箱體與插板組合型生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于限制性航道的箱體與插板組合型生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，由下到上依次設(shè)置有一級硬質(zhì)護(hù)岸、護(hù)岸平臺和二級柔性護(hù)坡。所述一級硬質(zhì)護(hù)岸為預(yù)制透水鋼筋混凝土箱體與插板的組合型結(jié)構(gòu)，箱體基本形狀為方形空箱，插板為方形板，每兩個相鄰箱體通過插板連接，插板固定于箱體兩側(cè)外壁中部的卡槽內(nèi)。箱體頂高程在常水位以下0.4m至0.6m，插板比箱體高0.8m至1.2m、距箱體迎水立面0.4m至0.6m，在迎水立面形成格柵型消浪結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上部形成透空板式防浪結(jié)構(gòu)。箱頂覆土來種植蘆葦?shù)确雷o(hù)植物，臨水側(cè)澆筑混凝土壓頂來擋土。本實用新型能有效消減船行波、增強近岸水流的多樣性，亦能節(jié)約材料用量、降低工程造價，達(dá)到生態(tài)環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的雙贏。
【專利說明】箱體與插板組合型生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種內(nèi)河航道護(hù)岸的生態(tài)防護(hù)方法，特別是涉及一種適用于限制性航道的箱體與插板組合型生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，屬于內(nèi)河航道整治建筑物建造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在通航河流和人工航道中，為了防止水土流失、船行波沖刷、船舶撞擊等破壞河岸，往往采用石塊、混凝土、鋼筋等高強度材料對航道岸坡進(jìn)行硬化覆蓋。然而，隨著人們對生態(tài)環(huán)境的期望值越來越高，這些硬質(zhì)護(hù)岸割裂了水體與土壤的關(guān)系，水一土一植物一生物之間的物質(zhì)和能量循環(huán)系統(tǒng)被破壞，對生態(tài)環(huán)境造成脅迫；混凝土等灰色硬質(zhì)材料的大量應(yīng)用對河道景觀也造成脅迫。因此，20世紀(jì)80年代以來，德國、瑞士等國提出了“親近自然河流”概念和“自然型護(hù)岸”技術(shù)，利用植物及工程材料，構(gòu)建具有生態(tài)功能的岸坡系統(tǒng)，通過生態(tài)工程的自組織與自我修復(fù)等功能，實現(xiàn)岸坡的抗沖蝕、抵風(fēng)浪、減污染，達(dá)到維持岸坡植物生存環(huán)境、提高岸坡動物和微生物棲息地質(zhì)量、營造健康的航道生態(tài)系統(tǒng)和改善人居環(huán)境等目標(biāo)。
[0003]近年我國在城市河道治理中，引入生態(tài)護(hù)岸技術(shù)并迅速得到發(fā)展，取得了良好的生態(tài)和社會效益。在內(nèi)河航道整治工程中，生態(tài)護(hù)岸技術(shù)也受到重視，但由于航道和城市河道的自然環(huán)境和外部作用相差較大，如限制性航道內(nèi)船行波對岸坡的沖刷作用大，航道生態(tài)護(hù)岸技術(shù)有其自身的要求，國內(nèi)外進(jìn)行了許多生態(tài)護(hù)岸建設(shè)的探索。根據(jù)護(hù)岸結(jié)構(gòu)所采用的材料，目前航道生態(tài)護(hù)岸可歸納為兩大類，一類是適用于水域?qū)掗熐覛夂驕嘏暮哟矠┑鼗蚓徠拢灾参锉Ｗo(hù)為主的植被型生態(tài)護(hù)岸；另一類是用于河寬受限或需要人工處理的岸坡，采用植物與天然或人工材料相結(jié)合的綜合型生態(tài)護(hù)岸，努力在岸坡防護(hù)和生態(tài)保護(hù)之間取得平衡。
[0004]植被型護(hù)岸主要采用根系發(fā)達(dá)的植物和植物材料等對岸坡進(jìn)行固土防護(hù)，例如木樁/樹枝、蘆葦、香根草、棕櫚纖維墊、三維土工網(wǎng)墊、生態(tài)袋等，這類結(jié)構(gòu)的生態(tài)景觀和消減船行波效果較好，但抗沖刷能力和護(hù)岸結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和耐久性較難得到保證。硬質(zhì)護(hù)岸主要由混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等組成，例如仿木樁、板狀、格賓網(wǎng)箱、干砌或漿砌塊石、“蜂巢”擋墻、混凝土連鎖護(hù)面塊等，這類結(jié)構(gòu)的抗沖刷能力較強，易滿足護(hù)岸的整體穩(wěn)定性，但生態(tài)景觀和消減船行波效果較差。硬質(zhì)+植被柔性組合型護(hù)岸一方面利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對岸坡的防護(hù)，增加岸坡的抗沖和防撞能力，另一方面利用植被消減船行波并增強護(hù)岸的生態(tài)景觀，例如箱式綠化擋土墻結(jié)構(gòu)、多孔連續(xù)綠化混凝土、階梯砂管式結(jié)構(gòu)、模袋混凝土結(jié)構(gòu)和透水性預(yù)制混凝土沉箱結(jié)構(gòu)等，在滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時也較好地實現(xiàn)了生態(tài)景觀性。
[0005]為促進(jìn)航道建設(shè)對河流生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、適用新形勢下航道整治工程向生態(tài)環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變的需要，在長江三角洲地區(qū)限制性航道生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計中，考慮當(dāng)?shù)睾降莱Ｋ怀掷m(xù)時間長、水位變幅小的水文特征，采用柔性結(jié)構(gòu)局部取代傳統(tǒng)剛性硬質(zhì)護(hù)岸、降低剛性硬質(zhì)護(hù)岸高度，形成直立式硬質(zhì)結(jié)構(gòu)(一級)+斜坡式柔性結(jié)構(gòu)(二級)的組合型護(hù)岸是主要發(fā)展趨勢，這樣能較好地減小硬質(zhì)護(hù)岸對環(huán)境的脅迫，達(dá)到生態(tài)導(dǎo)向下護(hù)岸的防護(hù)功能(和穩(wěn)定性)與生態(tài)保護(hù)的平衡。正是基于此，可將生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)的橫斷面從下往上分為重防護(hù)區(qū)、親水區(qū)、景觀區(qū)；常水位以下的重防護(hù)區(qū)重點考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性、抗沖刷和防撞擊等功能；常水位以上的親水區(qū)重點考慮護(hù)岸結(jié)構(gòu)的生態(tài)性、兼顧結(jié)構(gòu)的景觀性且便于維護(hù)；通航高水位以上的景觀區(qū)重點考慮生態(tài)岸坡與周邊文化、環(huán)境相協(xié)調(diào)，兼顧結(jié)構(gòu)的抗沖刷、植被耐淹等。
[0006]在保證生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和生態(tài)性的前提下，實現(xiàn)工程的經(jīng)濟性是十分必要的。降低生態(tài)護(hù)岸的造價，重點是降低防護(hù)結(jié)構(gòu)的高度和(或)強度，包括在滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的前提下降低一級硬質(zhì)結(jié)構(gòu)的高度和二級柔性結(jié)構(gòu)的防護(hù)強度，其中關(guān)鍵之一就是減輕作用在護(hù)岸結(jié)構(gòu)上的荷載。對于限制性航道來說，岸坡上作用的主要破壞荷載是船行波，因此生態(tài)護(hù)岸具有一定的消減船行波性能是非常有必要的，而且從護(hù)岸的生態(tài)環(huán)境角度來看，這樣也能增加臨近岸坡水體的水流多樣性，有利于維護(hù)水域生物群落多樣性。而這些恰恰是目前國內(nèi)航道生態(tài)護(hù)岸建設(shè)中尚未引起重視的內(nèi)容。
[0007]本實用新型通過優(yōu)化硬質(zhì)結(jié)構(gòu)的豎向尺度及縱向布置，提出一種既能降低工程造價、又能增強其消浪性能以及近岸水流多樣性的新型生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，在限制性航道生態(tài)護(hù)岸建設(shè)中達(dá)到生態(tài)環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的雙贏。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型針對內(nèi)河限制性航道的特點，通過優(yōu)化硬質(zhì)結(jié)構(gòu)的豎向尺度及縱向布置，提出了一種箱體與插板組合型生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)(詳見附圖)，既能降低工程造價，又能增強其消浪性能以及臨近岸坡水體的水流多樣性。
[0009]本實用新型采取的技術(shù)方案為:一種箱體與插板組合型生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，由下到上依次設(shè)置有一級硬質(zhì)護(hù)岸、護(hù)岸平臺、二級柔性護(hù)坡，其中一級硬質(zhì)護(hù)岸是本實用新型的核心和權(quán)利要求所在。所述一級硬質(zhì)護(hù)岸為預(yù)制透水鋼筋混凝土箱體與插板的組合型結(jié)構(gòu)，箱體基本形狀為方形空箱，插板為方形板，每兩個相鄰箱體通過插板連接，插板兩側(cè)固定于箱體兩側(cè)外壁中部的卡槽內(nèi)，插板比箱體高0.Sm至1.2m，在迎水立面形成箱體與插板間隔布置的格柵型消浪結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上部形成透空板式防浪結(jié)構(gòu)。箱頂覆土來種植蘆葦?shù)确雷o(hù)植物，臨水側(cè)澆筑混凝土壓頂來擋土。所述護(hù)岸平臺上可種植各類喜水或耐水植物，二級柔性護(hù)坡為連接護(hù)岸平臺和地面的生態(tài)型斜坡。
[0010]所述一級硬質(zhì)護(hù)岸易受到水流、船行波的沖刷或者船舶的撞擊，采用預(yù)制透水鋼筋混凝土箱體結(jié)構(gòu)，能夠滿足護(hù)岸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性、抗沖刷和防撞擊等功能。箱體臨水側(cè)和臨土側(cè)設(shè)置透水孔(直徑0.1m至0.2m)，可以強化了護(hù)岸結(jié)構(gòu)的透水性，箱內(nèi)回填塊石或廢棄混凝土塊體，空隙大，可再造濕地環(huán)境，構(gòu)建水一土一植物一生物之間形成的物質(zhì)和能量循環(huán)系統(tǒng)，減少對生態(tài)環(huán)境的影響。采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，可以基本實現(xiàn)工廠化制作和機械化施工，提高施工質(zhì)量和速度，降低工程造價，而且預(yù)制箱體與底板通過鋼筋混凝土可靠連接后，結(jié)構(gòu)整體性亦好。
[0011]作為一種改進(jìn)，所述一級硬質(zhì)護(hù)岸的箱體的頂高程設(shè)置在常水位以下0.4m至
0.6m，且在滿足護(hù)岸穩(wěn)定性的前提下盡量降低箱體高度，這樣既能降低工程造價又能減小對環(huán)境和景觀的脅迫。箱體的高度根據(jù)常水位和底板高程確定，箱體結(jié)構(gòu)迎水立面寬0.8m至1.5m。為增加護(hù)岸結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定性，底板的底部宜設(shè)置防滑凸榫。
[0012]作為一種改進(jìn)，所述一級硬質(zhì)護(hù)岸的相鄰兩個箱體并不直接拼放在一起，而是同通過放置于箱體兩側(cè)外壁卡槽內(nèi)的插板連接，插板擱置在底板上，與底板無需結(jié)構(gòu)連接。插板的頂高程設(shè)置在常水位以上0.4m至0.6m，外立面與箱體迎水立面的距離0.4m至0.6m,插板與箱體的寬度之比約為1:2。這樣形成的立面格柵型消浪結(jié)構(gòu)和上部透空板式防浪結(jié)構(gòu)能有效消減船行波，減小航道內(nèi)的波浪反射以及作用在護(hù)岸上的波浪荷載，并且箱體與插板在空間上凹凸、錯落有致，增強了近岸水流的多樣性和護(hù)岸的景觀性。插板寬度(即箱體間的間距)以及擺放位置主要考慮其形成的立面格柵結(jié)構(gòu)的消浪性能，可通過試驗確定合適的間距以達(dá)到最佳的消浪效果。插板宜為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度在02m至0.3m,以抵抗板后的土壓力以及板前的水流和波浪沖擊。
[0013]作為一種改進(jìn)，所述一級硬質(zhì)護(hù)岸的箱體臨水側(cè)頂部澆筑混凝土壓頂或壓頂與下部箱體整體預(yù)制，壓頂高0.4m至0.6m，壓頂與插板咬合作為擋墻，防止箱頂回填土流失。若插板位置靠前(即格柵深度較小)，壓頂為四方塊體，其長度同箱體長度、其厚度為格柵深度；若插板放置靠后，壓頂可采用“[”型結(jié)構(gòu)。箱頂回填土厚度與壓頂高度一致(即頂高程位于常水位)，以利于種植的植物成活生長。在該水位變動區(qū)，宜選用具有耐水、消浪、護(hù)坡、吸收和吸附水域污染物等功能的蘆葦?shù)韧λ参?，或是適應(yīng)性與景觀效果較好的灌木叢或蔓藤植物，并進(jìn)行合適的搭配以形成多層次生態(tài)群落，構(gòu)建生態(tài)護(hù)岸的生態(tài)性和景觀性。
[0014]有益效果
[0015]本實用新型的箱體與插板組合型結(jié)構(gòu)在迎水立面形成格柵型消浪結(jié)構(gòu)，能夠有效降低航道內(nèi)船行波的反射(根據(jù)試驗研究，格柵寬0.6m、深0.4m時航道內(nèi)船行波的反射率約為0.7~0.8)，有利 于提高航道內(nèi)航行船舶的安全與效率，尤其是在低水位期。其次，箱體與插板組合型結(jié)構(gòu)上部形成透空板式防浪結(jié)構(gòu)，尤其是在高水位時能夠有效消減入射的船行波(根據(jù)試驗研究，板寬0.6m、間距1.2m時船行波的透射率約為0.6^0.7)，從而減小了作用在護(hù)岸平臺和二級柔性護(hù)坡上的荷載，有利于種植各類植被或進(jìn)行生態(tài)防護(hù)。然后，箱體與插板組合型結(jié)構(gòu)在沿航道縱向近岸形成凹凸、高低錯落有致的形態(tài)，增強了近岸水流的多樣性，有利于水生動植物的棲息。因此本實用新型的生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)在保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性同時，更好地實現(xiàn)了其生態(tài)性和景觀性。
[0016]本實用新型的生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)將一級硬質(zhì)護(hù)岸的結(jié)構(gòu)高度降低到常水位以下0.4m至0.6m,既能降低工程造價又能減小對環(huán)境和景觀的脅迫。其次，一級硬質(zhì)護(hù)岸中采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，可以基本實現(xiàn)工廠化制作和機械化施工，提高施工質(zhì)量和速度，降低工程造價。然后，兩個箱體之間采用構(gòu)造簡單的插板連接，相比連續(xù)使用箱體結(jié)構(gòu)大幅降低了鋼筋混凝土用量。通過分析，本實用新型的生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)相比全部采用鋼筋混凝土箱體護(hù)岸結(jié)構(gòu)，其工程造價節(jié)約15%~20%，在增強護(hù)岸結(jié)構(gòu)的生態(tài)環(huán)境效益的同時，亦取得明顯的經(jīng)濟效益，達(dá)到生態(tài)環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的雙贏。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1所示為本實用新型的護(hù)岸結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0018]圖2所示為本實用新型的護(hù)岸結(jié)構(gòu)橫斷面圖。
[0019]圖3所示為本實用新型的一級硬質(zhì)護(hù)岸結(jié)構(gòu)平面圖。[0020]圖4所述為本實用新型的一級硬質(zhì)護(hù)岸結(jié)構(gòu)立面圖。
[0021]I為一級硬質(zhì)護(hù)岸，2為護(hù)岸平臺，3為二級柔性護(hù)坡；
[0022]01為最高通航水位,02為最低通航水位,03為常水位,04為護(hù)岸底板；11為預(yù)制鋼筋混凝土插板，12為現(xiàn)澆混凝土壓頂，13為土工布，14為預(yù)制透水鋼筋混凝土箱體，15為箱內(nèi)回填塊石，16為碎石排水通道，17為錨固鋼筋，18為底板防滑凸榫，19為蘆葦，21為防護(hù)植物，22為回填土，23為錨固壕。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型的護(hù)岸結(jié)構(gòu)斷面形態(tài)為下陡上緩的復(fù)合式結(jié)構(gòu)，由下到上依次設(shè)置有一級硬質(zhì)護(hù)岸1、護(hù)岸平臺2和二級柔性護(hù)坡3。
[0024]一級硬質(zhì)護(hù)岸采用預(yù)制透水鋼筋混凝土箱體與預(yù)制鋼筋混凝土插板的組合型結(jié)構(gòu)，施工過程為:現(xiàn)場清理、障礙物拆除、施工排水一臨時施工圍堰一土方調(diào)配、基坑開挖一基坑排水一混凝土底板澆筑一鋼筋混凝土箱體和插板的預(yù)制、出運和安裝一沉降縫及墻后排水設(shè)施布設(shè)一箱內(nèi)塊石回填一土工布鋪設(shè)一土方回填一混凝土壓頂澆筑一回填土并種植蘆葦?shù)戎参铩?br> [0025]一級硬質(zhì)護(hù)岸墻身及混凝土底板每隔一段(如l(Tl2m)設(shè)一道伸縮縫，縫寬約20mm,內(nèi)嵌灰色聚乙烯板并灌砂漿填充；伸縮縫后沿一級硬質(zhì)護(hù)岸墻身高度貼一層0.6m寬的土工布，其底部延伸至混凝土底板后沿并留不小于Im的富裕長度，以防漏土。預(yù)制箱體擋墻臨土面透水孔的孔后設(shè)置土工布和包裹級配碎石的倒濾層，并布設(shè)碎石排水通道。插板與箱體間的縫隙應(yīng)灌注砂漿填充、插板與混凝土底板接觸處應(yīng)采用砂漿找平(水泥砂漿強度等級均可為M15)。插板后側(cè)鋪設(shè)一道1.6m寬的土工布，兩側(cè)與預(yù)制空箱側(cè)壁搭接寬度均為0.5m，其底部富裕長度不小于lm，以防漏土。
[0026]箱內(nèi)回填塊石或混凝土塊等廢棄材料，填料應(yīng)注意級配。箱體與插板后鋪設(shè)一層碎石和塊石后進(jìn)行水平分層填筑回填土，然后種植蘆葦?shù)认菜蚰退参?，增加護(hù)岸的消浪和生態(tài)景觀效果。利用長三角地區(qū)限制性航道的低水位期(12月-翌年2月)種植蘆葦，易于其生長(此時無需其消浪)，待到高水位時(6-10月份)蘆葦成活后就有固土、消浪、護(hù)坡等作用。
[0027]二級柔性護(hù)坡為連接護(hù)岸平臺和地面的生態(tài)型斜坡，可采用常見的生態(tài)護(hù)坡并種植防護(hù)植物，如加筋麥克墊生態(tài)護(hù)坡。在此不再贅述。
【權(quán)利要求】
1.一種箱體與插板組合型生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，由下到上依次設(shè)置有一級硬質(zhì)護(hù)岸、護(hù)岸平臺和二級柔性護(hù)坡，其特征在于: 所述一級硬質(zhì)護(hù)岸為預(yù)制透水鋼筋混凝土箱體與插板的組合型結(jié)構(gòu)，箱體形狀為方形空箱，插板為方形板，每兩個相鄰箱體通過插板連接，插板固定于箱體兩側(cè)外壁中部的卡槽內(nèi)，插板比箱體高0.Sm至1.2m,在迎水立面形成格柵型消浪結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上部形成透空板式防浪結(jié)構(gòu)； 所述護(hù)岸平臺上可種植各類喜水或耐水植物； 所述二級柔性護(hù)坡為連接護(hù)岸平臺和地面的生態(tài)型斜坡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述一級硬質(zhì)護(hù)岸的箱體的頂高程設(shè)置在常水位以下0.4m至0.6m，插板的頂高程設(shè)置在常水位以上0.4m至0.6m ; 所述箱體結(jié)構(gòu)迎水立面寬0.8m至1.5m，插板與箱體的寬度之比為1:2，插板外立面與箱體迎水立面的距離0.4m至0.6m ; 所述箱體臨水側(cè)頂部澆筑混凝土壓頂或壓頂與下部箱體整體預(yù)制，壓頂高0.4m至0.6m,壓頂與插板咬合作為擋墻，以便箱頂覆土來種植防護(hù)植物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述一級硬質(zhì)護(hù)岸的箱體臨水側(cè)和臨土側(cè)設(shè)置透水孔，其直徑0.1m至0.2m，箱內(nèi)回填塊石或混凝土塊等廢棄材料； 所述箱體與護(hù)岸底板通過鋼筋混凝土可靠連接，插板擱置在護(hù)岸底板上； 所述護(hù)岸底板的底部設(shè)置防滑凸榫，增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
【文檔編號】E02B3/12GK203795372SQ201420085834
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】廖鵬, 丁天平, 陳一梅, 杜圣康, 趙沖, 鄭龍, 李芬, 童世均, 杜烈武 申請人:東南大學(xué), 江蘇省無錫市航道管理處