CN104912032B - 三维生态联锁块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了三维生态联锁块，包括铺面、向铺面上方凸出的立柱、向铺面下方凸出的齿坎和设于铺面侧边的联锁系；所述联锁系包括阳系和/或用于嵌合相邻联锁块阳系的阴系；所述立柱或齿坎与铺面为一整体或装配于铺面上；所述铺面为正多边形，中间设有开孔域，当立柱或齿坎装配于铺面上时，所述铺面还设有装配孔，多个联锁块的铺面通过联锁系镶嵌成平面。该三维生态联锁块具有消能抗冲、嵌固抗滑、开孔率高和自限性好的优点，可广泛应用于斜坡式护岸结构中。

Description

三维生态联锁块

技术领域

本发明涉及一种护坡建筑构件，具体涉及一种三维生态联锁块。

背景技术

目前，柔性生态护岸结构已越来越多地应用于航道、城市景观河流等，代替了传统的以抛石、纯混凝土渠化为主的刚性结构护岸。生态护岸主要有两类，一类是直墙式护岸结构，一类是斜坡式护岸结构。在斜坡式护岸结构中，主要采用混凝土生态联锁块作为岸坡护面。

现在常用的混凝土生态联锁块均为铺面块体，从几何而言二维平面结构特点突出。这些二维砼联锁块用于护坡铺面，依靠其表面的混凝土材料自身强度抵抗水流冲刷；借助其底面与土坡的摩擦来抵抗自重的下滑力分量；其块体中间的孔洞为植被生长提供了生存空间；块与块之间的联锁机制一方面形成了整体护面结构，另一方面建立了良好的自限性，可消除不均匀沉降的影响。

然而，摩擦力的抗滑作用有限，受坡度、接触面积影响严重；混凝土表面本身抗冲刷性能很强，但无法为移栽植被的过渡适应期或本土植物的初生长期提供庇护，植物存活率受施工季节和时段影响较重，因此，在水流冲刷较强的区域，生态性较差；由于必须保证块体与坡面的接触面积，所以植被的开孔域大小受限，植物的生存空间也相应受限。

发明内容

为了解决上述问题，突破二维混凝土生态联锁块的局限性，本发明提供了一类具有空间结构的三维混凝土生态联锁块。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种三维生态联锁块，包括铺面，还包括向铺面上方凸出的立柱，向铺面下方凸出的齿坎，和设于铺面侧边的联锁系；所述联锁系包括阳系和/或用于嵌合相邻联锁块阳系的阴系；所述立柱或齿坎与铺面为一整体或装配于铺面上；所述铺面为正多边形，中间设有开孔域，当立柱或齿坎装配于铺面上时，所述铺面还设有装配孔，多个联锁块的铺面通过联锁系镶嵌成平面。三维生态联锁块是在二维联锁块的基础上，设有向铺面上方凸出的立柱，可以消能碎浪、削弱水流冲刷强度；设有向铺面下方凸出的齿坎，可以嵌入坡面土体，提供抗滑力；铺面侧面的联锁系继承了二维结构的联锁特性，单个联锁块上的联锁系包括用于与相邻联锁块上的阴系嵌合的阳系和用于与相邻联锁块上的阳系嵌合的阴系，或者仅包括阳系和阴系中的一种，多个联锁块的铺面通过阳系和阴系的嵌合镶嵌成平面；由于抗滑作用机理的改变，可适当扩大铺面中间开孔域的范围，增加植被生存空间。

本发明的目的还可以通过以下技术解决措施进一步得到解决：

进一步地，所述联锁系包括用于与其它联锁块嵌合的成对阳系和阴系，且每对阳系和阴系设于铺面侧边以铺面中心为对称点的点对称位置。单个联锁块既设有用于与相邻联锁块上的阴系嵌合的阳系，又设有用于与相邻联锁块上的阳系嵌合的阴系，阳系和阴系个数相同，每个阳系以铺面中心为对称点的点对称位置设有一个阴系。所有的联锁块仅需设计成一种形状即可完成斜坡式护岸结构的施工，降低了生产的复杂性和成本，同时可提高施工速度，降低施工成本。

进一步地，所述成对阳系和阴系至少为两对，且该两对阳系和阴系中的阳系不位于铺面的对称侧边上。两对不位于铺面对称边上的阳系和阴系既可以限制单个联锁块相对于其左右两侧相邻联锁块上下运动，又可以限制该单个联锁块相对于其上下两侧相邻联锁块左右运动。

进一步地，所述阴系和阳系为半月形凹凸结构。

更进一步地，所述联锁块为双面通用型砼三维生态联锁块，铺面为正方形，中间设有开孔域，四角处分别设有四根垂直于铺面向上的立柱，铺面另一面与立柱对应位置分别垂直设有四根与立柱形状和大小相同的齿坎，铺面相邻两侧边中间分别设有凸半月形结构，另外两侧边中间分别设有凹半月形结构。该联锁块不分正反面，双面通用，可进一步提高施工效率。

更进一步地，所述联锁块为嵌固增强型砼三维生态联锁块，铺面为正方形，中间设有开孔域，其中两个对角处分别设有两个垂直于铺面向上的立柱，另外两个对角处分别设有两个用于嵌插嵌固插销的嵌插孔，嵌固插销一端尖，另一端设有大于嵌插孔孔径的颈环，嵌插入铺面后向下突出部分形成齿坎，铺面相邻两侧边中间分别设有凸半月形结构，另外两侧边中间分别设有凹半月形结构。该联锁块通过嵌固插销增强了齿坎嵌入坡面土体的强度，能够增加联锁块相对于陡坡坡面的抗滑力。

更进一步地，所述嵌固插销长度不一样。

更进一步地，所述联锁块为装配式砼三维生态联锁块，铺面为正方形，中间设有开孔域，四角处分别设有四个用于嵌插装配构件的方形嵌插孔，装配构件嵌插入铺面后向下突出部分形成齿坎，向上突出部分在开孔域上方汇聚形成立柱，铺面相邻两侧边中间分别设有凸半月形结构，另外两侧边中间分别设有凹半月形结构。该装配式联锁块可以方便地装配或卸载更换装配构件，向上突出部分形成立柱并在开孔域上方汇聚可以保护开孔域出的植被，可以为移栽植被的过渡适应期或本土植物的初生长期提供庇护。

进一步地，所述联锁块为混凝土结构。

本发明的有益效果：

（1）消能抗冲：本发明三维生态联锁块在二维联锁块的基础上，设有向铺面上方凸出的立柱，可以消能碎浪、削弱水流冲刷强度。

（2）嵌固抗滑：本发明三维生态联锁块在二维联锁块的基础上，设有向铺面下方凸出的齿坎，可以嵌入坡面土体，提供抗滑力。

（3）开孔率高：本发明三维生态联锁块通过齿坎提供抗滑力，不同于二维联锁块通过铺面与坡面的摩擦力来抵抗重力分量引起的下滑，由于抗滑作用机理的改变，可适当扩大铺面中间开孔域的范围，增加植被生存空间。

（4）自限性好：联锁块的铺面通过联锁系嵌合镶嵌成平面，增强了联锁块的自限性，减少联锁块的平面移动，减少不均匀沉降；同时，镶嵌成的平面又是一个柔性护面，单个联锁块更换容易。

（5）简易通用：由于无需在铺面的反面进行凿毛工序，制模做件方便，简易通用。

附图说明

图1：双面通用型砼三维生态联锁块立体结构示意图；

图2：双面通用型砼三维生态联锁块镶嵌效果图（局部）；

图3：嵌固增强型砼三维生态联锁块立体结构示意图；

图4：嵌固增强型砼三维生态联锁块镶嵌效果图（局部）；

图5：装配式砼三维生态联锁块立体结构示意图；

图6：装配式砼三维生态联锁块镶嵌效果图（局部）；

图7：铺面为六边形的三维生态联锁块平面结构示意图；

图8：组合型三维生态联锁块平面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1：双面通用型砼三维生态联锁块

如图1所示的双面通用型砼三维生态联锁块，铺面1为正方形，中间设有开孔域2，四角处分别设有四根垂直于铺面向上的立柱3，铺面另一面与立柱对应位置分别垂直设有四根与立柱形状和大小相同的齿坎4，铺面相邻两侧边中间分别设有凸半月形结构5，另外两侧边中间分别设有凹半月形结构6。该联锁块不分正反面，双面通用，可提高施工效率。凸半月形结构5和凹半月形结构6也可不设于侧边中间，只要设于对称两侧边以铺面中心为对称点的点对称位置即可。该双面通用型砼三维生态联锁块镶嵌效果图如图2。

该实施例的有益效果：

（1）抗滑稳定性和抗冲耐久性较好。该联锁块在垂直铺面的方向上，在对应位置双向设置了短柱。根据块体具体放置的正反面方向，垂直向下的短柱称为齿坎，嵌入坡面土体中，代替原有摩擦力，起到抗滑作用，释放了接触面面积，为扩大开孔域提供了可能性；垂直向上的短柱称为立柱，起到消能碎浪的作用，整铺后可发挥群体效应，可将混凝土的耐久性发挥到极致。

（2）双侧联锁系简单，自限性好，减少不均匀沉降。双侧联锁系分别呈凸出和凹入的半月形，在铺设平面内可双向咬合，再联合嵌入坡面的齿坎，发挥整体抗滑的效果。联锁后铺面的自限性较好，局部破坏不会蔓延，只需将损坏的生态联锁块更换即可。不同于刚性护面，分块、联锁的特性促成了柔性护面结构，可有效消除不均匀沉降带来的影响。

（3）双面双侧功能对等，预制方便，施工便捷。由于联锁块两面对应相同位置均设有短柱，分别起到抗滑和消能作用，所以不用对接触面进行凿毛处理；凸凹半月形联锁系也在双侧呈对称分布。这些对等性特点可降低三维生态联锁块的预制难度，而由于单个块体尺寸较小，质量也可随时控制。施工时亦无需区分正反面，只要求对应联锁系的凹凸咬合进行排布并嵌固入土体即可。虽然是空间型的砼联锁块，但制作和施工完全可与平面型联锁块保持相同的工作效率。

（4）开孔域较大，亲水性好，消浪护植，生存过渡条件优越，重构生态平衡。因为齿坎的抗滑作用，对接触面面积的要求降低，所以块体中层开孔区域的尺寸可相对放大，增加了水土互通的面积，良好地连通可维持一定的物质循环，植被的生存条件提升。由立柱提供的消能碎浪功能可以在移栽植物的过渡期或原生植物的初长期给予一定的保护，提高植被的存活率。植被成功存活后，可有效遮盖灰色砼块，形成景观效果；扎根后，可持续地将岸坡土体的超孔隙水排出，提高有效应力，增强抗剪稳定性；护岸滨水侧的生物群落也会因植被的恢复而重构平衡，生态环境得到改善。

（5）充分发挥群体效应，通用性好，适应性强。针对具体工程的特点和施工预制的要求，可从整体应用的效果出发，对该三维砼生态联锁块整体铺面进行核算与优化，改变立柱或齿坎的形状、尺寸及其在整个铺面上的分布，充分发挥群体效应，令其在保证护岸安全稳定耐用的情况下，最经济地适应各类型护岸工程需求。

实施例2：嵌固增强型砼三维生态联锁块

如图3所示的嵌固增强型砼三维生态联锁块，铺面1为正方形，中间设有开孔域2，其中两个对角处分别设有两个垂直于铺面向上的立柱3，另外两个对角处分别设有两个用于嵌插嵌固插销7的嵌插孔8，嵌固插销一端尖，另一端设有大于嵌插孔孔径的颈环9，嵌插入铺面后向下突出部分形成齿坎4，铺面相邻两侧边中间分别设有凸半月形结构5，另外两侧边中间分别设有凹半月形结构6。该联锁块通过嵌固插销增强了齿坎嵌入坡面土体的强度，用于土质松软的坡面时，能够增加联锁块相对于坡面的抗滑力。该嵌固增强型砼三维生态联锁块镶嵌效果图如图4。其中，两个嵌固插销长度不一样。

该实施例的有益效果：

（1）抗滑稳定性好，陡坡适应力强，减少土方工程量。嵌固插销借助被动土压力来提供抗滑力，取代了原有接触摩擦抗滑作用，抗滑稳定性提升。长短两种规格的插销交叉使用，可消除土坡上剪切带沿着单一深度下移，避免坡体形成整体滑移面，增强了土坡抗滑稳定性，使该三维联锁块结构适用于坡度较陡的河道护坡。因此，可减少开挖、放坡、回填的土方工程量，节省大量开支。

（2）抗冲耐久性好，消浪护植。该联锁块在垂直铺面向上的位置设置消能立柱，可起到消能碎浪的作用，整铺后可发挥群体效应，可将混凝土的耐久性发挥到极致。在移栽植物的过渡期或原生植物的初长期通过消浪抗冲刷，给予一定的保护，提高植被的存活率。

（3）双侧联锁系简单，自限性好，减少不均匀沉降。双侧联锁系分别呈凸出和凹入的半月形，在铺设平面内可双向咬合，再联合嵌固插销和消能立柱，可发挥整体抗滑与抗冲刷的效果。联锁后铺面的自限性较好，局部破坏不会蔓延，只需将损坏的生态联锁块更换即可。不同于刚性护面，分块、联锁的特性促成了柔性护面结构，有效消除不均匀沉降带来的影响。

（4）预制方便，施工便捷。虽然垂直铺面有消能立柱和嵌固插销，但嵌固插销与联锁块本身是分开的构件，仅通过块体的插孔来结合，而消能立柱尺寸较小，因此大体上仍可遵循平面结构的砼联锁块进行预制。施工时，也可按照平面结构的砼联锁块进行铺放；嵌固插销的入土方向有锥形端，在静压或轻击作用下也便于入土嵌固。施工人员无需额外培训，仅增加“插销入土”一道工序。

（5）开孔域较大，亲水性好，植被存活后可协同发挥护岸作用。因为在抗滑方面用插销嵌固代替摩擦接触，所以块体中层开孔区域的尺寸可相对放大，增加了水土互通的面积，良好地连通可维持一定的物质循环，植被的生存条件提升。由消能立柱提供抗冲刷的保护下，植被易存活；成活后可有效遮盖灰色砼块，形成景观效果；扎根后，可持续地将岸坡土体的超孔隙水排出，提高有效应力，增强抗剪稳定性。

实施例3：装配式砼三维生态联锁块

如图5所示的装配式砼三维生态联锁块，铺面1为正方形，中间设有开孔域2，四角处分别设有四个用于嵌插装配构件10的方形嵌插孔8，装配构件嵌插入铺面后向下突出部分形成齿坎4，向上突出部分在开孔域上方汇聚形成立柱3，铺面相邻两侧边中间分别设有凸半月形结构5，另外两侧边中间分别设有凹半月形结构6。该装配式联锁块可以方便地装配或卸载更换装配构件，向上突出部分形成立柱并在开孔域上方汇聚可以消浪护植，为移栽植被的过渡适应期或本土植物的初生长期提供庇护。该装配式砼三维生态联锁块镶嵌效果图如图6。

该实施例的有益效果：

（1）抗冲刷能力好，耐久性增强，消浪护植。装配构件组垂直铺面向上形成了类似消能栅栏的立柱，其结构型式可发挥强力消能碎浪的作用；水流冲刷时，被栅栏削弱了冲击力，其对铺面的冲刷强度降低，从而提升了混凝土的使用耐久性；消能栅栏对移栽植物或原生植物均能起到保护伞的作用，可提升它们在过渡期或生长期受水流冲刷作用下的存活率。

（2）抗滑稳定性好，植被开孔区域较大。装配构件可穿过装配孔向下嵌入坡面土体中，利用被动土压力提供抗滑力，其抗滑稳定效果在机理上优于摩擦力抗滑。因为对块体与土体接触面积的要求降低了，所以可适当扩大中层开孔域的尺寸，从而提高了水土气的互通性，维持了一定的物质循环，为生态植被创造更大的生存空间。

（3）双侧联锁系自限性好，减少不均匀沉降。双侧联锁系分别呈凸出和凹入的半月形，在铺设平面内可双向咬合，且在结合处仍留有接缝，因此自限性较好，局部块体的损坏不会影响相邻块体，更换方便；各块体间的联锁特性可消除不均匀沉降带来的影响。

（4）预制方便，施工便捷。采用装配式的结构方式，可与二维平面结构联锁块预制方式相同，分别预制出各构件、平面块的混凝土预制件，其制模养护方便。由于装配构件的尺寸较小，装配点的齿坎等可人工按压入孔及入土，施工人员无需额外培训，仅增加“构件装配”一道工序。

（5）植被易存活，协同护岸。因为在抗滑和消能方面的优势，植被的生存条件较好，易存活；成活后可有效遮盖灰色砼块，形成景观效果；扎根后，可持续地将岸坡土体的超孔隙水排出，提高有效应力，增强抗剪稳定性。

实施例4：铺面为六边形的三维生态联锁块

该发明三维生态联锁块的铺面还可以设计成正六边形，以双面通用型砼三维生态联锁块为例，结构示意图如图7，包括铺面1、开孔域2、立柱3、齿坎4、凸半月形5和凹半月形6，基本同实施例1。凸半月形5可以与相邻联锁块的凹半月形6嵌合。该实施例中，凸半月形5也可以仅设置两个，只要这两个凸半月形5不位于正六边形铺面的对称侧边上即可。

实施例5：组合型三维生态联锁块

该发明三维生态联锁块还可以设计成组合型，以实施例1所示正方形铺面的双面通用型砼三维生态联锁块为例，结构示意图如图8，立柱和齿坎等结构同实施例1所示联锁块。图A的凸半月形可以和图B的凹半月形嵌合，图A和图B所示结构的联锁块间隔使用，也可以实现实施例1所示联锁块的护坡效果。但相比较实施例1而言，生产阶段需要两个模具，生产成本相对较高；施工阶段需要施工人员选择性的使用联锁块，降低了施工效率。

Claims (3)

1.一种三维生态联锁块，包括铺面，其特征在于：还包括向铺面上方凸出的立柱，向铺面下方凸出的齿坎，和设于铺面侧边的联锁系；所述立柱或齿坎与铺面为一整体或装配于铺面上；所述铺面为正多边形，中间设有开孔域，当立柱或齿坎装配于铺面上时，所述铺面还设有装配孔，多个联锁块的铺面通过联锁系镶嵌成平面；

其中，所述联锁系包括用于与其它联锁块嵌合的成对阳系和阴系，且每对阳系和阴系设于铺面侧边以铺面中心为对称点的点对称位置；所述成对阳系和阴系为两对，且该两对阳系和阴系中的阳系不位于铺面的对称侧边上；

其中，所述阴系和阳系为半月形凹凸结构；

其中，所述联锁块为嵌固增强型砼三维生态联锁块，铺面为正方形，中间设有开孔域，其中两个对角处分别设有两个垂直于铺面向上的立柱，另外两个对角处分别设有两个用于嵌插嵌固插销的嵌插孔，嵌固插销一端尖，另一端设有大于嵌插孔孔径的颈环，嵌插入铺面后向下突出部分形成齿坎，铺面相邻两侧边中间分别设有凸半月形结构，另外两侧边中间分别设有凹半月形结构。

2.根据权利要求1所述的三维生态联锁块，其特征在于：所述嵌固插销长度不一样。

3.根据权利要求1或2所述的三维生态联锁块，其特征在于：所述联锁块为混凝土结构。