TWI434979B - 保護裝置及其安裝方法 - Google Patents

Description

保護裝置及其安裝方法

本發明係關於一種保護裝置及其安裝方法，特別關於一種保護裝置及其安裝方法。

由於台灣的自然環境條件惡劣，加上因全球暖化造成的氣候異常，因此，天然災害頻頻發生，尤其是偏遠的山區，颱風季節時常因大雨造成水災及土石流等天然災害的發生。當水災及土石流發生時，因溪河的洪水暴漲，而洪水中常夾帶大量的石頭(其中包含直徑大於30公分以上的巨石)。然而，當洪水夾帶巨石流經人造的水工結構物，例如攔河堰、水壩之溢洪道堰面、或堤防護岸坡面，巨石會因洪水的加速或本身重力加速度作用而快速地撞擊水工結構，進而造成水工結構物的損壞。

請參照圖1所示，其為一種水工結構物1的損壞示意圖。其中，箭頭方向A為水流方向。由圖1可看出，水工結構物1之傾斜表面2因水流夾帶巨石撞擊而產生脆性破裂，進而造成表面2之水泥剝落的現象。

目前國內外對水工結構物之傾斜表面的保護大都直接在水工結構物的傾斜表面鋪上高強度混凝土、或纖維混凝土，或鋼板等，以保護水工結構物。然而，由Annual Book of ASTM C779-00之「Standard Test Method for Abrasion Resistance of Horizontal Concrete Surfaces，Vol.04.02,2000」的報告中可發現，抑制水工結構物傾斜表面的磨損、破裂僅適用於水流中夾帶直徑≦2.54公分之礫石時才有保護效果。換言之 ，無論是表面鋪設高強度混凝土，或鋪設纖維混凝土，均無法有效防止水工結構物表面之脆性破裂及水泥剝落現象的發生，而且，水泥剝落的現象隨混凝土的強度增加而有加劇的傾向。另外，直接在水工結構物的傾斜表面鋪設鋼板，鋼板也會於焊接處發生脆性破裂或因隆起造成脫落等現象。

因此，如何提供一種水工結構物的保護裝置及其安裝方法，具有可消減洪水夾帶巨石對水工結構物之撞擊力，進而可保護水工結構物，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種具有可消減洪水夾帶巨石對水工結構物之撞擊力，進而可保護水工結構物之保護裝置及其安裝方法。

為達上述目的，依據本發明之一種保護裝置係應用於保護一水工結構物，保護裝置包括一保護結構、一承受結構以及一防護材料。保護結構具有複數保護元件及複數第一緩衝元件，該等第一緩衝元件呈二維陣列排列設置於水工結構物之一表面，該等保護元件對應設置於該等第一緩衝元件之上。承受結構具有複數金屬元件及複數束縛元件對應設置於該等保護元件彼此銜接處及其周緣。防護材料具有複數防護元件分別對應設置於各保護元件之一側，並覆蓋該等束縛元件。

在本發明之一實施例中，各第一緩衝元件對應設置於各保護元件與水工結構物之表面之間。

在本發明之一實施例中，各保護元件的形狀實質上與對應的各第一緩衝元件相同。

在本發明之一實施例中，該等金屬元件分別藉由該等束縛元件連接於該等保護元件彼此的銜接處及其周緣。

在本發明之一實施例中，該等保護元件及該等金屬元件分別藉由該等束縛元件固接於水工結構物。

為達上述目的，依據本發明之一種保護裝置的安裝方法，包括以下步驟：將複數保護元件及複數緩衝元件分別對應疊設，並呈二維陣列排列設置於一水工結構物之一表面；將複數金屬元件對應設置於該等保護元件彼此銜接處及其周緣；以及分別利用複數束縛元件將該等金屬元件、該等保護元件及該等緩衝元件固接於水工結構物。

在本發明之一實施例中，保護裝置的安裝方法更包括將一防護材料之複數防護元件分別對應設置於各保護元件之一側，並覆蓋該等束縛元件。

承上所述，因依據本發明之一種保護裝置具有複數保護元件及複數第一緩衝元件呈二維陣列排列設置於水工結構物之表面，且透過束縛元件將複數金屬元件對應設置於該等保護元件彼此銜接處及其周緣。藉此，可保護水工結構物之傾斜表面免於被洪水夾帶的巨石直接撞擊而造成脆性破裂，甚至混凝土剝落的現象。另外，再藉由複數防護元件分別對應設置於各保護元件之一側，並覆蓋該等束縛元件，使洪水夾帶的巨石不會直接撞擊束縛元件、金屬元件及保護元件。因此，本發明之保護裝置及其安裝方法具有可消減洪水夾帶巨石對水工結構物之撞擊力，進而可保護水工結構物之傾斜表面，使其不產生脆性破壞而造成混凝土發生裂損或磨耗等損壞現象。

1、4‧‧‧水工結構物

11、2‧‧‧表面

3‧‧‧保護裝置

31‧‧‧保護結構

311‧‧‧保護元件

312‧‧‧第一緩衝元件

32‧‧‧承受結構

321‧‧‧金屬元件

322‧‧‧束縛元件

323‧‧‧第二緩衝元件

33‧‧‧防護材料

331‧‧‧防護元件

41‧‧‧表面

42‧‧‧側壁

A、B‧‧‧方向

S01~S04‧‧‧步驟

圖1為一種水工結構物的損壞示意圖；圖2及圖3分別為本發明較佳實施例之一種保護裝置的設置示意圖及局部分解示意圖；圖4為本發明較佳實施例之保護裝置的安裝示意圖；以及 圖5及圖6分別為本發明較佳實施例之保護裝置的完工剖視圖；圖7為本發明較佳實施例之保護裝置的安裝方法。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種保護裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參照圖2及圖3所示，其分別為本發明較佳實施例之一種保護裝置3的設置示意圖及局部分解示意圖。保護裝置3包括一保護結構31、一承受結構32以及一防護材料33。保護裝置3係可應用於保護一水工結構物4，而水工結構物4例如可為一攔河堰、水壩之溢洪道堰面、或堤防護岸坡面。其中，水工結構物4具有一傾斜表面41，而保護裝置3係鋪設於傾斜表面41之上，以保護表面41免於因外力直接撞擊而產生脆性破裂，進而造成混凝土剝落的現象。

另外，為了清楚說明，圖2之水工結構物4只顯示一側壁42，另一側壁並未顯示。真實情況下，水工結構物4一般具有二側壁。此外，圖2並未顯示防護材料33，而圖3只顯示局部的保護裝置3的分解圖。

保護結構31具有複數保護元件311及複數第一緩衝元件312，第一緩衝元件312呈二維陣列排列設置於水工結構物4之表面41，該等保護元件311對應設置於該等第一緩衝元件312之上。換言之，本實施例之保護結構31具有的第一緩衝元件312係以二維陣列排列方式設置於水工結構物4之傾斜表面41上，且第一緩衝元件312完全覆蓋水工結構物4之傾斜表面41。因為保護元件311係對應設置於第一緩衝元件312，使得保護元件311亦以二維陣列排列方式完全覆蓋於水工結構物4之上。另外，各第一緩衝元件312係對應疊設於各保護元件311與水工結構物4之傾斜表面41之間。

保護元件311與對應的第一緩衝元件312的形狀分別為可四方形，例如可為矩形或正方形，而較佳者為正方形。另外，保護元件311的形狀實質上係與對應的第一緩衝元件312相同。其中，保護元件311的材質包含金屬或合金。保護元件311例如可為鋼板、工程陶瓷板、工程樹膠板等高強度、耐磨、耐腐蝕材料的製品。另外，第一緩衝元件312例如可為橡膠、瀝青阻尼板、環氧塑脂板或其他高阻尼、耐震材料的製品。其中，第一緩衝元件312具有消能的作用，並藉由熱熔及高壓方式或膠黏方式使其黏合於保護元件311之下方，使兩者成為水工結構物4之一保護體。

承受結構32具有複數金屬元件321及複數束縛元件322，金屬元件321及束縛元件322對應設置於保護元件311彼此銜接處及其周緣。換言之，在本實施例中，因保護元件311係呈二維陣列排列方式覆蓋於水工結構物4之上，因此，如圖2、圖3所示，兩保護元件311之間的銜接處分別對應設置有金屬元件321及束縛元件322。另外，除了兩保護元件311之間的銜接處之外，保護元件311的周緣亦設置金屬元件321及束縛元件322。換言之，若保護元件311的旁邊未再設置其它的保護元件(例如已到傾斜表面41與側壁42之交接處，或到達傾斜表面41之最高處或最低處時)，則其側邊亦需設置金屬元件321及束縛元件322加以固定。在此再說明的是，兩保護元件311之間的銜接處係共用一只金屬元件321，而保護元件311的側邊若沒有另一保護元件311，則該側邊亦對應設置一只金屬元件321。

請參照圖4至圖6所示，以說明本發明較佳實施例之保護裝置3的安裝及使用狀況。其中，圖4為本發明較佳實施例之保護裝置安裝於水工結構物的安裝示意圖，圖5及圖6分別為保護裝置3之完工剖視圖。其中，圖5及圖6的箭頭方向B為水流的流動方向。

請同時參照圖4及圖5所示，金屬元件321分別藉由束縛元件322連接於保護 元件311彼此的銜接處及其周緣。另外，保護元件311及金屬元件321係分別藉由束縛元件322固接於水工結構物4。固接的方式例如可為直接鎖合，或者以植筋膠將束縛元件322固接於水工結構物4之孔洞內，再將金屬元件321鎖合於束縛元件322。於此，並不限制其固接方式。

承受結構32更可具有複數第二緩衝元件323，第二緩衝元件323分別夾設於保護元件311與金屬元件321之間。換言之，各金屬元件321之下方設置一第二緩衝元件323。第二緩衝元件323具有消能作用，使剛性的保護元件311與金屬元件321不直接接觸而磨損。因此，藉由束縛元件322依序將金屬元件321、第二緩衝元件323、保護元件311及第一緩衝元件312固接於水工結構物4，使金屬元件321、束縛元件322及第二緩衝元件323成為一承力體，以承受例如洪水及巨石的撞擊力量。

其中，金屬元件321的材質包含金屬或合金。金屬元件321例如可為H型鋼、I型鋼或其他高強度基本長形構件。束縛元件322例如可為喜得釘、螺釘、錨釘、或螺栓或其他能夠有效束縛金屬元件321之構件。於此，係以金屬元件321為I型鋼，而束縛元件322為螺釘為例，然並不以此為限。而第二緩衝元件323例如可為橡膠、瀝青阻尼片、環氧樹脂片等高阻尼、耐震材料的製品。

另外，請同時參照圖5及圖6所示，防護材料33具有複數防護元件331分別對應設置於各保護元件311之一側，並覆蓋該等束縛元件322。換言之，因水工結構物4之表面41為一斜面，故防護元件331將因重力的作用而往低處移動，並位於各保護元件311較低的一側。另外，防護元件331將被金屬元件321所阻擋而覆蓋該等束縛元件322、部分金屬元件321及部分保護元件311，以保護束縛元件322及金屬元件321，避免束縛元件322及金屬元件321直接被水流帶來的巨石撞擊而破壞。其中，防護元件331例如可包含石 材、廢輪胎等具緩衝撞擊力量之材料。本實施例以防護材料33為鵝卵石為例，然其非限制性。

接著，請同時參照圖4及圖7所示，以請說明本發明較佳實施例之保護裝置3的安裝方法。其中，圖7為本發明較佳實施例之保護裝置3的安裝流程圖。

保護裝置3的安裝方法包括步驟S01至S04。

步驟S01：將複數保護元件311及複數緩衝元件312分別對應疊設，並呈二維陣列排列設置於一水工結構物4之一表面411。

步驟S02：將複數金屬元件321對應設置於該等保護元件311彼此銜接處及其周緣。

步驟S03：分別利用複數束縛元件322將該等金屬元件321、該等保護元件311及該等緩衝元件312、323固接於水工結構物4。

步驟S04：將一防護材料33之複數防護元件331分別對應設置於各保護元件311之一側，並覆蓋該等束縛元件322。

保護裝置3之元件設置及其連結關係已於上述實施例中詳細說明，於此不再贅述。

綜上所述，因依據本發明之一種保護裝置具有複數保護元件及複數第一緩衝元件呈二維陣列排列設置於水工結構物之表面，且透過束縛元件將複數金屬元件對應設置於該等保護元件彼此銜接處及其周緣。藉此，可保護水工結構物之傾斜表面免於被洪水夾帶的巨石直接撞擊而造成脆性破裂，甚至混凝土剝落的現象。另外，再藉由複數防護元件分別對應設置於各保護元件之一側，並覆蓋該等束縛元件，使洪水夾帶的巨石不會直接撞擊束縛元件、金屬元件及保護元件。因此，本發明之保護裝置及其安裝方法具有 可消減洪水夾帶巨石對水工結構物之撞擊力，進而可保護水工結構物之傾斜表面，使其不產生脆性破裂而造成混凝土發生裂損或磨耗等損壞現象。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

3‧‧‧保護裝置

31‧‧‧保護結構

311‧‧‧保護元件

312‧‧‧第一緩衝元件

32‧‧‧承受結構

321‧‧‧金屬元件

322‧‧‧束縛元件

323‧‧‧第二緩衝元件

33‧‧‧防護材料

331‧‧‧防護元件

Claims (10)

1. 一種保護裝置，係應用於保護一溢洪道堰面，該保護裝置包括：一保護結構，具有複數保護元件及複數第一緩衝元件，該等第一緩衝元件呈二維陣列排列設置於該溢洪道堰面之一表面，該等保護元件對應設置於該等第一緩衝元件之上，該等第一緩衝元件結合於該等保護元件之下方而成為一保護體，該等第一緩衝元件為橡膠或其他高阻尼耐震材料製品，該等保護元件為鋼鈑或其他高強度耐磨蝕材料製品；一承受結構，具有複數金屬元件及複數束縛元件且對應設置於該等保護元件彼此銜接處及其周緣以使該保護結構固接於該溢洪道堰面之該表面上；以及一防護材料，具有複數防護元件且分別對應設置於各該保護元件之一側，並覆蓋該等束縛元件以保護該束縛元件及該金屬元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之保護裝置，其中該等第一緩衝元件藉由熱熔、高壓或膠黏方式黏合於該等保護元件之下方。
3. 如申請專利範圍第2項所述之保護裝置，其中各該保護元件的形狀實質上與對應的各該第一緩衝元件相同。
4. 如申請專利範圍第2項所述之保護裝置，其中該等保護元件與該等金屬元件的材質分別包含金屬或合金。
5. 如申請專利範圍第2項所述之保護裝置，其中該等金屬元件分別藉由該等束縛元件連接於該等保護元件彼此的銜接處及其周緣，該等保護元件及該等金屬元件分別藉由該等束縛元件固接於該溢洪道堰面。
6. 如申請專利範圍第2項所述之保護裝置，其中該承受結構更具有複數第二緩衝元件，該等第二緩衝元件分別夾設於該保護元件與該金屬元件之間 ，該等第二緩衝元件為橡膠或其他高阻尼耐震材料製品。
7. 如申請專利範圍第6項所述之保護裝置，其中該等束縛元件分別係為喜得釘、螺釘、錨釘或螺栓。
8. 如申請專利範圍第6項所述之保護裝置，其中該等防護元件分別包含石材。
9. 一種保護裝置的安裝方法，包括以下步驟：將複數保護元件及複數緩衝元件分別對應疊設結合成為一保護體，該數第一緩衝元件並呈二維陣列排列設置於一溢洪道堰面之一表面，該等第一緩衝元件為橡膠或其他高阻尼耐震材料製品，該等保護元件為鋼鈑或其他高強度耐磨蝕材料製品；將複數金屬元件對應設置於該等保護元件彼此銜接處及其周緣；以及分別利用複數束縛元件將該等金屬元件、該等保護元件及該等緩衝元件固接於該溢洪道堰面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之安裝方法，更包括：將一防護材料之複數防護元件分別對應設置於各該保護元件之一側，並覆蓋該等束縛元件以保護該束縛元件及該金屬元件。