海岸带生态护坡结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及工程施工技术领域，具体涉及一种海岸带生态护坡结构及其施工方法。


背景技术：

2.护坡指的是为防止边坡受冲刷，在坡面上所做的各种铺砌和栽植的统称，在沿海地区，海岸带护坡的使用则更加广泛。现有的海岸带生态护坡仍存在一些不足：通常采用混凝土作为基床，长时间使用后，混凝土基床容易出现裂缝，影响护坡的防护效果；同时现有的护坡坡度较高，容易造成滑坡的现象，且施工难度较大，施工成本高，使用起来存在较大的局限性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种海岸带生态护坡结构及其施工方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
4.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
5.一方面，本发明提供一种海岸带生态护坡结构，包括：
6.基槽，所述基槽的底部设置基床；
7.所述基床的顶部设置护脚，所述护脚的一侧为块石护底；
8.所述护脚的另一侧为护坡段，所述护坡段的顶部设有与所述护脚对应的挡墙；所述护坡段由下至上依次铺设无纺土工布层、级配碎石层、二片石垫层、干砌块石层和景观层。
9.优选的，所述护坡段包括水平段和斜坡段，所述挡墙位于所述水平段，且所述挡墙设于二片石垫层上，所述级配碎石层位于所述斜坡段。
10.优选的，所述景观层为级配碎石与水工粘合剂拌合制成。
11.优选的，所述基床为由碎石夯实形成。
12.优选的，在与所述护坡段对应的所述基槽的另一侧为边坡，所述边坡的底部与所述基槽的顶部连接；所述基床上与所述边坡对应的一侧设有基床斜坡。
13.优选的，所述基槽的坡度为1:2，所述边坡的坡度为1:5；所述基床斜坡的坡度为1:2。
14.优选的，所述护脚和所述挡墙均由混凝土制成。
15.第二方面，本发明提供一种如商所述的海岸带生态护坡结构的施工方法，包括如下步骤：
16.步骤一：对施工区域、地形以及地质情况进行勘探，并对勘探好的地域进行测量放线；
17.步骤二：基槽开挖，以标高控制为主，土质复核为辅，挖至设计标高时，核对土质；
18.步骤三：在开挖好的基槽内抛石形成基床，并将基床夯实以及整平；
19.步骤四：在基床上安装护脚，基床斜坡上方回填碎石，形成块石护底，后方进行边坡开挖；
20.步骤五：在基床靠近海岸的一侧进行护坡段开挖；
21.步骤六：在护坡段的坡面上铺设无纺土工布层，在斜坡段的坡面上再回填级配碎石层，再在整个护坡段坡面上回填二片石垫层以及干砌块层；在水平段的二片石垫层上设置挡墙；
22.步骤七：在干砌块石层表面由级配碎石和水工粘合剂充分拌合、铺筑及固化形成多孔隙透水结构，即景观层；
23.步骤八：在景观层表面种植植被，并用海沙覆盖。
24.优选的，在基床锤夯实中，应分段夯实，分段夯实的搭接长度4m，夯锤底面积3m2，锤底面压强采用60kpa，落距为3m，每夯的冲击能240kj/m2，且夯锤宜具有竖向泄水通道；在夯实前，对抛石面层作适当整平，其局部高差300mm，基床夯实后应进行夯实检验，检验时，每个夯实施工段抽查8m一段基床，原夯锤、原夯击能复打一夯次，即夯锤相邻排列，不压半夯，复打一次夯的平均沉降量30mm。
25.优选的，水工粘合剂为聚氨酯，级配碎石和聚氨酯的混合比例为100:65，在30℃温度下通过手持搅拌机搅拌；
26.护脚为c35混凝土块，其水胶比为浪溅区0.35，其他区域0.40；
27.c35混凝土的混凝土拌和物中，氯离子占胶凝材料质量的最大百分比为：预应力混凝土0.06％，钢筋混凝土为0.10％，素混凝土为1.3％。
28.本发明有益效果：采用斜坡式护岸，底部采用厚抛石基床，大大提高了稳定性，延长了使用寿命，降低了施工维护成本；采用的护底混凝土块，可提高护岸的强度，回填碎石对坡度进行改变，使得加工更加方便，同时在铺面可种植植被，形成生态护坡。
29.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例所述的海岸带护坡结构施工横截面结构示意图。
32.其中：1-基槽；2-基床；3-护脚；4-块石护底；5-挡墙；6-无纺土工布层；7-级配碎石层；8-二片石垫层；9-干砌块石层；10-景观层；11-水平段；12-斜坡段；13-边坡；14-基床斜坡；15-干滩区。
具体实施方式
33.下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
34.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
35.还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
36.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
37.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
38.在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本说明书的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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技术和简化描述，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技术的限制。
40.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
42.本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
43.实施例1
44.如图1所示，本实施例1中，提供了一种海岸带生态护坡结构，包括：
45.基槽1，所述基槽1的底部设置基床2；所述基床2为由碎石夯实形成。
46.所述基床2的顶部设置护脚3，所述护脚3的一侧为块石护底4；
47.所述护脚3的另一侧为护坡段，所述护坡段的顶部设有与所述护脚3对应的挡墙5；所述护坡段由下至上依次铺设无纺土工布层6、级配碎石层7、二片石垫层8、干砌块石层9和景观层10。
48.所述护坡段包括水平段11和斜坡段12，所述挡墙5位于所述水平段11，且所述挡墙5设于二片石垫层8，挡墙5的一侧回填二片石，所述级配碎石层7位于所述斜坡段12。
49.所述景观层10为级配碎石与水工粘合剂拌合制成。
50.在与所述护坡段对应的所述基槽1的另一侧为边坡13，所述边坡13的底部与所述基槽1的顶部连接；所述基床2上与所述边坡对应的一侧设有基床斜坡14。施工完成后，在边坡13与护坡段之间进行人工补沙，形成干滩区15，回填的细沙粒径可为0.3～0.6mm。
51.其中，所述基槽1的坡度为1:2，所述边坡13的坡度为1:5；所述基床斜坡14的坡度为1:2。
52.本实施例1中，所述护脚3和所述挡墙5均由混凝土制成。
53.本实施例1中，还提供了如上所述的海岸带生态护坡结构的施工方法，该施工方法包括如下步骤：
54.步骤一：对施工区域、地形以及地质情况进行勘探，并对勘探好的地域进行测量放线；
55.步骤二：基槽开挖，以标高控制为主，土质复核为辅，挖至设计标高时，核对土质；
56.步骤三：在开挖好的基槽内抛石形成基床，并将基床夯实以及整平；
57.步骤四：在基床上安装护脚，基床斜坡上方回填碎石，形成块石护底，后方进行边坡开挖；
58.步骤五：在基床靠近海岸的一侧进行护坡段开挖；
59.步骤六：在护坡段的坡面上铺设无纺土工布层，在斜坡段的坡面上再回填级配碎石层，再在整个护坡段坡面上回填二片石垫层以及干砌块层；
60.步骤七：在干砌块石层表面由级配碎石和水工粘合剂充分拌合、铺筑及固化形成多孔隙透水结构，即景观层；
61.步骤八：在景观层表面种植植被17，并用海沙16覆盖。
62.在基床锤夯实中，应分段夯实，分段夯实的搭接长度4m，夯锤底面积3m2，锤底面压强采用60kpa，落距为3m，每夯的冲击能240kj/m2，且夯锤宜具有竖向泄水通道；在夯实前，对抛石面层作适当整平，其局部高差300mm，基床夯实后应进行夯实检验，检验时，每个夯实施工段抽查8m一段基床，原夯锤、原夯击能复打一夯次，即夯锤相邻排列，不压半夯，复打一次夯的平均沉降量30mm。
63.其中，所使用的的水工粘合剂为聚氨酯，级配碎石和聚氨酯的混合比例为100:65，在30℃温度下通过手持搅拌机搅拌；
64.护脚为c35混凝土块，其水胶比为浪溅区0.35，其他区域0.40；
65.c35混凝土的混凝土拌和物中，氯离子占胶凝材料质量的最大百分比为：预应力混凝土0.06％，钢筋混凝土为0.10％，素混凝土为1.3％。
66.实施例2
67.本实施例2中，以某海湾海岸带具体情况为例，提供了针对该海湾海岸带的生态护坡结构以及该结构的施工方法。
68.具体的，本实施例中根据该海湾海岸带气象、水文、工程地质建设条件，建设针对该海湾海岸带的生态护坡总长度约1750m，依据高程不同分成了两段，其中ⅰ段护坡长度为520m，顶高程4.5m；ⅱ段护坡长度为1230m，顶高程5.5m。
69.本实施例2中，该海岸带生态护坡结构各段结构方案如下：
[0070]ⅰ段护坡(里程0+000～里程0+520)结构方案：采用斜坡式护坡结构方案，护坡顶高
程为4.5m。首先进行基槽开挖，基槽回填10～100kg块石夯实形成基床；再对现有岸滩进行进行坡面开挖，形成坡度为1:2的坡面(即护坡段的斜坡段的坡度)，在1:2的坡面上由上至下依次设置300mm厚生态景观层、400mm干砌块石层、300mm厚二片石垫层、回填级配碎石层及两层400g/m2无纺土工布，最后形成的护坡坡度为1:3的护坡结构，在坡顶设置3m宽的水平段。为增加护坡稳定性，坡脚现浇c30素砼挡墙镇脚(即挡墙5)，挡墙持力层为海滩岩；镇脚底宽1m高0.8m，挡墙前设置3m宽200～400kg块石护底(即实施例1中挡墙5的一侧的回填二片石)。护面施工完成后，坡面覆盖500mm厚砂(利用开挖沙)，其余与人工补沙相结合覆盖沙滩。护坡完成后若后方沙坝坡比陡于1:2，对沙坝进行局部理坡，保证其坡比不陡于1:2。补沙完成后护坡外露面及上部沙坝坡面需进行绿化，利用植物根系起到固坡、护坡的作用，绿植种类暂定适宜工程环境生长的马鞍藤。
[0071]ⅱ段护坡(里程0+520～1+750)结构方案：采用斜坡式护坡结构方案，护坡顶高程为5.5m。其结构基本与ⅰ段相同，不同之处在于部分区域地质无海滩岩覆盖或海滩岩埋深较大，开挖后采用10～100kg块石基床，基础底高程约-1.0m，顶高程0.5m，其上现浇c30素砼挡墙镇脚，挡墙尺寸与ⅰ段相同，外侧设置3m宽200～400kg块石护底。
[0072]
本实施例2中，在边坡和斜坡段之间进行人工补沙工程顺岸向长度为2000m，形成干滩面宽度约15～40m，坡度1:60，高程3.5～4.0m；湿滩面宽度约30m，湿滩面高程0.0m；补砂量29.49万m3(考虑施工期5％流失量)。干滩后方沙坝处新建生态护坡1750m，顶高程4.5m/5.5m；生态护坡与自然坡面相接，在防护破上种植绿色植被(马鞍藤)。
[0073]
本实施例2中，生态护坡干砌块石层厚度计算、堤前护底块石稳定重量计算原理如下：
[0074]
计算条件包括：
[0075]
波浪条件：生态护坡处波浪参照工程区域-2m等深线处设计波要素，如表1所示。
[0076]
表1
[0077][0078]
水流条件：根据该海湾海域冬季和夏季潮流观测站观测资料，测点最大潮流流速为0.71m/s。
[0079]
设计载荷：生态护坡设计载荷主要考虑自重载荷和波浪载荷，其中，波浪载荷参照栅栏板结构面上最大正向波压强度设计值计算方法：
[0080]
pm＝0.85γh＝0.85
×
10.25
×
2.03＝17.7kpa
[0081]
计算方法包括：岸坡稳定性计算参照《水运工程地基设计规范》(jts147-1-2017)要求，采用slide6.0岸坡稳定性计算软件；干砌块石面层厚度及堤前护底块石稳定重量参照《防波堤与护岸设计规范》(jts154-1-2018)。
[0082]
干砌块石面层厚度h的计算公式为：
[0083][0084]
m＝cotα
[0085]
其中，γ表示水的重度(kn/m3)，γb表示护面块石的重度(kn/m3)，h表示设计波高，k
md
表示与m值和d/h值有关的系数，k
δ
表示波坦系数，m表示坡度系数，α表示斜坡段与水平面的夹角。
[0086]
本实施例2中，干砌块石厚度计算结果如表2所示。
[0087]
表2
[0088]
区域位置设计波高护面计算结果取值护坡2.03干砌石0.38m0.4m
[0089]
本实施例2中，堤前护底块石的重量计算方法如下：
[0090]
首先，斜坡堤前最大波浪底流速v
max
可按照下列公式计算：
[0091][0092]
其中，l表示计算波长，取33米；g表示重力加速度，取9.81m/s2；d表示堤前水深，取4.2米；则，算出v
max
为1.27m/s，堤前护底块石的稳定重量取200～400千克。如表3所示。
[0093]
表3
[0094][0095]
本实施例2中，混凝土原材料包括水泥、骨料、拌合用水以及外加剂。
[0096]
其中，本实施例所使用的水泥应采用等级不低于42.5号的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。所用水泥质量除应符合交通部《水运工程混凝土施工规范》(jts202-2011)外，还应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(gb175)等有关现行国家标准。水泥进场时，应附有水泥生产厂的质量证明书，并应对其品种、等级、包装(或散装仓号)、出厂日期等检查验收，水泥进场检验应符合现行行业标准《水运工程质量检验标准》(jts257)中的有关规定。因储存不当引起质量有明显改变或水泥出厂超过3个月时，应在使用前对其质量进行复验，并按复验的结果使用。
[0097]
本实施例所使用的骨料包括细骨料和粗骨料。
[0098]
细骨料应采用质地坚硬、级配良好、公称粒径在5mm以下的中粗沙。严禁使用下列类型的材料作为本工程的细骨料：碱活性细骨料；海沙；风炉矿碴、人工生产沙、砾石、石灰石和回收混凝土。细骨料的颗粒级配应符合现行行业标准《水运工程混凝土施工规范》(jts202)表4.2.3-2的要求。细骨料进场检验应符合现行行业标准《水运工程混凝土质量控
制标准》(jts202-2)和《水运工程质量检验标准》(jts257)中的有关规定。
[0099]
粗骨料应采用质地坚硬、级配良好、针片状少、空隙率小的碎石。并不得沾附有机物质、有害物质如尘粒、粘土块、片状颗粒、页岩、碱质、亚沙土，其物理性能及杂质含量应符合规范要求。粗骨料的颗粒级配应符合现行行业标准《水运工程混凝土施工规范》(jts202)表4.3.5的要求。粗骨料的颗粒级配的选用必须能生产出符合和易性和强度要求的混凝土。粗骨料进场检验应符合现行行业标准《水运工程混凝土质量控制标准》(jts202-2)和《水运工程质量检验标准》(jts257)中的有关规定。
[0100]
本实施例中，所使用的混凝土拌和用水应采用不含有影响水泥正常凝结、硬化或促使钢筋锈蚀等杂质的饮用水。水中氯离子含量不得超过200mg/l；当采用天然矿化水时ph值不小于4，硫酸盐含量不大于0.22％。严禁使用海水。拌和用水应符合行业标准《水运工程混凝土施工规范》(jts202-2011)的规定。
[0101]
本实施例中，所使用的外加剂的使用应按《水运工程混凝土施工规范》(jts202-2011)的规定执行。
①
在混凝土中使用外加剂，必须得到监理工程师的批准。承包商应按监理工程师的要求，进行必要的试验，以确定外加剂的用量和效果。
②
钢筋混凝土中不得使用任何含氯盐的外加剂。不得使用引气剂。
③
同一次拌合中，使用了一种以上的外加剂时，需要弄清一种外加剂对另外一种外加剂的影响，防止离析，并得到监理工程师的批准。
④
必须严格控制外加剂的掺入量。
[0102]
本实施例2中，生态护坡回填块石为10～100kg块石，景观层的级配碎石粒径范围为2～4cm，所用石料应满足下列要求：
[0103]
(1)采用新鲜无严重风化、无裂缝且不成片状的岩石；
[0104]
(2)单轴饱和抗压强度：不小于30mpa；
[0105]
(3)软化系数应大于0.75；
[0106]
(4)岩石的吸水率(按空隙体积比例计)不应大于0.8；
[0107]
(5)岩石的重度应大于24kn/m3；
[0108]
(6)块石的最大边长与最小边长度之比不应大于1.5～2；
[0109]
(7)块石的尺度及重量应符合设计要求。
[0110]
(8)应为采石场加工中产生的符合规范要求的坚硬花岗岩，来源应经批准。
[0111]
本实施例中，倒滤土工布(即无纺土工布层)采用无纺土工布，土工布单位重量不低于400g/m2；选用的滤层土工布的保土性能及渗透性能尚应符合《水运工程土工合成材料应用技术规范》jtj239-2005中的有关规定。400g/m2无纺土工布的垂直渗透系数为大于1.0
×
10-2
cm/s，其它技术指标如表4所示。
[0112]
表4
[0113][0114]
本实施例2中，无纺土工布的铺设需注意以下几点：
[0115]
(1)滤布铺设时，应保持平顺和松紧适度。无纺布铺设完毕后，应及时进行上部回填，以防被水流和波浪冲开。
[0116]
(2)反滤布沿横断面方向宜保证无纺土工布的整体性。沿纵向相邻两块土工布连接可采用搭接或缝接形式。纵向横向缝接或搭接宽度：水下1.5m，陆上1.0m。包缝按10cm宽缝3道。
[0117]
(3)反滤土工布在加工、运输、堆放和铺设过程中，应注意保护，不得出现破损和老化现象，否则应及时采取补救措施。
[0118]
(4)无纺土工织物若出现了破损或孔洞，应及时修补。修补原则采用相同材料，并且缝接宽度不应小于设计搭接宽度。
[0119]
综上所示，本发明实施例中，所述的二片石，是指在港口和海岸工程中，一般专指介于块石(10kg以上)与碎石(粒径为2～8cm)之间的石料，通常用于这两类石料间的过渡，块石的找平，碎石基础的垫层等。
[0120]
生态护坡景观层采用“水工粘合剂+级配碎石”结构，水工粘结剂依据景观层材料强度要求自行确定。景观层用碎石拌和前需充分冲洗并晾干。参考类似生态护坡景观层波浪断面物理模型试验相关报告，当景观层厚度为300mm时，可抗击h
13％
＝4.09m的波浪冲击。
[0121]
上述挡墙和挡脚的制作材料并不限于上述c30素砼、c35混凝土等材料，本领域技术人员可根据实际情况选择其它合适的材料进行挡墙和挡脚的制作，使用的其它合适的材料均在本发明的保护范围内。
[0122]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。