一种消浪护坡结构.pdf

本实用新型公开了一种消浪护坡结构，属于水利工程技术领域。本实用新型在坝体或堤体迎水坡面上设置一组呈周期性紧密排列的相同的异形块体，所述异形块体的形状为由一个底面为长方形的直四棱柱切削掉一个底面为直角三角形的直三棱柱后所得到的部分，所述直三棱柱的一个底面的一条直角边为所述直四棱柱的一条底边，且所述直三棱柱该底面的另一条直角边为所述直四棱柱的另一条底边的一部分，所述直三棱柱的高度不大于所述直四棱柱的高度的二分之一；所述直四棱柱未被切削的两个侧面中，其一条边与所切削掉的直三棱柱的一个侧棱部分重叠的那个侧面朝向所述阻滑齿墙方向。本实用新型具有消浪效果好、施工方便的优点。

权利要求书
1.  一种消浪护坡结构，包括沿坝体或堤体迎水坡面底部通长砌筑的阻滑齿墙，以及设置于坝体或堤体迎水坡面上的结构面层，其特征在于，所述结构面层由一组在坝体或堤体迎水坡面上呈周期性紧密排列的相同的异形块体构成，所述异形块体的形状为由一个底面为长方形的直四棱柱切削掉一个底面为直角三角形的直三棱柱后所得到的部分，所述直三棱柱的一个底面的一条直角边为所述直四棱柱的一条底边，且所述直三棱柱该底面的另一条直角边为所述直四棱柱的另一条底边的一部分，所述直三棱柱的高度不大于所述直四棱柱的高度的二分之一；所述直四棱柱未被切削的两个侧面中，其一条边与所切削掉的直三棱柱的一个侧棱部分重叠的那个侧面朝向所述阻滑齿墙方向。

2.  如权利要求1所述消浪护坡结构，其特征在于，所述直三棱柱该底面的另一条直角边为所述直四棱柱的另一条底边的一部分，具体是指所述直三棱柱该底面的另一条直角边长度略大于所述直四棱柱的另一条底边长度的一半。

3.  如权利要求1所述消浪护坡结构，其特征在于，在坝体或堤体坡面的坡度方向上相邻的异形块体在水平方向错位排列。

4.  如权利要求1所述消浪护坡结构，其特征在于，所述异形块体的材质为水工混凝土。

5.  如权利要求1所述消浪护坡结构，其特征在于，所述阻滑齿墙的材质为水工混凝土。

6.  如权利要求1～5任一项所述消浪护坡结构，其特征在于，坝体或堤体坡面与所述结构面层之间由下至上还依次设置有砂子垫层和碎石垫层。

7.  如权利要求6所述消浪护坡结构，其特征在于，所述砂子垫层的材质为粗砂。

8.  如权利要求6所述消浪护坡结构，其特征在于，所述砂子垫层和碎石垫层的厚度均为10～15cm。

说明书一种消浪护坡结构
技术领域
本实用新型涉及一种护坡结构，尤其涉及一种能够减弱波浪冲刷和降低浪头高度的 消浪护坡结构，属于水利工程技术领域。
背景技术
为防止边坡受冲刷，在坡面上所做的各种铺砌和栽植统称为护坡，即所谓的植物护 坡和工程护坡。修建护坡要根据具体使用环境和功能要求来选择合适的护面方式。工程 防护主要有，浆砌片石防护、浆砌格栅拱架防护、挂网喷射混凝土防护、土工格室植草 防护、喷混凝土防护等几种技术工艺，主要是用于防止堤岸坡面因冲刷造成泥土流失。 而对于土石坝、堤防等水工建筑物中的水位变动或波浪冲击强的区域，所修建的护坡结 构不仅要能够防止泥土冲刷流失，还要起到防波消浪的作用。而当前常用的护坡技术如 土工网垫草皮护坡、蜂巢式网格植草护坡要么偏注重于防止泥土冲刷，而对防波消浪考 虑不足，不能有效阻止浪头高度，或者如石笼护坡，放置四脚空心方块、扭工字块体等 各种异型块体未能将护坡与消浪有机结合，增加了工程量，而且护坡结构还存在结构体 系薄弱，耐用性差，有的施工过程略显复杂等问题。作为防波堤、护岸工程的一个重要 组成部分，护面块体的设计、选择等是防波护岸结构设计的重要环节，直接关系到防波 护岸工程的安全、堤身断面的大小、堤顶高低等。因此需要研究稳定性好、反射小、爬 高低和切实可行的护面块体以满足堤坝的使用要求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，解决斜坡式堤坝坡面护面 块体消浪性能较差，施工复杂，使用寿命短等问题，提供一种消浪护坡结构，利用异形 块体形成的规律性错位和凹陷增大了坡面的粗糙程度，能够消耗波浪携带的能量，降低 波浪爬高，减小波浪对坝面或堤面的冲击。
本实用新型的消浪护坡结构，包括沿坝体或堤体迎水坡面底部通长砌筑的阻滑齿 墙，以及设置于坝体或堤体迎水坡面上的结构面层，所述结构面层由一组在坝体或堤体 迎水坡面上呈周期性紧密排列的相同的异形块体构成，所述异形块体的形状为由一个底 面为长方形的直四棱柱切削掉一个底面为直角三角形的直三棱柱后所得到的部分，所述 直三棱柱的一个底面的一条直角边为所述直四棱柱的一条底边，且所述直三棱柱该底面 的另一条直角边为所述直四棱柱的另一条底边的一部分，所述直三棱柱的高度不大于所 述直四棱柱的高度的二分之一；所述直四棱柱未被切削的两个侧面中，其一条边与所切 削掉的直三棱柱的一个侧棱部分重叠的那个侧面朝向所述阻滑齿墙方向。
优选地，所述直三棱柱该底面的另一条直角边为所述直四棱柱的另一条底边的一部 分，具体是指所述直三棱柱该底面的另一条直角边长度略大于所述直四棱柱的另一条底 边长度的一半。
优选地，在坝体或堤体坡面的坡度方向上相邻的异形块体在水平方向错位排列。
所述异形块体的材质优选水工混凝土，所述阻滑齿墙的材质优选水工混凝土。
作为本实用新型的进一步改进方案，坝体或堤体坡面与所述结构面层之间由下至上 还依次设置有砂子垫层和碎石垫层；所述砂子垫层的材质优选粗砂。
优选地，所述砂子垫层和碎石垫层的厚度均为10～15cm。
如上改进技术方案所述消浪护坡结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤A、预先制备工程所需的异形块体；
步骤B、沿坝体或堤体迎水坡面底部通长砌筑阻滑齿墙；
步骤C、在坝体或堤体迎水坡面上依次铺设砂子垫层和碎石垫层；
步骤D、在碎石垫层上排布所述异形块体，使得所述异形块体在坝体或堤体迎水坡面上 呈周期性紧密排列。
相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
异形块体自重压紧，整体稳定性好，使用寿命长；利用异形块体形成的规律性错位 和凹陷增大了坡面的粗糙程度，能够消耗波浪携带的能量，降低波浪爬高，减小波浪对 坝面或堤面的冲击；异形块体可在工厂预制，现场施工操作简单易行。
附图说明
图1为本实用新型消浪护坡结构一个优选实施例的纵向剖面示意图；
图2为异形块体的结构示意图；
图3为本实用新型消浪护坡结构一个优选实施例的结构面层的结构示意图；
图4为本实用新型消浪护坡结构一个优选实施例中坝体或堤体坡面的坡度方向上 相邻的两个异形块体的排列示意图。
图中各标号含义如下：
1为结构面层，2为碎石垫层，3为砂子垫层，4为阻滑齿墙，11为异形块体。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：
本实用新型的思路是在坝体或堤体迎水坡面上设置一组呈周期性紧密排列的相同 的异形块体，所述异形块体的形状为由一个底面为长方形的直四棱柱切削掉一个底面为 直角三角形的直三棱柱后所得到的部分，所述直三棱柱的一个底面的一条直角边为所述 直四棱柱的一条底边，且所述直三棱柱该底面的另一条直角边为所述直四棱柱的另一条 底边的一部分，所述直三棱柱的高度不大于所述直四棱柱的高度的二分之一；所述直四 棱柱未被切削的两个侧面中，其一条边与所切削掉的直三棱柱的一个侧棱部分重叠的那 个侧面朝向所述阻滑齿墙方向。本实用新型利用周期性密集排列的异形块体所形成的规 律性错位和凹陷增大了坡面的粗糙程度，能够消耗波浪携带的能量，降低波浪爬高，减 小波浪对坝面或堤面的冲击。
为了便于公众理解本实用新型技术方案，下面以本实用新型的一个优选实施例来进 行详细说明。
图1为本优选实施例中消浪护坡结构的纵向剖面示意图。如图1所示，在坝体或堤 体迎水坡面(假设其坡度为1：m)自上而下依次铺设有结构面层1、碎石垫层2、砂子 垫层3，碎石垫层2和砂子垫层3的厚度均优选为10～15cm，砂子垫层3所用材质优 选为粗砂。为了阻止护坡向下滑动，沿坝体或堤体迎水坡面底部设置有通长砌筑的阻滑 齿墙4，优选地，阻滑齿墙4进行了抗倾覆设计。
本实用新型的结构面层1由一组在坡面上周期性紧密排列的相同的异形块体构成， 单个异形块体的结构如图2所示，其整体形状为由一个底面为长方形的直四棱柱(如图 2所示，其底面的两个边长分别为L、t，其侧棱长度为b)切削掉一个底面为直角三角 形的直三棱柱后所得到的部分，所述直三棱柱的一个底面的一条直角边为所述直四棱柱 的一条底边(即该直角边的长度为L)，且所述直三棱柱该底面的另一条直角边(其长 度为t1)为所述直四棱柱的另一条底边(其长度为t)的一部分，当t1略大于t的一半 时，消浪效果最佳；所述直三棱柱的高度(即其侧棱长度)b1小于或等于所述直四棱柱 的高度(即其侧棱长度)b的二分之一。所述直四棱柱未被切削的两个侧面中，其一条 边与所切削掉的直三棱柱的一个侧棱部分重叠的那个侧面(即图2中左侧边长分别为t 和b的一面)朝向阻滑齿墙4方向。为了描述的方便，后续将异形块体中所切削掉的直 三棱柱部分称之为缺口，结构面层1中的每个异形块体的缺口均朝上放置。
结构面层1中的异形块体只要周期性紧密排列，则该护坡结构均可实现较好的消浪 效果。经实验发现，当采用如图3所示的排列方式时，消浪效果最佳。如图3所示，结 构面层1包括沿堤坝轴线方向紧密排列的多排异形块体11(图中黑色小方块表示单个 异形块体11表面的无缺口部分，白色小方块表示单个异形块体11表面的缺口部分)， 每一排中相邻的异形块体11首尾相接(即一个异形块体带缺口的一侧与另一个异形块 体不带缺口的一侧相接)紧密排列。相邻两排中相邻的异形块体(即在坝体或堤体坡面 的坡度方向上相邻的异形块体)在水平方向错位排列，如图4所示。
异形块体11和阻滑齿墙4的材质可采用石料、混凝土等现有材料，考虑到施工便 利性及防水性，两者的材质均优选水工混凝土。
异形块体11的尺寸和质量参数可根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)中 附录A波浪和护坡计算有关公式得到，例如，当坝坡坡度m＝2～5时，
t = 0.07 η h p L m L 3 ρ w ρ c - ρ w m 2 + 1 m ]]>
式中：η—系数，对装配式护面板取1.1；
hp—累积频率为1％的波高(m)；
L—异形块体沿坝坡向长度(m)；
Lm—平均波长(m)；
ρw—水的密度，取1.0t/m3；
ρc—异形块体的密度，混凝土取2.4t/m3；
m—坝坡坡度，见图1标注。
每个异形块体质量可按下式计算：
G = ρ c h s 3 k ( Gs - 1 ) 3 m ]]>
式中：G—异形块体质量；
ρc—异形块体的密度；
hs—有效波高，m；
k—系数，可取为4.37；
Gs—异形块体比重；
m—坝坡坡度，见图1标注。
长度b和长度L即可根据厚度t和质量G及模具换算确定。
上述消浪护坡结构的修建包括以下过程：
第一、根据要求设计施工图纸，对堤坝进行放坡，使其满足坡度要求，并对坡面做 夯实处理；
第二、根据工程量预估需要的异形块体11数量，在工厂内预制异形块体11，待养 护至满足强度要求后运至工程现场；
第三、在堤坝迎水面底部开沟，浇筑混凝土形成阻滑齿墙4；
第四、铺设砂子垫层3和碎石垫层2；
第五、铺设垫层同时排列异形块体11，具有不规则缺口的一侧向上，规则平整面 向下压紧碎石垫层2，同排异形块体11首尾紧密排列，相邻排异形块体11在水平方向 错位排列，形成结构面层1，铺设时排列应整齐、平顺、紧密，并且与坡面及相邻砌体 衔接密贴、稳固、整体协调一致，在铺设过程中应采用橡皮锤击打；
第六、进行工程质量检查，避免出现明显空隙。