加宽阔的生态空间，同时构建流畅美观的墙面曲线。

支撑砌块11和封顶砌块14分别位于结构主体1的最底部和最顶端，都属于辅助砌块。具体地，如图1、图8和图9所示，封顶砌块14的上表面为后高前低的斜坡，便于排走墙顶积水，封顶砌块14的下表面形成一底部梯形卡口141，用于与下层外挑花槽砌块13的第一顶部卡接横梁133互锁咬合，此外，在封顶砌块14的后座142下表面还形成有与第一连锁限位孔132配合的第三连锁限位孔143，通过在连锁限位孔内插入限位棒4即可实现限位连接。

参见图10和图11，支撑砌块11包括：支撑后座111、支撑前座112及位于两者之间的梯形横梁113，在支撑后座111上形成有第四连锁限位孔114，用于与上层鱼巢砌块12的第二连锁限位孔122配合实现限位连接，梯形横梁113与上层鱼巢砌块12的第二顶部卡接横梁123互锁咬合，支撑后座111的底部还形成一向下凸起的齿墙115，用于与后面将要介绍的混凝土基座22定位配合，实际工程应用中，支撑砌块11应埋于回填后的坡脚线以下。

前面已经说过，挡墙基础2是协同辅助结构主体1的稳固性的，具体由底部垫层21、混凝土基座22、三向土工格栅23、土工布24及抛石25构成，底部垫层21用于混凝土基座22施工时的找平层，此外，在地基承载力不足的软土地基上，还可以在底部垫层21的下方埋设桩基26，从而提高地基承载力以保证墙体的整体稳定，减少工程完建后的不均匀沉降。

混凝土基座22的结构参见图12和图13，其位于底部垫层21上，用于承载支撑砌块11，其基座卡口221与支撑砌块11的齿墙115咬合完成基础嵌套，再由基座挡块222对支撑砌块11进行限位。三向土工格栅23为多个，如图14和图15所示，施工时，三向土工格栅23水平、平行地铺设于结构主体1的后端并且其中一端压入结构主体1内，压入结构主体1的格栅端部回折并采用条状格栅线交叉穿过形成卡锁结，所谓“卡锁结”，是指如图14所示，把三向土工格栅23压入结构主体1内的端部回折再用格栅线打结，从而增大端部摩阻力，与夯实后的回填土形成复合加筋区，具有更好的抗拉强度和更大的摩阻力，能够显著提高岸坡整体的抗剪强度和承载力。

为了防止土壤颗粒流失，在结构主体1的前端（即墙体的临水面）坡脚处铺设有土工布24，土工布24的表面还填有若干抛石25，从而减缓墙脚水流速度，防止水流冲刷淘空坡脚，确保土工结构的稳定性。

滤土排水系统3位于结构主体1的后端，包括：与封顶砌块14平齐施工的弱透水粘性土层31、碎石32及安放于碎石32区域内的开孔排水管33，碎石32与结构主体1同高，通过土工布24将碎石32包覆并限位于结构主体1后端，即土工布24隔离了整个碎石32滤层与填土的接触面，防止土壤颗粒进入碎石32滤层，保证长期有效的滤土排水效果。弱透水粘性土层31可减少地表降水入渗岸坡，如果墙后地下水位偏高或者墙背渗水强度大，通过外部包裹土工布24的纵向开孔排水管33迅速降低墙后水位，提高滤土排水效率，切实保障挡墙稳定性。

需要进一步特别说明的是，第一连锁限位孔132、第二连锁限位孔122、第三连锁限位孔143及第四连锁限位孔114的形状相同，如图17所示，各连锁限位孔均由多个等直径空心圆柱体并排设置而成的，相邻两个空心圆柱体之间具有交错区域，非交错区域6能够容纳限位棒，空心圆柱体的数量可根据实际需求灵活设置。图17仅为一个具体实施例，所示的连锁限位孔是由四个等直径的空心圆柱体并排设置形成的，共形成了如图17所示的4个非交错区域6，限位棒4可设置于任一非交错区域6内，这样一来，就能实现上下层砌块的前后、左右错开设置，提供如图16所示的流畅自然的岸坡曲线，错落有致蜿蜒自然，能够灵活适应不同的地形和坡度。

综上，本发明的生态土工结构具有大空间外挑种植花槽和三维互通式水下巢穴，保土排水系统完善，可构建不同坡度的“几”字形砌块组合，适用于河涌护岸整治、边坡生态修护、园林绿化等多种功能用途，更好地体现出现代工程的环保理念，与环境融为一体，呈现出自然和谐的生态景观。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种组合式几字形砌块的生态土工结构，其特征在于，包括结构主体、辅助结构主体实现稳固的挡墙基础以及滤土排水系统；

其中，所述结构主体包括：自下而上堆叠设置的支撑砌块、若干鱼巢砌块、若干外挑花槽砌块及封顶砌块；

所述挡墙基础由底部垫层、混凝土基座、三向土工格栅、土工布及抛石构成，混凝土基座用于承载支撑砌块并位于底部垫层上，所述底部垫层下方还埋设有桩基；

所述滤土排水系统位于结构主体的后端，包括：与封顶砌块平齐施工的弱透水粘性土层、碎石及安放于碎石区域内的开孔排水管，所述碎石与结构主体同高，通过土工布将碎石包覆并限位于结构主体后端；

所述鱼巢砌块和外挑花槽砌块的截面均为前高后低的几字形；

所述外挑花槽砌块包括：第一后座、第一顶部卡接横梁、位于前部的外挑花槽、连接第一后座和第一顶部卡接横梁的倾斜设置的第一后连接部以及连接挑花槽和第一顶部卡接横梁的倾斜设置的第一前连接部，所述第一后座上形成有多个第一连锁限位孔，所述第一后连接部为槽结构且倾斜底壁上形成有圆孔，所述第一前连接部为实心结构，所述外挑花槽是由其底壁、两个侧壁、一个外周壁与第一前连接部构成的半开放结构，外挑花槽的底壁上也形成有圆孔；

所述鱼巢砌块包括：第二后座、第二顶部卡接横梁、位于前部的贯通式鱼巢、连接第二后座和第二顶部卡接横梁的倾斜设置的第二后连接部以及连接贯通式鱼巢和第二顶部卡接横梁的倾斜设置的第二前连接部，所述第二后座上形成有多个第二连锁限位孔，所述第二后连接部为槽结构且倾斜底板上形成有圆孔，所述第二前连接部为实心结构，所述贯通式鱼巢是由其底壁、两个侧壁、一个外周壁与第二前连接部构成的半开放结构，贯通式鱼巢的侧壁在靠近第二前连接部的一端形成有第二槽口，贯通式鱼巢的外周壁与第二槽口的顶部平齐，贯通式鱼巢的底壁上也形成有圆孔。

2.根据权利要求1所述的一种组合式几字形砌块的生态土工结构，其特征在于，所述外挑花槽砌块及鱼巢砌块之间通过：插接于第一连锁限位孔和第二连锁限位孔内限位棒、第一顶部卡接横梁及第二顶部卡接横梁实现咬合连接。

3.根据权利要求1所述的一种组合式几字形砌块的生态土工结构，其特征在于，所述外挑花槽砌块的外周壁朝向远离第一前连接部的方向形成弧形壁；所述鱼巢砌块的外周壁朝向远离第二前连接部的方向形成弧形壁。

4.根据权利要求1所述的一种组合式几字形砌块的生态土工结构，其特征在于，位于最外侧的外挑花槽砌块的侧壁与其外周壁的顶部平齐，位于中间的外挑花槽砌块的侧壁在靠近第一前连接部的一端形成有第一槽口。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种组合式几字形砌块的生态土工结构，其特征在于，所述封顶砌块的上表面为后高前低的斜坡，封顶砌块的下表面形成一底部梯形卡口，所述底部梯形卡口与下层外挑花槽砌块的第一顶部卡接横梁互锁咬合，所述封顶砌块的后座下表面还形成有与第一连锁限位孔配合的第三连锁限位孔。

6.根据权利要求5所述的一种组合式几字形砌块的生态土工结构，其特征在于，所述支撑砌块包括：支撑后座、支撑前座及位于两者之间的梯形横梁，在支撑后座上形成有第四连锁限位孔，所述梯形横梁与上层鱼巢砌块的第二顶部卡接横梁互锁咬合，所述支撑后座的底部还形成一向下凸起的齿墙。

7.根据权利要求6所述的一种组合式几字形砌块的生态土工结构，其特征在于，所述混凝土基座上形成有与齿墙咬合实现嵌套的基座卡口，所述混凝土基座的前端还形成有用于对支撑砌块限位的基座挡块。

8.根据权利要求1所述的一种组合式几字形砌块的生态土工结构，其特征在于，所述三向土工格栅为多个，水平、平行地铺设于结构主体的后端并且其中一端压入结构主体内，压入结构主体的格栅端部回折并采用条状格栅线交叉穿过形成卡锁结，与夯实后的回填土形成复合加筋区。

9.根据权利要求8所述的一种组合式几字形砌块的生态土工结构，其特征在于，在结构主体的前端坡脚处铺设有土工布，土工布的表面还填有若干抛石。

10.根据权利要求2所述的一种组合式几字形砌块的生态土工结构，其特征在于，所述第一连锁限位孔、第二连锁限位孔、第三连锁限位孔及第四连锁限位孔结构相同，均由多个等直径空心圆柱体并排设置而成的，相邻两个空心圆柱体之间具有交错区域，非交错区域能够容纳限位棒。