CN109457663A - 一种具有汇水和排水功能的护坡结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及堤防背水侧护坡结构的技术领域，尤其是涉及一种具有汇水和排水功能的护坡结构及其施工方法。本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构，包括坡面，黄土层，植被层，三维土工网垫，排水沟，混凝土预制块和坡脚地梁，坡面上铺设有黄土层，黄土层内铺设有三维土工网垫，三维土工网垫上设有植被层，黄土层上设有混凝土预制块，混凝土预制块包括集水预制块和若干第五预制块，集水预制块之间通过第五预制块相连，第五预制块呈四边形结构，集水预制块和第五预制块之间通过卡接方式连接，混凝土预制块与坡脚地梁及排水沟连接。本发明的提供了一种结构安全、造价低、施工便捷且兼顾良好的生态效益和景观效果的新型护坡结构及其施工方法。

Description

一种具有汇水和排水功能的护坡结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及堤防背水侧护坡结构的技术领域，尤其是涉及一种具有汇水和排水功能的护坡结构及其施工方法。

背景技术

堤防是沿江、河、湖、海的岸边修建的挡水建筑物，随着社会经济的发展和城镇居民生活水平的不断提高，对堤防结构型式的要求也越来越高。堤防不仅要满足防洪御潮、结构安全的基本功能，还要兼顾生态和景观等要求。根据地形地质、筑堤材料和景观要求，堤防分斜坡式、直立式和复合式等结构形式。

堤防背水侧坡面易受堤顶雨水或越浪汇集造成冲刷破坏，需加以防护。常见的堤防背水侧坡面结构有混凝土护坡、砌石护坡或植物护坡等。其中混凝土或砌石护坡硬化严重，生态和景观效果差，造价高；植物护坡则易受雨水或越浪冲刷破坏，不能满足堤防的安全运行要求。

生态护坡结构在保证堤防结构安全的基础上，更加注重生态性和景观性。现阶段生态护坡结构多采用硬质材料结合植物绿化的形式，如混凝土框格+植物护坡、混凝土镂空预制块+植物护坡和砌石框格+植物护坡等。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构安全、造价低、施工便捷且兼顾良好的生态效益和景观效果的新型护坡结构及其施工方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有汇水和排水功能的护坡结构，包括坡面，黄土层，植被层，三维土工网垫，排水沟，混凝土预制块和坡脚地梁，所述坡面上铺设有黄土层，所述黄土层内铺设有三维土工网垫，所述三维土工网垫上设有植被层，所述黄土层上设有混凝土预制块，所述混凝土预制块包括集水预制块和若干第五预制块，所述集水预制块之间通过第五预制块相连，所述第五预制块呈四边形结构，所述集水预制块和第五预制块之间通过卡接方式连接，所述混凝土预制块与坡脚地梁连接，所述坡脚地梁与排水沟连接。

所述集水预制块包括第一预制块，第二预制块，第三预制块和第四预制块，所述第四预制块上方和下方卡接有若干第一预制块，所述第四预制块左右各设有一个斜向上的凹槽，所述第四预制板通过凹槽卡接有第二预制块和第三预制块，所述第二预制块和第三预制块呈结构对称设计，所述第一预制块，第二预制块和第三预制块均呈长方形，所述第四预制块呈六边形，所述第二预制块，第三预制块与第五预制块相互卡接。

所述黄土层厚度不小于30cm。黄土层太薄对于植物生长不利。

所述三维土工网垫单位质量≥430g/m²，最大抗拉力(纵横)≥3.2kN/m。使得三维土工网垫能够承受更大的压力。

所述植被层为狗牙根植被层或马尼拉植被层。狗牙根，马尼拉根系发达，抗冲刷性能较好。

所述第一预制块，槽深h，预制块形状为长方形，前端有一凸榫，长度4.5cm，后端有一凹槽，深度5cm，a型预制块通过凸榫与凹槽相互匹配卡接，构成汇排水通道。

所述第二预制块和第三预制块，结构对称，布置于第一预制块两侧（不连接），起点与第五预制块连接，终点与第四预制块连接。第二预制块和第三预制块槽深h，形状为长方形，前端及后端为折线布置，通过折线的凸榫与凹槽相互匹配卡接，构成汇排水通道。

所述第四预制块，槽深h，预制块形状为六边形结构，两侧分别于第二预制块和第三预制块连接，将坡面汇集的水排入排水沟，上部和下部与第一预制块连接，将堤顶路面的水排入排水沟，连接方式也是通过匹配卡接，构成汇排水通道。

所述第五预制块，槽深h，预制块形状为四边形结构，两侧与第二预制块、第三预制块连接，形成闭合排水通道，通过折线的凸榫与凹槽相互匹配卡接。

本发明还提供上述一种具有汇水和排水功能的护坡结构的设计施工方法，其内容包括：

（1）对汇水结构进行泄水能力计算，进而确定混凝土预制块的过水断面面积w及混凝土预制块槽深和混凝土预制块的断面底宽；

（2）混凝土预制块各个单元采用工厂内提前预制完成；（混凝土预制块提前在工厂完成预制，通过标准化作业具有质量可控且更稳定的结构，各混凝土预制块进行装配，施工现场可减少立模湿法作业，不但省时省工，还可以降低工厂的造价成本）

（3）施工时先将三维土工网垫用主锚钉和主锚钉做成的U型钉进行固定，然后在三维土工网垫上方铺设混凝土预制块，叠放时，混凝土预制块之间设垫木；

（4）相邻的混凝土预制块通过上凸卡扣与下凹自嵌锁槽卡接，利用其重力下坠趋势不易松动；自嵌锁槽卡接后，为加强其抗冲刷能力，预制块之间的嵌锁槽用细石混凝土填筑。

所述步骤（1）中，对汇水结构进行汇水能力计算公式如下：，其中，式中Q—需排泄流量（m3/s），坡顶及坡面的设计径流量;v—排水沟内平均流速（m/s）；—排水沟过水面积（m2），排水沟过水面积；n—糙率；i—排水沟纵向坡降；n—糙率；R—水力半径。；b—混凝土预制块的断面底宽（m）；h—混凝土预制块槽深（混凝土预制块的断面水深）。通过假定预制块断面宽度b计算确定混凝土预制块的b、h以及排水沟过水面积。

所述步骤（3）中主锚钉为 U型钢钉长20～30cm，宽10cm，辅锚钉为U型铁钉长15～20cm，宽5cm，钉与网紧贴坡面。

所述步骤（4）优选在卡接后，在预制块之间的嵌锁槽用细石混凝土填筑。加强其抗冲刷能力。

所述混凝土预制块应具有一定强度、刚度，模板应及时保养和清理，模板拼装时应涂刷脱模油，以便于拆卸。混凝土预制块浇筑时，应加强混凝土振捣，原浆压光二次，以消除气泡和松顶缺陷。混凝土应振捣均匀、密实，并注意以下要求：① 混凝土振捣前应详细交待操作要点，由专人负责。② 混凝土入模后稍作平整再进行振捣，混凝土未振实前，不得加添新混凝土。③振捣器振捣以混凝土不再继续下沉表面不再冒气泡为止。④混凝土预制块浇筑时应保持连续性，混凝土浇筑完毕并抹面后根据气温条件做好洒水养护。混凝土终凝前，不得人为扰动和堆放重物；当混凝土预制块达到规定强度后，在保证块体不变形和棱角完整的情况下拆除侧模，其后6～18h内及时洒水养护，保持混凝土表面湿润；混凝土养护时间不得少于28d。

本发明的一种具有汇水和排水功能的护坡结构具有如下有益效果：

（1）本发明适用于江、河、湖、海的堤防背水侧护坡，适用范围广。

（2）本申请设有混凝土预制块，能够起到集水的作用，可避免造成对坡面的直接冲刷。

（3）坡面的水可汇入混凝土预制块排入坡脚排水沟，减少雨水与坡面的接触冲刷。

（4）与传统的纯植物护坡相比抗冲刷性能更优；与混凝土或砌石等硬质护坡相比，生态及景观效果好。

（5）预制块可以在预制场地内预制，到现场安装，相比于现浇混凝土或砌石等材料施工效率更高，止水效果更佳。

附图说明

图1 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构的结构示意图；

图2本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中混凝土预制块的结构示意图；

图3 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第一预制块的正视图；

图4 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第一预制块的侧视图；

图5 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第一预制块的俯视图；

图6 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第二预制块的正视图；

图7本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第二预制块的侧视图；

图8 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第二预制块的俯视图；

图9 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第三预制块的正视图；

图10本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第三预制块的侧视图；

图11 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第三预制块的俯视图；

图12 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第四预制块的正视图；

图13本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第四预制块的侧视图；

图14 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第四预制块的俯视图；

图15 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第五预制块的正视图；

图16本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第五预制块的侧视图；

图17 本发明一种具有汇水和排水功能的护坡结构中第五预制块的俯视图；

其中标号：1：三维土工网垫；2：黄土层；3：混凝土预制块；31.第一预制块；32.第二预制块；33.第三预制块；34.第四预制块；35.第五预制块；4：植被层；5：排水沟；6：坡脚地梁。

具体实施方式

实施例1

下面结合图1-17进行进一步说明：一种具有汇水和排水功能的护坡结构，包括坡面（即江、河、湖、海的堤防背水侧护坡），黄土层2，植被层4，三维土工网垫1，排水沟5，混凝土预制块3和坡脚地梁6，坡面上铺设有黄土层2，黄土层2内铺设有三维土工网垫1，三维土工网垫1上设有植被层4，黄土层2上设有混凝土预制块3，混凝土预制块3包括集水预制块和若干第五预制块35，集水预制块之间通过第五预制块35相连，第五预制块35呈四边形结构，集水预制块和第五预制块35之间通过卡接方式连接，混凝土预制块3与坡脚地梁6连接，坡脚地梁6与排水沟5连接，集水预制块3包括第一预制块31，第二预制块32，第三预制块33和第四预制块34，第四预制块34上方和下方卡接有若干第一预制块31，第四预制块34左右各设有一个斜向上的凹槽，第四预制板34通过凹槽卡接有第二预制块32和第三预制块33，第二预制块32和第三预制块33呈结构对称设计，第一预制块31，第二预制块32和第三预制块33均呈长方形，第四预制块34呈六边形，第二预制块32，第三预制块33与第五预制块35相互卡接。黄土层2厚度不小于30cm。黄土层2太薄对于植物生长不利。 三维土工网垫1单位质量≥430g/m²，最大抗拉力(纵横)≥3.2kN/m。使得三维土工网垫1能够承受更大的压力。植被层4为狗牙根植被层，狗牙根根系发达，抗冲刷性能较好。

第一预制块31，槽深h，预制块形状为长方形，前端有一凸榫，长度4.5cm，后端有一凹槽，深度5cm，a型预制块通过凸榫与凹槽相互匹配卡接，构成汇排水通道。

第二预制块32和第三预制块33，结构对称，布置于第一预制块31两侧（不连接），起点与第五预制块35连接，终点与第四预制块34连接。第二预制块32和第三预制块33槽深h，形状为长方形，前端及后端为折线布置，通过折线的凸榫与凹槽相互匹配卡接，构成汇排水通道。

第四预制块34，槽深h，预制块形状为六边形结构，两侧分别于第二预制块32和第三预制块33连接，将坡面汇集的水排入排水沟，上部和下部与第一预制块31连接，将堤顶路面的水排入排水沟，连接方式也是通过匹配卡接，构成汇排水通道。

第五预制块35，槽深h，预制块形状为四边形结构，两侧与第二预制块32、第三预制块33连接，形成闭合排水通道，通过折线的凸榫与凹槽相互匹配卡接。

上述具有汇水和排水功能的护坡结构的施工方法，其内容包括：

（1）对汇水结构进行泄水能力计算，进而确定混凝土预制块3的尺寸、并根据实际需要确定所需预制块数量等方案；

（2）混凝土预制块3各个单元采用工厂内提前预制完成；（混凝土预制块3提前在工厂完成预制，通过标准化作业具有质量可控且更稳定的结构，各混凝土预制块3进行装配，施工现场可减少立模湿法作业，不但省时省工，还可以降低工厂的造价成本）

（3）施工时先将三维土工网垫1用主锚钉（Ф6mm钢筋加工成的U型钢钉长20～30cm，宽10cm）、辅锚钉(8号铁丝加工成的 U型铁钉长15～20cm，宽5cm，钉与网紧贴坡面）加以固定，然后在三维土工网垫1上方铺设混凝土预制块3，叠放时，混凝土预制块3之间设垫木；

（4）相邻的混凝土预制块3通过上凸卡扣与下凹自嵌锁槽卡接，利用其重力下坠趋势不易松动；自嵌锁槽卡接后，为加强其抗冲刷能力，预制块之间的嵌锁槽用细石混凝土填筑。（其余部件均按上述结构安装即可，无特别要求）

步骤（1）中，对汇水结构进行汇水能力计算公式如下：，其中，式中Q—需排泄流量（m3/s），坡顶及坡面的设计径流量;v—排水沟内平均流速（m/s）；—排水沟过水面积（m2），排水沟过水面积；n—糙率；i—排水沟纵向坡降；n—糙率；R—水力半径。；b—混凝土预制块的断面底宽（m）；h—混凝土预制块槽深（混凝土预制块的断面水深）。通过假定预制块断面宽度b计算确定混凝土预制块的h以及排水沟过水面积。

混凝土预制块3应具有一定强度、刚度。模板应及时保养和清理，模板拼装时应涂刷脱模油，以便于拆卸。混凝土预制块浇筑时，应加强混凝土振捣，原浆压光二次，以消除气泡和松顶缺陷。混凝土应振捣均匀、密实，并注意以下要求：① 混凝土振捣前应详细交待操作要点，由专人负责。② 混凝土入模后稍作平整再进行振捣，混凝土未振实前，不得加添新混凝土。③振捣器振捣以混凝土不再继续下沉表面不再冒气泡为止。④混凝土预制块浇筑时应保持连续性，混凝土浇筑完毕并抹面后根据气温条件做好洒水养护。混凝土终凝前，不得人为扰动和堆放重物；当混凝土预制块达到规定强度后，在保证块体不变形和棱角完整的情况下拆除侧模，其后6～18h内及时洒水养护，保持混凝土表面湿润；混凝土养护时间不得少于28d。

实施例2

其他均与实施例1相同，除了植被层4为马尼拉植被层。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有汇水和排水功能的护坡结构，其特征在于：包括坡面，黄土层，植被层，三维土工网垫，排水沟，混凝土预制块和坡脚地梁，所述坡面上铺设有黄土层，所述黄土层内铺设有三维土工网垫，所述三维土工网垫上设有植被层，所述黄土层上设有混凝土预制块，所述混凝土预制块包括集水预制块和若干第五预制块，所述集水预制块之间通过第五预制块相连，所述第五预制块呈四边形结构，所述集水预制块和第五预制块之间通过卡接方式连接，所述混凝土预制块与坡脚地梁连接，所述坡脚地梁与排水沟连接。

2.如权利要求1所述的一种具有汇水和排水功能的护坡结构，其特征在于：所述集水预制块包括第一预制块，第二预制块，第三预制块和第四预制块，所述第四预制块上方和下方卡接有若干第一预制块，所述第四预制块左右各设有一个斜向上的凹槽，所述第四预制板通过凹槽卡接有第二预制块和第三预制块，所述第二预制块和第三预制块呈结构对称设计，所述第一预制块，第二预制块和第三预制块均呈长方形，所述第四预制块呈六边形，所述第二预制块，第三预制块与第五预制块相互卡接。

3.如权利要求1所述的背水侧坡面结构，其特征在于：所述黄土层厚度不小于30cm。

4.如权利要求1所述的背水侧坡面结构，其特征在于：所述三维土工网垫单位质量≥430g/m²，最大抗拉力(纵横)≥3.2kN/m。

5.如权利要求1所述的背水侧坡面结构，其特征在于：所述植被层为狗牙根植被层或马尼拉植被层。

6.一种如权利要求1至5任意一项所述的一种具有汇水和排水功能的生态护坡结构的施工方法，其特征在于：

（1）对汇水结构进行泄水能力计算，进而确定混凝土预制块的过水断面面积w及混凝土预制块槽深和混凝土预制块的断面底宽；

（2）将混凝土预制块各个单元在工厂内提前预制完成；

（3）施工时先将三维土工网垫用主锚钉和辅锚钉做成的U型钉进行固定，然后在三维土工网垫上方铺设混凝土预制块，叠放时，混凝土预制块之间设垫木；

（4）相邻的混凝土预制块通过上凸卡扣与下凹自嵌锁槽卡接，利用其重力下坠趋势不易松动。

7.如权利要求6所述的一种具有汇水和排水功能的生态护坡结构的施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中主锚钉为 U型钢钉长20～30cm，宽10cm，辅锚钉为U型铁钉长15～20cm，宽5cm。

8.如权利要求6所述的一种具有汇水和排水功能的生态护坡结构的施工方法，其特征在于：所述步骤（4）优选在卡接后，在预制块之间的嵌锁槽用细石混凝土填筑。

9.如权利要求6所述的一种具有汇水和排水功能的生态护坡结构的施工方法，其特征在于：所述步骤（2）混凝土预制块浇筑时，应加强混凝土振捣，原浆压光二次。