CN104775392A - 一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型潜堤堤顶结构，涉及海岸工程技术领域。一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构，它由装有柔性植被模型的堤顶构件单元（1）和采用锚固方式固定的刚性框架（2）组成。其特征在于：堤顶主体结构采用正六边形构件单元拼接而成，刚性框架支撑主体结构并通过锚链固定于潜堤堤顶。堤顶构件和刚性框架的制作均采用预制的方式实现。本发明结合柔性植物消浪效果好和抗冲刷的特点来改进潜堤堤的消浪能力，亦利用植物模型的生态效益来改善水体的生态环境。此设计结构简单，成本低廉，便于施工，易于修复，能显著提高现有或新建潜堤的综合技术经济性能。

Description

一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构

技术领域

本发明涉及海岸工程技术领域，特别是一种结合柔性植物模型的潜堤堤顶结构。

背景技术

潜堤是一种比较常见的水工建筑物，其堤顶在设计高水位时淹没于水下，在设计低水位时可以露出水面。潜堤具有阻断波浪冲击力、维持港区内水面平稳、改善水域冲淤条件等作用。可以保护港区内水工建筑物安全，保证航道正常运行以及船舶的安全停泊和作业。因此其被广泛地应用于护岸、保滩促淤、围海造田以及防浪导流等各类海岸工程项目中。

以海藻为代表的柔性植物广泛存在于海洋中。柔性植物除了对净化水体、为海洋生物提供栖息地和繁育场所起重要作用外，还具有相当的消浪能力，其相对于刚性植物更能抵御波流的冲刷，防浪护岸作用明显。

目前，对潜堤的消浪措施主要集中于对潜堤坡面的防护，现已出现了许多异形护面块体，但对堤顶防护的研究甚少。诸如风暴潮类的极端波况出现时，波浪在潜堤堤顶处往往发生破碎，波浪能的吸收和耗散效果较差，堤顶处易发生冲刷破坏，削弱了潜堤的消浪能力和整体稳定性。

潜堤建筑物的修建会对当地的水生生态环境和自然景观造成一定的破坏。

综上所述，在提高潜堤堤顶消浪能力的同时，如何增强堤顶抗冲刷能力，保证潜堤堤顶结构整体稳定性，以及如何减少潜堤对生态环境的破坏，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提出新型的潜堤堤顶结构。在传统的潜堤堤顶的基础上做出创新性改进，设计出一种利用柔性植物的消浪和生态维护能力，将柔性植物模型与本发明设计的正六边体混凝土基础块体相组合的新型堤顶结构。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

新型潜堤堤顶结构是由装有柔性植物模型的正六边体堤顶构件单元和采用锚固方式固定的刚性框架组成，堤顶主体结构通过正六边形构件单元拼接而成，刚性框架支撑拼接的主体结构并采用锚链固定在潜堤堤顶。

刚性框架由钢筋混凝土梁、钢筋网、锚链组成。钢筋混凝土梁承受吊运时堤顶结构的重量和自重；钢筋网由细钢筋编制并锚固在梁上，且足够承受堤顶结构的重量；安装时钢筋混凝土框架通过预先架设在堤脚的锚链固定于堤顶。

混凝土基础块体为预制的一定大小和厚度的正六边体混凝土块体，中心预留一定大小的圆孔固定植物模型；基础块体上表面预留用于维护和更换的铁钩；块体的6个侧面依次交替设置成内凹或外凸结构，外凸和内凹结构截面均呈梯形；相邻结构单元的外凸梯形结构与内凹梯形结构通过相互拼接形成堤顶结构主体。

柔性植物的茎干和叶采用强韧性聚合物材料制作，选用一定数量的植物模型集结成束后浇筑固定在基础块体预留的圆孔内。柔性植物模型的茎干根部插入圆孔并深入到混凝土基础块体的底部，随后注入混凝土浇筑固定。

堤顶结构的制作和安装：先在预制厂将基础块体拼装并固定于刚性框架上，使整体达到相当的自重，再采用吊装的方式前往现场安装。

基础块体采用了正六边体结构，堤顶结构拼装完成后，柔性植物模型呈交错排列的一面沿平行于潜堤岸线方向(迎浪方向)安装。

本发明具有以下优点：

本发明所述的新型潜堤堤顶结构，结合柔性植物协同消浪后显著提高了潜堤自身的综合技术经济性能，既能运用于新建潜堤的堤顶建设，又能用于已建潜堤的维护和改造。

本发明所述的刚性框架承受堤顶主体结构的重量，保证了堤顶构件在吊运时的安全；其次框架通过锚链固定的方式安装于堤顶上，在不破坏堤身结构的基础上增强了堤顶主体结构在波浪荷载下的整体稳定性；此种设计结构简单，造价低廉，安装维护也十分便利。

本发明所述的正六边体混凝土基础块体，采用预制拼装方式制作和安装，便于维护和更换；采用内凹梯形和外凸梯形衔接不仅增强了堤顶主体结构的稳定性，而且保证了一定的抗击波浪冲击的自重。

本发明所述混凝土块体采用正六边体，植物在迎浪方向可以布置呈交错排布，此举措相对于非交错排列增加了柔性植物与波浪的接触面积，提高了潜堤的整体消浪效果。

本发明所述的柔性植物模型，其上部为柔性材料，根部用混凝土浇筑，相对于刚性植物来说既能防止植物遭波浪冲刷而折断，又能防止其在波流作用下连根拔起。

本发明所采的柔性植物模型提供了一些海洋生物的栖息条件，有助于改善潜堤周围的水体环境，具有突出的生态环境效益。

附图说明

图1为本发明所述的潜堤结构断面示意图。

图2为本发明所述的刚性框架结构示意图。

图3为本发明所述的堤顶主体结构布置示意图。

图4为本发明潜堤堤顶构件单元结构示意图。

图中：1是堤顶构件单元，2是刚性框架，3是高潮水位，4是低潮水位，5是外侧护岸结构，6是外侧护脚抛石棱体，7是堤身，8是内侧护面结构，9是内侧护脚抛石棱体，10是钢筋混凝土梁，11是钢筋网，12是锚链，13是波浪入射方向，14是混凝土基础块体，15是柔性植物，16是堤顶结构预留圆孔，17是吊钩，18是堤顶结构外凸梯形结构，19是堤顶结构内凹梯形结构。

具体实施方式

本发明的一种新型潜堤堤顶结构如图1所示。

具体实施步骤如下：

第一步，根据本发明所述的刚性框架(2)，在预制厂预先制作钢筋混凝土梁(10)，编排一定密度的钢筋网(11)并浇筑在钢筋混凝土梁上，使其足够承受堤顶主体结构的重量；钢筋混凝土梁四个角处预留用于连接锚链(12)上端的锚孔；锚链下端的混凝土锚块体预先放置在潜堤堤脚。

第二步，根据本发明所述的堤顶构件单元(1)，在预制厂预制混凝土基础块体(14)，使其达到一定自重，并在表面安装用于安装和更换的吊钩(17)。

第三步，当预制的基础构件达到一定强度时，将柔性植物(15)集结成束后浇筑于基础块体预留的圆孔(16)内。

第四步，当柔性植物与基础块体衔接牢固后，在预先预制的钢筋混凝土框架上按相邻构件单元内凹外凸面相互咬合的方式拼接成堤顶主体结构。

第五步，当主体结构和钢筋混凝土框架达到设计的自重和面积时，采用吊装的方式将其安装于潜堤堤顶。

第六步，用下端带有混凝土锚块(预先设置在堤脚)的锚链连接框架四个角上的锚孔，紧固各根锚链，安装完毕。

本发明实施后具有以下显著效益：

刚性框架(2)，作为本发明所述的新型堤顶结构的载体以及与潜堤堤身的结合层，通过锚链固定于堤脚具有稳定性强、不破坏堤身结构的特点，同时其结构简单，造价低廉，安装维护更换方便。

由于基础块体(14)边缘设有外凸梯形(18)和内凹梯形(19)结构，相邻块体间的内凹和外凸结构可以相互拼接，从而使得整体结构更加稳定。由于采用正六边形块体拼接，植被孔在一个方向呈交错分布，该方向可以布置在平行于潜堤岸线的迎浪方向，此举增加了植被与波浪的接触面积，进一步加大了消浪效果。

由于采用的柔性植物模型(15)由强韧性聚合物材料制成并将其集结成束后浇筑在基础块体的圆孔内，相对于刚性植物来说既能防止波浪冲刷而折断，又能防止在水流作用下连根拔起。同时柔性植物模型可供海洋生物附着生长，将会显著改善潜堤周围的生态环境。

该新型堤顶结构利用了潜堤和柔性植物的协同消浪能力，打破了传统的防波堤结构设计的理念，提高了潜堤自身的技术经济性能。该结构既能运用于新建潜堤堤顶建设，又能用于已建潜堤的维护和改造。

上述图示并非限定于本发明的产品形态和样式，任何属于本技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (9)

1.一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构，其特征是：该堤顶结构由装有柔性植物模型的正六边体堤顶构件单元（1）和采用锚固方式固定的的刚性框架（2）组成。

2.根据权利要求1所述的一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构，其特征是:刚性框架由钢筋混凝土梁（10）、钢筋网（11）、锚链（12）组成；安装时刚性框架通过预先投放在堤脚的锚链固定于堤顶。

3.根据权利要求1所述的一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构，其特征是：堤顶构件单元（1）由正六边体混凝土基础块体（14）和柔性植物模型（15）组成。

4.根据权利要求3所述的一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构，其特征是：预制大小和厚度一定的混凝土基础块体（14）；以中心点为圆心预留一个固定植物的直径一定的圆孔（16），基础块体上表面预留用于维护和更换的吊钩（17）；块体6个侧面相邻两面交替设计成内凹和外凸结构，外凸结构（18）和内凹结构（19）截面呈梯形。

5.根据权利要求3所述的一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构，其特征是：混凝土基础块体（14）与柔性植物模型（15）的衔接采用预制方式实现，柔性植物模型集结成束后浇筑固定在基础块体预留的圆孔内。

6.根据权利要求3所述的一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构，其特征是：正六边体混凝土块体（14）采用素混凝土材料，柔性植物模型（15）采用强韧性聚合物材料。

7.根据权利要求3所述的一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构，其特征是：结构基础与柔性植物预制结合牢固后，在预先预制的刚性框架（2）上拼接成主体结构再采用吊运方式在潜堤上安装并加固。

8.根据权利要求3所述的一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构，其特征是：柔性植物模型（15）被集结成束后协同工作，其茎干根部深入到混凝土基础块体圆孔内的底部。

9.根据权利要求6所述的一种结合柔性植物消浪的新型潜堤堤顶结构，其特征是：堤顶构件（1）拼接成主体结构后，柔性植物模型呈交错分布的一面设置在迎接波浪入射的方向（13）即平行于潜堤岸线的方向。