一种连锁防浪护坡预制块体系的制作方法

本实用新型属于大坝及堤防等水利水电工程技术领域，更加具体来说是一种连锁防浪护坡预制块体系。

背景技术：

我国9万多座水库大坝中95％以上为土石坝，土石坝上游坡面受到波浪的冲刷作用必须采取有效的防护措施。此外，堤防工程也同样面临护坡保护问题。

对于上述工程常用的护坡形式有：现浇混凝土护坡、混凝土预制块护坡、浆砌石护坡及干砌石护坡等。现浇混凝土护坡和浆砌石护坡，适应坝体变形的能力较差，容易出现开裂、错位破坏等问题；干砌石护坡，主要由人工砌筑，比较费工，施工速度较慢，且运行多年块石容易风化，整体美观性差；混凝土预制块护坡适应坝体变形的能力强，铺设后较美观，近年来较受欢迎。

对于混凝土预制块护坡而言，施工难度和工程质量往往受护坡预制块单块重量的影响较大。对于常规六边形预制块，因其顺水流方向尺寸较短，为了满足波浪冲刷要求，单块厚度往往较大，影响工程投资，其相互间的咬合力也差，且预制块一般采用模具人工浇筑而成，铺设后预制块之间易出现较大缝隙，影响整体效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种连锁防浪护坡预制块体系。

本实用新型一种连锁防浪护坡预制块体系，它包括在坡度小于1:2的防浪护坡上铺设有呈工字型的预制护坡块I；

其特征在于：所述的预制护坡块I包括翼缘、腹板、凹槽段、翼缘斜面、倒角；所述的翼缘位于所述的预制护坡块I的上端和下端，所述的腹板位于所述的预制护坡块I的中间，所述的翼缘斜面位于所述的翼缘和腹板之间的过渡段；在所述的预制护坡块I的上表面的外边线设置有倒角；两端的所述的翼缘斜面与所述的腹板的侧面形成凹槽段。

在上述技术方案中：所述的腹板的长度为所述的翼缘的长度的两倍。

在上述技术方案中：所述的预制护坡块I首尾相连平铺在所述的防浪护坡上，且在左右相邻的所述的预制护坡块I中，一侧的两个预制护坡块I的上端和下端的翼缘卡在另一侧所述的预制护坡块I中的凹槽段上。

在上述技术方案中：所述的预制护坡块I长度为80厘米，宽度为30厘米，高度为20厘米；所述的翼缘的长度为16厘米，翼缘斜面为8厘米；腹板为32厘米。

在上述技术方案中：在坡度大于1:2的防浪护坡时，所述的预制护坡块I的下表面设置有凹槽段区域，所述的凹槽段区域包括位于所述的腹板背面的腹板凹槽段和沿两端所述的翼缘背面开挖，且延伸至所述的翼缘斜面的翼缘凹槽段。

在上述技术方案中：所述的凹槽段区域的开挖深度不超多所述的预制护坡块I的高度的二分之一；所述的腹板凹槽段与所述的腹板长度、宽度相同；所述的翼缘凹槽段的开挖起点A大于翼缘长度的二分之一。

本实用新型具有如下技术优点：1、本实用新型针对土石坝上游坝坡受风浪冲刷影响大，将预制块的腹板铺设方向与水流方向平行，由于预制块腹板方向的长度远大于宽度，可充分利用其形状特点，减小风浪冲刷计算要求的护坡厚度，节省工程投资；同时单个预制块重量减小，减小了施工难度。

2、本实用新型针对坡面不同坡度设置了两种不同形式的工字型护坡块，实用性强，适用范围广。

3、本实用新型采用空间咬合互锁的柔性连接方式，增强了护坡结构的整体稳定性，能够有效抵抗坝体沉降变形、冻胀、波浪冲刷、地震等外力破坏。

4、本实用新型结构相对简单，采用机器现场压制，不仅工效高，可加快施工进度，而且机器压制的预制块尺寸一致，块体质量好，铺设后块体间无需勾缝，平整美观。

5、本实用新型采用小尺寸块体相互扣接，不会因为单个块体的损坏，引起其它块体的滑动，便于护坡结构的维修更换。

附图说明

图1为坡度小于1:2时预制护坡块的结构示意图。

图2为坡度大于1:2时的预制护坡块的结构示意图。

图3为预制护坡块的结构示意图侧视图。

图4为坡度大于1:2时的预制护坡块的侧视图。

图5为坡度大于1:2时的预制护坡块的后视图。

图6为预制护坡块的模具示意图。

图7为现有的预制护坡块的结构示意图。

图8为预制护坡块的具体在护坡的安装结构示意图。

图9为图8中B处的具体结构示意图。

图中：预制护坡块I1、翼缘1.1、翼缘凹槽段1.1.1、腹板1.2、腹板凹槽段1.2.1、凹槽段1.3、翼缘斜面1.4、倒角1.5、凹槽段区域2、防浪护坡3。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已，同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

参照图1-8所示：本实用新型一种连锁防浪护坡预制块体系，它包括在坡度小于1:2的防浪护坡3上铺设有呈工字型的预制护坡块I1；其特征在于：所述的预制护坡块I1包括翼缘1.1、腹板1.2、凹槽段1.3、翼缘斜面1.4、倒角1.5；所述的翼缘1.1位于所述的预制护坡块I1的上端和下端，所述的腹板1.2位于所述的预制护坡块I1的中间，所述的翼缘斜面1.4位于所述的翼缘1.1和腹板1.2之间的过渡段；在所述的预制护坡块I1的上表面的外边线设置有倒角1.5；两端的所述的翼缘斜面1.4与所述的腹板1.2的侧面形成凹槽段1.3；所述的腹板1.2的长度为所述的翼缘1.1的长度的两倍；所述的预制护坡块I1首尾相连平铺在所述的防浪护坡3上，且在左右相邻的所述的预制护坡块I1中，一侧的两个预制护坡块I1的上端和下端的翼缘1.1卡在另一侧所述的预制护坡块I1中的腹板1.2上；所述的预制护坡块I长度为80厘米，宽度为30厘米，高度为20厘米；所述的翼缘1.1的长度为16厘米，翼缘斜面1.4为8厘米；腹板1.2为32厘米。

在坡度大于1:2的防浪护坡3时，所述的预制护坡块I1的下表面设置有凹槽段区域2，所述的凹槽段区域2包括位于所述的腹板1.2背面的腹板凹槽段1.2.1和沿两端所述的翼缘1.1背面开挖，且延伸至所述的翼缘斜面1.4的翼缘凹槽段1.1.1。

所述的凹槽段区域2的开挖深度不超过所述的预制护坡块I1的高度的二分之一(H≯1/2D)；所述的腹板凹槽段1.2.1与所述的腹板1.2长度、宽度相同；所述的翼缘凹槽段1.1.1的开挖起点A大于翼缘1.1长度的二分之一(e≮1/2a)。

本实用新型还包括一种连锁防浪护坡预制块体系的施工方法，包括如下步骤；

①、制作护坡预制块：根据预制护坡块I1强度等级合理选择混凝土配合比，按照配合比现场拌合后，将拌和料导入集料仓，再将拌和料平推至钢模板内，通过顶部液压板压制密实后成型，制作出与设计相符的预制护坡块I1；

②、预制块养护：预制护坡块I1经机器压制成型后，人工运至平整坚实的预制场地，当预制护坡块I1的强度达到70％后，方可运输至坝面；

③、坝面修整：对防浪护坡3坡面进行清理，清除杂草、树根、碎石等杂物，适当修整坝坡面。

④、确定铺设控制网：利用全站仪及水准测量仪进行测量定位，对防浪护坡3的尺寸进行复核，测放出铺设预制块的水平线和基准线构成的控制网，并对控制点做相应的易于识别的记号，确定防浪护坡3的施工面尺寸，以便确定铺设的护坡块的数量；

⑤、铺设垫层料：在防浪护坡3上预先铺设有垫层，垫层料选用粒径D＝1mm～20mm且D₅₀＝10mm，含泥量<5％的砂砾石，填筑在防浪护坡3上并且压实，找平防浪护坡3，压实后的垫层层厚10cm；

压实后垫层厚10cm，铺设垫层的作用主要是①找平坡面②反滤作用，防止护坡中土颗粒被水流带走；

⑥、铺设预制块：铺设时按照预先测定的控制网进行铺设，铺设时按照自下而上的铺设顺序人工铺设预制护坡块I1；

⑦、局部空缺浇筑混凝土：对防浪护坡3难以铺设的边角处采用与预制护坡块I1同等强度的混凝土进行填补，以使铺设后防浪护坡3坡面达到平整美观完整的要求。

在步骤⑥中；所述预制护坡块I1中的腹板1.2的铺设朝向与水流的流向平行，且一侧的两个预制护坡块I1的上端和下端的翼缘1.1卡在另一侧所述的预制护坡块I1中的凹槽段1.3上。

在步骤⑥中；铺设所述的防浪护坡3时；所述的防浪护坡3坡面满足2m范围内不平整度控制在在-1到1cm之间。

应用实例

按照《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)，对具有明缝的混凝土或钢筋混凝土板护坡，当坝坡坡度系数m＝2～5时，板在浮力作用下稳定的面板厚度可按

式中：η——系数，对装配式护面板取1.1；

h_P——累积频率为1％的波高，m；

L_m——平均波长，m；

b——沿坝坡向板长，m；

ρ_c——板的密度，t/m³，

ρ_w——水的密度，t/m³；

m——单坡的坡度系数，若坡脚等于α，即等于cotα。

根据规范公式，在同一工程中，相同的计算条件下，t∝b^-1/3，即混凝土护坡块厚度t与护坡块沿坝坡向板长b^1/3成反比，也即护坡块沿坝坡向板长b越大，护坡块厚度t越小。

注：对于同一工程，h_P、L_m、m、ρ_c、ρ_w、η是相同的，t∝b^-1/3。

根据上述公式，护坡厚度受b(沿坝坡向板长)影响较大；经测算，采用本实用新型工字型预制块，因增长了沿坝坡向板长，减小了沿坝轴线方向宽度，其厚度比传统六边形预制块可减少近20％，相应减少工程投资。

某大型水库土石坝运行多年，原干砌石护坡结构破损严重，需进行加固处理。考虑到混凝土预制块护坡耐久性强、且易于施工，设计提出采用工字型连锁混凝土预制块的护坡方式，该工程预制护坡块尺寸为长度L＝80cm，宽度E＝30cm，高度D＝20cm，翼缘长度a＝16cm，腹板长度b＝32cm，腹板宽度f＝18cm，翼缘斜面宽度c＝8cm，倒角的深度h＝1cm，实施后坝面平整美观，取得了非常好的护坡效果。

翼缘斜面1.4开挖处对应的凹槽的坡度小于1:1；

若采取相同重量的六边形预制块，预制块立体结构示意图(如图7)。根据《碾压式土石坝设计规》(SL274-2001)附录A.2.3混凝土护坡厚度计算公式计算可得满足条件的六边形预制块的尺寸为边长R＝25cm，厚度J＝24cm，而同等计算条件下的工字型预制块厚度仅需20cm，在护坡块重量相同的情况下，满足同样的抗冲抗浮作用，护坡块厚度减小了20％。同时相较于六边形护坡块，工字型护坡块采用空间咬合互锁的柔性连接方式，增强了护坡结构的整体稳定性，能够有效抵抗坝体沉降变形、冻胀、波浪冲刷、地震等外力破坏。

工字型与六边型铺设需求数量统计

其中工字型预制护坡块I共需要造价约1万元，但是传统的六边形护坡块需要约1万5千元，也验证了工字型预制护坡块I的经济价值高，特别是大面积的铺设时候，具有很好的推广的前景。

上述未详细说明的部分均为现有技术。