一种珊瑚岛礁防浪墙结构及其施工方法

本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及一种珊瑚岛礁防浪墙结构及其施工方法。

背景技术：

近年来，我国南海区域的珊瑚岛礁在很大的程度上遭到了破坏，风蚀和海蚀造成的沙土流失使珊瑚岛礁的海拔在逐渐降低，海岸线退化，整个岛屿面积也在逐渐缩小。对于海浪造成的侵蚀这一方面，可通过建设防浪墙的形式予以缓解。其中防浪墙是一种为防止波浪翻越坝顶而设置在坝顶上游侧的挡水墙，可以起到防洪、防浪、阻水的效果，有效减少海浪对岸堤的冲刷与侵蚀

对于在小岛礁上的施工情况，由于其下部承载力不稳定的原因，大型器械在小岛礁难以展开，且小岛礁距离陆地较远，海砂等材料的运输也较为不便；虽其周围大量存在珊瑚砂可作为骨料进行混凝土浇筑，但珊瑚砂具有多空隙的特点，海水容易渗入，内部钢筋会产生腐蚀的现象。在海洋这一强腐蚀性环境中，对于选择何种防浪墙的材料，选择防浪墙进的施工方案，如何增强防浪墙的耐久性能是一些列重要的问题。

在现有的专利中，专利号2020102162538公开了一种消能珊瑚岛礁防浪墙结构，提高了墙体整体结构稳定，具有挡水效果，布置可降低堤坝坝顶高度，专利号2018220260787公开了一种新型坝顶景观珊瑚岛礁防浪墙结构，具有适应环境且美观的效果，但是这两种均是岸堤的防浪墙，在珊瑚岛礁方面的应用功能目前还较少，并且，在小珊瑚岛上施工不便的问题也没有较好的处理方式，此外，面对海水的强腐蚀性以及海浪冲击荷载的不确定性，如何增强防浪墙的耐久性能成了当下一个主要的研究问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种珊瑚岛礁防浪墙结构。

本发明第二方面实施例提供一种珊瑚岛礁防浪墙结构的施工方法。

根据本发明的第一方面实施例，提供一种珊瑚岛礁防浪墙结构，包括：防浪墙以及嵌入式基础，所述防浪墙包括墙体，所述墙体左侧设置为迎水面，所述墙体右侧设置为垂面，所述墙体包括由下至上依次连接的梯形部、弧形部以及矩形部，所述梯形部的斜边坡度与所述弧形部的弧形面切线的斜率相同，所述梯形部的斜面和所述弧形部的弧形面形成迎水面；所述嵌入式基础连接设置在所述梯形部的底部。

有益效果：此珊瑚岛礁防浪墙结构，包括：防浪墙以及嵌入式基础，防浪墙包括墙体，墙体左侧设置为迎水面，墙体右侧设置为垂面，墙体包括由下至上依次连接的梯形部、弧形部以及矩形部，梯形部的斜边坡度与弧形部的弧形面切线的斜率相同，梯形部的斜面和弧形部的弧形面形成迎水面，嵌入式基础连接设置在梯形部的底部，此珊瑚岛礁防浪墙结构应用在岛礁的防护施工，腔体包括由下至上依次连接的梯形部、弧形部以及矩形部，增强在海浪冲击下的稳定性能，梯形部的斜边坡度与弧形部的弧形面切线斜率相同，增大其抗侧移能力。

根据本发明第一方面实施例所述的珊瑚岛礁防浪墙结构，所述防浪墙的数量为多个，相邻所述防浪墙可拆卸连接。

根据本发明第一方面实施例所述的珊瑚岛礁防浪墙结构，所述墙体的前端面设置有预留孔洞，所述墙体的后端面设置有连接筋，相邻所述防浪墙通过连接筋和预留孔洞连接。

根据本发明第一方面实施例所述的珊瑚岛礁防浪墙结构，所述梯形部的底部设置有凹棱台，所述嵌入式基础顶部设置有凸棱台，所述凸棱台与所述凹棱台镶嵌连接。

根据本发明的第二方面实施例，提供一种珊瑚岛礁防浪墙结构的施工方法，包括以下步骤：

s1：在大型岛礁上，制作模具，布置箍筋，在一个整体模具中浇筑珊瑚砂混凝土预制防浪墙，制作嵌入式基础，所述防浪墙的高度为h，所述矩形部的高度为c，所述弧形部的半径为r，所述梯形部的角度为θ；

s2：防浪墙制备完成并进行养护后，运输至小型岛礁进行组装，安装嵌入式基础，然后将防浪墙安装在所述嵌入式基础上，并通过胶凝材料进行连接。

此珊瑚岛礁防浪墙结构的施工方法，通过在大型岛礁上，预制防浪墙，然后运输至小型岛礁组装，并通过胶凝材料进行连接，即可投入使用，解决了小型岛礁施工不便的影响，整个过程快速，高效，并采用珊瑚礁砂混凝土，很大程度上减少了材料的运输成本。

根据本发明第二方面实施例所述的珊瑚岛礁防浪墙结构的施工方法，在步骤s1中，根据海浪在岛礁部分的越浪量：

其中，k为护面结构影响数，hs为堤脚处入射波浪的有效高；tp为防浪墙墙脚处入射波浪的谱峰周期；hc为假设静水位至防浪墙顶的垂直高度；m为海堤前坡坡度的余切值；d为海堤堤脚处水深；b为坡肩宽度；a、b为与m有关的经验系数，通过计算多个hc对应得到相应的q值，在q值较小的情况下，根据hc≥c+r(1+cosθ)、c>10cm，确定出hc和c，c的取值根据钢筋所需保护层厚度取下限，此时h＝hc+(b-a+rsinθ)sinθ。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为本发明实施例防浪墙主视图断面结构示意图；

图2为本发明实施例防浪墙侧视图断面结构示意图；

图3为本发明实施例嵌入式基础结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图3，一种珊瑚岛礁防浪墙结构，包括：防浪墙100以及嵌入式基础200，防浪墙100包括墙体110，墙体110左侧设置为迎水面，墙体110右侧设置为垂面，墙体110包括由下至上依次连接的梯形部111、弧形部112以及矩形部113，梯形部111的斜边坡度与弧形部112的弧形面切线的斜率相同，梯形部111的斜面和弧形部112的弧形面形成迎水面，嵌入式基础200连接设置在梯形部111的底部。梯形部111的底部设置有凹棱台，嵌入式基础200顶部设置有凸棱台，凸棱台与凹棱台镶嵌连接。嵌入式基础200和防浪墙100通过槽型连接设置，增强了防浪墙的整体稳定性。防浪墙100的迎水面采用弧形设置，通过海浪之间的内部冲击以及海浪与墙体之间的相互碰撞，减小海浪的动力势能，增加结构的稳定性能，减缓海浪对小型珊瑚岛的直接冲击。

当然，可以理解地，防浪墙100内部采用gfrp筋对墙体结构材料进行加强，提高了墙体110的长期耐久性能，使在海洋这一强腐蚀性环境中，充分发挥其效能。

在其中一些实施例中，防浪墙100的数量为多个，相邻防浪墙100可拆卸连接。具体地，墙体110的前端面设置有预留孔洞114，墙体110的后端面设置有连接筋115，相邻防浪墙100通过连接筋115和预留孔洞114连接。防浪墙100通过预制的方式，通过在墙身部分设置预留钢筋孔洞，达到在大型岛礁上施工预制，并在小型岛礁施工安装的效果。

一种珊瑚岛礁防浪墙结构的施工方法，包括以下步骤：

s1：在大型岛礁上，制作模具，布置箍筋，在一个整体模具中浇筑珊瑚砂混凝土预制防浪墙100，制作嵌入式基础200，防浪墙100的高度为h，矩形部的高度为c，弧形部的半径为r，梯形部的角度为θ；

s2：防浪墙100制备完成并进行养护后，运输至小型岛礁进行组装，安装嵌入式基础200，然后将防浪墙100安装在嵌入式基础200上，并通过胶凝材料将防浪墙100之间进行连接。

防浪墙采用半圆弧形迎水面，以减少海浪的冲击效果。上部为矩形断面，抵抗上部的重力荷载g＝mg。下部为梯形断面，通过改变弧线为坡线，增大θ以增大防浪墙的土压力，据式：fn'＝fx·cosθ+fy·sinθ，从而增大其抗侧移能力。

具体地，对于受力情况，动能是海浪对防浪墙100冲击的主要表现形式，为计算出防浪墙承受能力的大小，结合海浪沿深度方向d的动能公式

确定防浪墙100的下部设置成与水面半圆相切形式，并根据不同点的受力关系计算fx、fy，确定圆弧半径r的大小。

对于图1中h和c值的确定，根据海浪在岛礁部分的越浪量其中，k为护面结构影响数，与护面结构形式有关，hs为堤脚处入射波浪的有效高，tp为防浪墙墙脚处入射波浪的谱峰周期，hc为静水位至防浪墙顶的垂直高度，m为海堤前坡坡度的余切值，d为海堤堤脚处水深，b为坡肩宽度，a、b为与m有关的经验系数。通过计算多个hc的样本值得到相应的q值，在q值较小的情况下，根据条件hc≥c+r(1+cosθ)，c>10cm，确定出合适的hc和c，其中c的取值根据钢筋所需保护层厚度取下限，此时：h＝hc+(b-a+rsinθ)sinθ。

预留钢筋孔洞的设置，在防浪墙100施工过程中，将gfrp筋与钢筋套筒连接，钢筋套筒直径稍大于gfrp筋的直径并按照图2设置在防浪墙100的腰部，按照此形式进行单个防浪墙100的预制，对于防浪墙100之间的连接，通过在套筒中加入新拌混凝土将预留gfrp筋与套筒进行连接实现两个防浪墙100的组合。在海洋这一强腐蚀性环境中，为充分发挥防浪墙100的效能，增强其内部的抗腐蚀能力以及承压能力，内部采用gfrp筋对墙体结构材料进行加强，提高墙体的长期耐久性能。

此珊瑚岛礁防浪墙结构的施工方法，主要应用于南海岛礁的防护施工，施工现场距离内陆较远，材料选择与运输是一个重要的难题，在此方法中采用了珊瑚礁砂混凝土，很大程度上减少了材料的运输成本，并通过采用预制的方法，通过在墙身部分设置预留钢筋孔洞，达到在大型岛礁施工预制，在小型岛礁施工安装的效果，解决了小型岛礁施工不便的影响。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。