一种堤坝生态护坡结构及施工方法与流程

本发明涉及一种堤坝护坡结构施工方法，特别涉及一种可以增强护坡结构的整体性、降低波浪和壅水对护坡体的影响、改善堤坝内部的渗流环境的堤坝生态护坡结构及施工方法，属于土木工程领域，适用于临水堤坝工程。

背景技术

在沿河堤坝工程中，堤坝护坡结构的稳定性常常会受到波浪、壅水、水渗流等影响。从水文资料来看，堤坝邻近水体的水位存在很明显的季节性，丰水期的水位明显高于枯水期，水位的周期性变化会对堤坝边坡结构的稳定性产生不利影响。

现有工程结构中，已有一种利用再生骨料生产的新结构堤坝护坡预制块，其特征在于：此护坡预制块主体为长方体，左右两个面设有结构槽，前后两个面设有固定凸起和凹槽；顶面设有一个高60mm的三角形斜坡，每层斜角之间形成消能坎；在块体中央设有一道用透水材料制成的排水孔。上述结构虽考虑了波浪爬高和反滤排水问题，但难以有效增强堤坝护坡结构的整体性，难以控制堤坝内部的渗漏，不能起到降低风浪的作用。一种护面采用水平联锁式混凝土砌块，砌块上设有开孔，通过确定砌块合理的开孔率、容重、厚度以及对垫层料的设计，可更好地实现在大波浪冲刷下堤坝的稳定安全性。分析发现，上述结构未考虑砌块与堤坝的连接增强、难以解决渗透破坏问题，且砌筑结构的整体性较弱。

综上所述，现有堤坝砌筑结构虽在适宜工况下取得了一定的应用效果，但发明主要集中在单一板块的设计创新，在增强护坡结构的整体性、降低波浪和壅水对护坡体的影响、改善堤坝内部的渗流环境等方面尚存可创新之处。鉴于此，基于当前工程的实际需要，目前亟待发明一种结构整体性强、防渗性能好、施工方便，并可有效防控波浪影响的堤坝生态护坡结构及施工方法。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种不但可以增强护坡结构的整体性，而且可以降低波浪和壅水对护坡体的影响，还可以改善堤坝内部的渗流环境的堤坝生态护坡结构及施工方法。

为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种堤坝生态护坡结构，其特征在于，包括从堤坝填筑体的斜坡上从上住下设置并沿斜坡固定连接在一起的顶部护坡板、中间护坡板、底部护坡板，所述中间护坡板和底部护坡板的下表面设置板底连接筋和定位杆，堤坝填筑体到中间护坡板和底部护坡板与之间由内向外设置加筋层和填充层；所述底部护坡板的底部通过第二锚固筋固定在坝底土层，底部护坡板的内、外侧同时还分别设置有第一限位体、第二限位体将其卡牢；所述堤坝填筑体内部竖向设置竖向集水管，所述堤坝填筑体的底部设置底部集水层，底部集水层铺设至竖向集水管，所述竖向集水管内设置有通住堤坝填筑体外部的抽水管；所述顶部护坡板底板设置连接条榫，所述堤坝填筑体的坡面上部设置榫槽，所述榫槽上设置与其形状相同的连接槽板并通过第一锚固筋固定在堤坝填筑体上，所述顶部护坡板通过连接条榫固定在连接槽板上，所述连接槽板与连接条榫间设置柔性防水层；所述顶部护坡板的外表面设置作物种植槽及防浪体，所述作物种植槽外侧设置连接端板，所述连接端板与防浪体上端固定，所述中间护坡板上设置有两排横向连接筋伸到堤坝填筑体内部，所述两排横向连接筋通过限位连接杆与防浪体下端固定在一起。

所述作物种植槽中部设置连接台阶，连接台阶上设置种植槽底板将作物种植槽分为上下两部分，上部为种植槽，下部为蓄水槽，所述种植槽底板上设置排气条带，所述排气条带上设置反滤透气层，反滤透气层上设置种植土壤，所述反滤透气层上设置有吸水管到蓄水槽；所述作物种植槽侧壁上部设置溢流孔，所述作物种植槽、连接台阶和连接端板与顶部护坡板整体浇筑而成。

所述连接条榫和连接槽板的横断面均呈梯形，与柔性防水层粘贴连接。

所述竖向集水管与堤坝填筑体间还设置有反滤层，所述第二限位体外侧设置用土木膜或橡胶膜的隔水层。

所述中间护坡板和底部护坡板连接处设置相对应的接缝台阶，接缝台阶通过接缝粘结层和防水条带固定。

所述横向连接筋的内侧端部设置扩大端头，外侧与固定设置在中间护坡板表面的锚垫板连接，在上排的锚垫板上设置套筒连接杆、下排的锚垫板上设置连接吊钩；套筒连接杆外端设置限位套筒；限位连接杆的底端与连接吊钩、中间穿过限位套筒、顶部固定在防浪体上，所述限位连接杆顶部与防浪体连接处还设置有第一限位环和第二限位环。

所述防浪体采用土工布或橡胶片，与连接端板连接端设置连接横板，与限位连接杆连接端设置套环；连接横板与连接端板通过紧固螺栓连接；所述底部集水层采用排水板或排水条带，所述填充层采用水泥混凝土或水泥砂浆或沥青混合料。

所述限位连接杆采用钢管或塑料管，底部设置杆底连接环与连接吊钩连接，顶部的第一限位环和第二限位环通过螺丝连接在限位连接杆上。

所述定位杆的顶端与中间护坡板或底部护坡板连接，低端插入堤坝填筑体内内并与堤坝填筑体相接处设置调位板，调位板与定位杆通过螺丝连接；所述板底连接筋沿中间护坡板和底部护坡板的板底布设，一端设于中间护坡板和底部护坡板内，另一端伸出中间护坡板和底部护坡板表面2-4cm。

一种堤坝生态护坡结构，包括以下施工步骤：

（1）构件制备：采用钢筋混凝土材料制备顶部护坡板、中间护坡板和底部护坡板，并在顶部护坡板的上表面和下表面分别设置作物种植槽和连接条榫，在中间护坡板和底部护坡板的下表面设置板底连接筋和定位杆；根据锚固要求制作锚垫板，并使锚垫板与套筒连接杆或连接吊钩连接牢固；根据连接条榫的尺寸情况，制备连接槽板；

（2）第一限位体和第二限位体施工：在底部护坡板位置支设模板，分别浇筑形成第一限位体和第二限位体；

（3）隔水层和底部集水层铺设：在坝底土层的上表面分别铺设隔水层和底部集水层，其中隔水层铺设于第二限位体的外侧，底部集水层铺设于第一限位体与竖向集水管之间；

（4）堤坝填筑体施工：根据堤坝填筑体的尺寸要求，自下向上分层填筑堤坝填料形成堤坝填筑体；

（5）竖向集水管设置：先在堤坝填筑体内部竖向引孔，再将与反滤层连接好的竖向集水管插至底部集水层下部，然后在竖向集水管内插入抽水管；

（6）横向连接筋设置：在堤坝填筑体的外侧进行横向引孔，并将横向连接筋插入孔内，在横向连接筋的内侧端部注浆形成扩大端头；

（7）底部护坡板、中间护坡板布设：在堤坝填筑体的外侧面铺设加筋层、在底部护坡板的下部安装第一锚固筋，根据填充层厚度要求调整定位杆上调位板的位置；先将底部护坡板插入第一限位体和第二限位体的间隙内，再自下向上安装中间护坡板，并在相接的中间护坡板之间，以及中间护坡板与底部护坡板的接缝处设置接缝台阶、接缝粘结层和防水条带；

（8）填充层设置：自最上面一排中间护坡板与堤坝填筑体的间隙向下灌注填充材料，形成填充层；

（9）顶部护坡板布设：先在堤坝填筑体外侧安装连接槽板，再在最上面一排中间护坡板上部安装顶部护坡板，并在顶部护坡板底面的连接条榫与连接槽板之间设置柔性防水层，在中间护坡板与顶部护坡板的接缝处设置接缝台阶、接缝粘结层和防水条带；

（10）横向连接筋张拉及锚垫板设置：待扩大端头形成强度后，在横向连接筋外侧设置锚垫板，校核锚垫板外侧的连接吊钩和套筒连接杆的位置满足要求后，对横向连接筋施加张拉力；

（11）限位连接杆布设：先在套筒连接杆的外侧端部设置限位套筒，再在限位连接杆的底部设置杆底连接环，然后自限位套筒的底部将限位连接杆套于限位套筒的内部，并使限位连接杆底部的杆底连接环与连接吊钩连接牢固；

（12）防浪体设置：在限位连接杆的顶部先安装第一限位环，将防浪体与连接端板连接端设置连接横板，并使连接横板与连接端板通过紧固螺栓牢固；在防浪体与限位连接杆连接处设置套环，并将套环置于第一限位环上部，最后安装第二限位环；

（13）种植土壤铺设：先在作物种植槽的连接台阶上设置种植槽底板；再将吸水管的底端插入蓄水槽内；然后在种植槽底板上铺设排气条带、反滤透气层，并使反滤透气层与吸水管，使排气条带伸至种植槽竖板外侧；最后在反滤透气层上部铺设种植土壤。

本发明具有以下的特点和有益效果

1、本发明通过连接条榫和连接槽板将顶部护坡板与堤坝填筑体连接牢固，在相接的底部护坡板和中间护坡板之间设置了接缝台阶和接缝粘结层，在中间护坡板与堤坝填筑体之间设置了横向连接筋，在中间护坡板与堤坝填筑体、底部护坡板与堤坝填筑体之间设置了加筋层和填充层，上述结构设计可有效提升堤坝护坡结构的整体性。

2、本发明在顶部护坡板的外侧设置了防浪体，并使防浪体可虽波浪上下移动，从而起到降低波浪和壅水对堤坝的影响作用。

3、本发明在堤坝填筑体内部设置了竖向集水管，并使竖向集水管与坝底土层上表面的底部集水层连通，可将堤坝填筑体内部的渗透水快速排除；在堤坝填筑体外侧的坝底土层上表面设置了隔水层，可起到延长渗透路径的作用。

4、本发明在顶部护坡板的外侧设置了作物种植槽，并在作物种植槽下部设置了蓄水槽，可满足作物吸水需求；同时，设置了作物种植槽内设置了排气条带，可满足作物根系氧气交换的要求。

附图说明

图1是本发明一种堤坝生态护坡结构横断面示意图；

图2是图1底部护坡板和中间护坡板连接示意图；

图3是图1顶部护坡板与防浪体连接结构示意图；

图4是本发明一种堤坝生态护坡结构施工流程图；

图中：1-顶部护坡板；2-作物种植槽；3-连接条榫；4-连接槽板；5-柔性防水层；6-种植槽竖板；7-连接端板；8-堤坝填筑体；9-第一锚固筋；10-蓄水槽；11-第二锚固筋；12-第二限位体；13-第一限位体；14-隔水层；15-竖向集水管；16-底部集水层；17-抽水管；18-反滤层；19-中间护坡板；20-底部护坡板；21-板底连接筋；22-定位杆；23-加筋层；24-填充层；25-调位板.；26-接缝台阶；27-接缝粘结层；28-防水条带；29-横向连接筋；30-扩大端头；31-锚垫板；32-套筒连接杆；33-连接吊钩；34-限位连接杆；35-限位套筒；36-第一限位环；37-第二限位环；38-防浪体；39-连接台阶；40-排气条带；41-反滤透气层；42-种植土壤；43-吸水管；44-连接横板；45-杆底连接环；46-套环；47-紧固螺栓；48-溢流孔；49-坝底土层；50-种植槽底板。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

顶部护坡板的设计和制备施工技术要求、中间护坡板的设计和制备施工技术要求、底部护坡板的设计和制备施工技术要求、横向连接筋的施工技术要求、竖向集水管布设施工技术要求等，本实施方式中不再赘述，重点阐述本发明涉及的压力挤阔先排水后压浆枝节桩结构的实施方式。

图1是本发明一种堤坝生态护坡结构横断面示意图，图2是图1底部护坡板和中间护坡板连接示意图，图3是图1顶部护坡板与防浪体连接结构示意图。参照图1～图3所示，一种堤坝生态护坡结构，其特征在于，在顶部护坡板1的上表面和下表面分别设置作物种植槽2和连接条榫3，并在连接条榫3与堤坝填筑体8外侧的连接槽板4之间设置柔性防水层5；作物种植槽2的下部设置蓄水槽10；底部护坡板20底端与第一限位体13和第二限位体12连接，并在第二限位体13与竖向集水管15之间铺设底部集水层16；在竖向集水管15的内部设置抽水管17，外侧设置反滤层18；中间护坡板19和底部护坡板20的下表面设置板底连接筋21和定位杆22，与堤坝填筑体8之间设置加筋层23和填充层24；防浪体38的两端分别与连接端板7和限位连接杆34连接。

顶部护坡板1、中间护坡板19和底部护坡板20均采用水泥混凝土板，厚度为120mm，混凝土强度等级为c30。接缝台阶26的宽度为10cm、高度为5cm，接缝粘结层27采用橡胶粘结条带、宽度为10cm、厚度为0.5cm；防水条带28的宽度为10cm、厚度为1.5cm，采用橡胶片切割而成。

顶部护坡板1上表面设置的作物种植槽2的深度为15cm、宽度为20cm；种植槽竖板6的厚度为120mm；连接条榫3的顶宽为30cm、底宽为40cm、高度为15cm；连接槽板4的顶宽为35cm、底宽为50cm、高度为15cm；连接条榫3和连接槽板4的间隙采用柔性防水层5填充，柔性防水层5采用土工膜切割而成。蓄水槽10位于作物种植槽2的下部，宽度为15cm、深度为15cm；连接台阶39的宽度为3cm；紧固螺栓47采用直径为12mm、长度为6cm的螺杆。溢流孔48的孔径为3cm。种植槽底板50的厚度为5cm，宽度为15cm，采用pvc板。

作物种植槽2外侧的连接端板7厚度为120mm，宽度为100mm。

堤坝填筑体8采用砂性土填料，高度为30m。

第一锚固筋9和第二锚固筋11均采用直径为32mm的螺纹钢筋，长度为30cm。

第一限位体13和第二限位体12均采用混凝土材料，横断面均呈梯形，第一限位体13和第二限位体12的距离为120mm。

隔水层14和底部集水层16沿坝底土层49的上表面铺设，其中隔水层14采用土工膜，底部集水层16采用排水板材，坝底土层49为强风化的花岗岩。

竖向集水管15的直径为300mm，采用pvc管；在竖向集水管15的内部设置直径为100mm的抽水管17；在竖向集水管15的外侧设置反滤层18，反滤层18采用土工布。

板底连接筋21采用直径为10mm的螺纹钢筋，长度为3cm；定位杆22采用直径为25mm的螺杆；调位板25的平面尺寸为100mm×100mm，采用厚度为1cm的钢板轧制而成，其中间螺孔的直径为25mm。

加筋层23采用玻璃纤维格栅。

填充层24采用m15的水泥砂浆，厚度为5cm。

横向连接筋29采用直径为25mm的螺纹钢筋，长度为8m；扩大端头30的直径为130mm，长度为3m；锚垫板31采用厚度为2cm、强度等级为q235的钢板轧制而成，平面尺寸为300×300mm。

套筒连接杆32采用直径为100mm的不锈钢管；连接吊钩33采用直径为32mm的螺纹钢筋制成，弯勾的内圆半径为3cm。限位连接杆34采用直径为50mm的钢管；限位套筒35采用钢管，其内径为60mm。第一限位环36和第二限位环37与限位连接杆34相匹配，与限位连接杆34通过螺纹连接。防浪体38采用橡胶片，厚度为1mm；套环46采用塑料管，内径为60mm，与防浪体38粘贴连接。杆底连接环45的直径为6cm，与限位连接杆34焊接连接。

排气条带40采用带凹槽的塑料板；反滤透气层41采用土工布材料切割而成。种植土壤42采用粘性土；吸水管43采用直径为2cm的塑料管；连接横板44采用厚度为2cm、强度等级为q235b的钢板轧制而成，其宽度为5cm。

一种堤坝生态护坡结构施工方法，包括以下施工步骤：

1）构件制备：采用钢筋混凝土材料制备顶部护坡板1、中间护坡板19和底部护坡板20，并在顶部护坡板1的上表面和下表面分别设置作物种植槽2和连接条榫3，在中间护坡板19和底部护坡板20的下表面设置板底连接筋21和定位杆22；根据锚固要求制作锚垫板31，并使锚垫板31与套筒连接杆32或连接吊钩33连接牢固；根据连接条榫3的尺寸情况，制备连接槽板4；

2）第一限位体13和第二限位体12施工：在底部护坡板20位置支设模板，分别浇筑形成第一限位体13和第二限位体12；

3）隔水层14和底部集水层16铺设：在第一限位体13的外侧坝底土层49上铺设隔水层14，在第二限位体13与竖向集水管15之间铺设底部集水层16；

4）堤坝填筑体8施工：根据堤坝填筑体8的尺寸要求，自下向上分层填筑堤坝填料形成堤坝填筑体8；

5）竖向集水管15设置：先在堤坝填筑体8内部竖向引孔，再将与反滤层18连接好的竖向集水管15插至底部集水层16下部，然后在竖向集水管15内插入抽水管17；

6）横向连接筋29设置：在堤坝填筑体8的外侧进行横向引孔，并将横向连接筋29插入孔内，在横向连接筋29的内侧端部注浆形成扩大端头30；

7）底部护坡板20、中间护坡板19布设：在堤坝填筑体8的外侧面铺设加筋层23、在底部护坡板20的下部安装第一锚固筋9，根据填充层24厚度要求调整定位杆22上调位板25的位置；先将底部护坡板20插入第一限位体13和第二限位体12的间隙内，再自下向上安装中间护坡板19，并在相接的中间护坡板19之间，以及中间护坡板19与底部护坡板20的接缝处设置接缝台阶26、接缝粘结层27和防水条带28；

8）填充层24设置：自最上面一排中间护坡板19与堤坝填筑体8的间隙向下灌注填充材料，形成填充层24；

9）顶部护坡板1布设：先在堤坝填筑体8外侧安装连接槽板4，再在最上面一排中间护坡板19上部安装顶部护坡板1，并在顶部护坡板1底面的连接条榫3与连接槽板4之间设置柔性防水层5，在中间护坡板19与顶部护坡板1的接缝处设置接缝台阶26、接缝粘结层27和防水条带28；

10）横向连接筋29张拉及锚垫板31设置：待扩大端头30形成强度后，在横向连接筋29外侧设置锚垫板31，校核锚垫板31外侧的连接吊钩33和套筒连接杆32的位置满足要求后，对横向连接筋29施加张拉力；

11）限位连接杆34布设：先在套筒连接杆32的外侧端部设置限位套筒35，再在限位连接杆34的底部设置杆底连接环45，然后自限位套筒35的底部将限位连接杆34套于限位套筒35的内部，并使限位连接杆34底部的杆底连接环45与连接吊钩33连接牢固；

12）防浪体38设置：在限位连接杆34的顶部先安装第一限位环36，将防浪体38与连接端板7连接端设置连接横板44，并使连接横板44与连接端板7通过紧固螺栓47牢固；在防浪体38与限位连接杆34连接处设置套环46，并将套环46置于第一限位环36上部，最后安装第二限位环37；

13）种植土壤42铺设：先在作物种植槽2的连接台阶39上设置种植槽底板50；再将吸水管43的底端插入蓄水槽10内；然后在种植槽底板50上铺设排气条带40、反滤透气层41，并使反滤透气层41与吸水管43，使排气条带40伸至种植槽竖板6外侧；最后在反滤透气层41上部铺设种植土壤42。