一种亲水型应急挡浪海岸防护结构的制作方法

本实用新型属于海堤防护领域，涉及一种亲水型应急挡浪海岸防护结构。

背景技术：

我国有总长约3.2万公里的海岸线，其中大陆海岸线1.8万公里，岛屿海岸线1.4 万公里，随着沿海地区社会经济的迅速发展，台风暴潮造成的损失越来越大。海堤是保护沿海地区免遭潮、浪袭击的重要工程设施，海堤的破坏将导致严重的后果。以往大量海堤事故表明，极端恶劣水文条件下，越浪是造成海堤破坏的一个重要原因。可见，控制海堤越浪量是防止海堤破坏的关键。在实际工程中为了减少越浪量，一般在各类海堤堤顶都设置返浪墙。在返浪墙的设计中，顶标高是重要参数，对越浪量的大小起主要控制作用。理论上讲，只要堤顶足够高，越浪是可以避免的。但按照传统所设计的足够高海岸防护工程的思路，虽然对陆域进行了有效防护，但对于绵长的高墙环绕，则观感差、压抑，尤其在较小的人工岛，感觉尤甚。而以往的设计主要考虑防浪功能要求，波浪稍大的海域，防浪胸墙高出地面多达3～5m，亲水功能几乎不存在，尤其随着近年来，离岸人工岛建设工程越来越多，大多以休闲观光、旅游和房地产开发为目的，对环境、生态和亲水(景观)的要求如越来越高。如不能保持景观特色、提高人的感观，不利于项目开发，提高土地价值，甚至丧失开发价值和意义。另外随着我国经济社会的发展，人们对生存环境特别是海岸生态环境有了新的要求，尤其中共十八大中提出“美丽中国”，更是这一要求的在我国的集中体现。因此在涉及防护工程建设，也需将景观和亲水功能的需求贯彻于工程中。

对于海岸防护工程堤顶高程合理性的确定，考虑到海岸防护工程一方面由于按照完全不允许越浪标准设计建造海堤的不经济性；同时，还由于地基承载力不够，在地基处理条件小具备或虽经处理仍然达不到要求的情况下，堤身高度受到限制；另一方面由于设计水位及波浪要素的不确定性，特别是在风暴潮作用下，越浪量会大大的增加，因此在现有海堤的设计过程中都是考虑允许部分越浪的情况。

海岸防护如何在既保障足够安全，同时又能体现出景观和亲水效果的结构设计，探寻海防工程结构设计标准和前期我们所调海岸防护工程破坏结果来看，均由极端海况条件所控制，同时研究发现在极端海况时，其发生的时段一般持续时间不长，大部分时间是处于平常海况条件，因此对于海岸防护工程只要能在极端海况的时间段，堤顶高程迅速提高达到保障安全标准即可，而在长时间段的平常海况条件下，此时海堤工程堤顶高程设定则满足景观和亲水要求即可。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是在于提供一种亲水型应急挡浪海岸防护结构，减少越浪、保证堤后安全，同时兼顾亲水和景观。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种亲水型应急挡浪海岸防护结构，包括设置在海岸边的基础部，所述基础部上端远离所述海岸的一端设有防护升降组件，所述防护升降组件的上端设有植被；

所述翻转组件包括嵌设在所述基础部内的定位架，所述定位架的上端设有翻转板，所述翻转板靠近海岸的一端与所述定位架铰接，所述定位架内部的下端设有驱动翻转板转动的驱动件，所述定位架远离海岸一侧的下端设有与外部连通的排水通道，所述植被设在所述翻转板的上端面。

进一步的，所述驱动件为气缸或液压缸，所述驱动件的一端铰接在所述定位架上，另一端铰接在所述翻转板远离海岸一端的下方。

进一步的，所述翻转板的上方嵌设有密封箱，所述密封箱内设有所述植被生长用沙土，所述密封箱的上端盖设有防滑的花纹式网格钢板，所述网格钢板上设有避位孔，所述植被设穿过避位孔后种植在所述沙土内。

进一步的，所述网格钢板远离海岸一端的上方设有向外延伸的尾部盖板，尾部盖板通过活页关节与网格钢板铰接。

进一步的，所述防护升降组件设在所述基础部远离海岸部分的2/3范围内，所述定位架由工字钢和钢板等型材一体焊接而成，所述植被为杨树。

进一步的，所述翻转板的翻转角度为0～45度，所述定位架的长度是所述定位架高度的2倍以上，所述定位架远离海岸的一侧设有竖直设置的维修支撑杆，所述维修支撑杆的上端与所述翻转板对应设置。

进一步的，所述基础部靠近海岸的一侧为水平设置的U型弧面且开口朝向海岸的一侧，所述基础部的上端上靠近海岸的一侧延伸设置，所述基础部远离海岸的一侧从上到下向远离海岸的一侧斜向下设置。

进一步的，所述基础部上设有上下连通的喷水孔，所述喷水孔的截面从下到上逐渐做小，所述喷水孔从下到上向靠近海岸的一侧倾斜设置，所述喷水孔的出水口设在所述基础部上端靠近海岸的一侧且与所述防护升降组件错位设置，所述喷水孔下端的开口设在所述U型弧面中部以上30°位置至45°的范围内。

进一步的，所述翻转板的数量为多个且可相互独立运动，一个所述翻转板匹配设置一个所述驱动件，两个相邻的所述翻转板之间预留人行通道。

进一步的，所述基础部的上端面远离海岸的一端设有排水渠，所述排水渠设在所述防护升降组件远离海岸的一端，所述排水渠的断面按照明渠均匀流公式计算确定。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果如下。

1、本实用新型设置基础部和防护升降组件，完全实现正常海况波浪作用下，适宜的基础部高程满足亲水需求，防护升降组件包括驱动件和翻转板，在极端海况下，驱动件驱动翻转板向靠近海岸的一侧翻转，提升基础部的防护高程功能，再次对越堤波浪进行消减，从而大大减弱其冲击力，进一步减少波浪越入后方陆域冲刷破坏力，即开启应急保障模式，大大减少越浪量和保障安全，整个结构简单，构思巧妙，装拆灵活。

2、植被为杨树，适应性、生命力、经济性和防浪性能强，杨树速生易长，耐水性强，经洪水淹没后仍然能够正常生长，防浪护堤效果好，对越堤水体进行二次消减，也满足了景观要求；

3、网格钢板远离海岸一端的上方设有向外延伸的尾部盖板，尾部盖板相对网格钢板斜向下设置，进一步扩大防护高程，提升安全性能，也避免了水分从网格钢板与基础部的对接处流道到下方，保持定位架内部的干燥性；

4、排水渠汇集水体，防止水流冲刷破坏土地，达到了海岛开发，提高土地利用价值功能。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型一种亲水型应急挡浪海岸防护结构的结构示意图；

图2是本实用新型图1的A-A剖视图；

图3是本实用新型防护升降组件的结构示意图；

图4是本实用新型排水渠的断面示意图；

图5是本实用新型植被在翻转板上种植的布局示意图；

图6是本实用新型U型弧面R1大于R2的结构示意图；

图7是本实用新型U型弧面R1小于R2的结构示意图。

附图标记：

1-基础部；11-U型弧面；2-防护升降组件；21-定位架；22-密封箱；221-沙土；23- 网格钢板；231-尾部盖板；24-驱动件；25-维修支撑杆；3-排水通道；4-排水渠；5-喷水孔；6-植被。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。

如图1～图7所示，本实用新型为一种亲水型应急挡浪海岸防护结构，包括设置在海岸边的基础部1，基础部1上端远离海岸的一端设有防护升降组件2，防护升降组件2的上端设有植被6；

翻转组件包括嵌设在基础部1内的定位架21，定位架21的上端设有翻转板，翻转板靠近海岸的一端与定位架21铰接，采用“流线型”开放式活页关节铰接，与传统的铰接方式相比，可增加焊接面积达3倍以上，大大延长使用寿命，定位架21内部的下端设有驱动翻转板转动的驱动件24，定位架21远离海岸一侧的下端设有与外部连通的排水通道3，植被6设在翻转板的上端面。

优选地，驱动件24为气缸或液压缸，驱动件24的一端铰接在定位架21上，另一端铰接在翻转板远离海岸一端的下方，采用气缸的时候配置气泵站，采用液压缸的时候，采用整体模块式液压站，其密封性好，防水效果佳，控制与外部的控制中心电连接，可实现远程控制，采用液压缸的时候，液压系统本身具有因突然事故发生时或无电力供应时具有紧急制动功能，更优选地，驱动间24采用电动液压缸，采用电机进行驱动实现升降动作，电机的功率多采用0.75kw和1.5kw这两种规格，额定载重一般有8吨、10吨和 12吨，驱动结构更加稳定可靠。

优选地，翻转板的上方嵌设有密封箱22，密封箱的高度充分考量植被6生长所需，设定为0.5～0.8m，密封箱22内设有植被6生长用沙土221，同时植被6采用杨树，杨树对土壤的含盐量和酸碱度也有一定的要求，一般情况下，沙土221含盐量不超过0.3％～ 0.4％，pH值不超过8.5为好，pH值7～8对杨树生长最有利，密封箱22的上端盖设有防滑的花纹式网格钢板23，网格钢板23上设有避位孔，植被6设穿过避位孔后种植在沙土221内，根据网格钢板23的厚度，承载不同重量，一般能达到10吨，甚至更重。

优选地，网格钢板23远离海岸一端的上方设有向外延伸的尾部盖板231，初始状态下，尾部盖板231相对网格钢板23斜向下设置，尾部盖板231通过活页关节与网格钢板23铰接，根据排水渠4的边坡高程，自动搭在其边缘，使后方陆域与平台平稳过渡，方便人们通行，同时保护人们通行安全，提升安全性能，也避免了水分从网格钢板23与基础部1的对接处流道到下方，保持定位架21内部的干燥性。

优选地，防护升降组件2设在基础部1远离海岸部分的2/3范围内，定位架21由工字钢和钢板等型材一体焊接而成，能平均承托压力，可减少定位架21的扭力，大大延长使用寿命，植被6为杨树，适应性、生命力、经济性和防浪性能强，杨树速生易长，耐水性强，经洪水淹没后仍然能够正常生长，防浪护堤效果好，对越堤水体进行二次消减，也满足了景观要求，实现了海岛开发，提高土地利用价值功能，符合目前国家“十三五”所提出的海岸防护工程建设的新要求，如图5所示，杨树在一定的条件下，只有合理的造林密度，才能获得最好的防风、浪效果，实践证明对于防护林和固沙林，可采用1×3 米株行距，个别风力较大风口也采用1×1.5米株行距，翻转板的数量为多个且可相互独立运动，考虑到翻转板的重量和应急时的防护升降组件反应的迅速，每一块翻转的规格按L×B＝10m×5m(平行波浪方向×垂直波浪方向)进行设置，相邻的翻转板之间设置 0.5m的人行通道，根据前述翻转板的尺寸L×B＝10m×5m，总共种植杨树6行，前后树采用相互交叉布置，最前面的为最密即第1行、第3行、第5行为5棵，第2行、第4行、第6行为4棵，各行间距具体情况分别为1.5m、1.5m、2.0m、2.0m和3.0m，同一行两棵树之间距离均为1.0m。

优选地，翻转板的翻转角度为0～45度，定位架21的长度是定位架21高度的2倍以上，定位架21远离海岸的一侧设有竖直设置的维修支撑杆25，维修支撑杆25的上端与翻转板对应设置，方便维护人员进入到定位架21的内部进行支撑，提升维护的便利性。

优选地，基础部1靠近海岸的一侧为水平设置的U型弧面11且开口朝向海岸的一侧，类似海蚀崖平躺“U”字型弧面，基础部1的上端上靠近海岸的一侧延伸设置，根据实验室研究成果，考虑到伸出部分所受到的波浪力、堤顶越浪量试验结果和景观的要求，伸出的长度及厚度一般设计为0.5m，基础部1远离海岸的一侧从上到下向远离海岸的一侧斜向下设置，根据后方土地的利用和地基稳定性考虑，设计坡度为1:1.5，基础部1的建设材料可采用混凝土浇筑或浆砌块石堆砌，一般采取密度为2450kg每立方米的材料，为防止波浪冲击，结构形式可设为重力式，U型弧面11为单一半径结构，半径为r，基础部1延伸的部分超过单一半径r的距离为0.5m，对于半径r的取值，一般可根据入射波浪周期大小来进行选取，根据近岸海岸工程试验结果表明一般大多数设置在3～5m之间，基础部分建造材料可采用混凝土浇筑或浆砌块石堆砌，同时为抵抗波浪冲击，总体设置为重力式结构；“U”字型弧面也可以采用分段式圆弧结构，上端采用半径R1的圆弧，下端采用半径R2的圆弧，无论是R1大于R2，还是R1小于R2，“U”字型弧面所受波浪力和堤顶越浪量大小均大于单一半径圆弧r所承受的，因此采用单一半径R的圆弧结构更加稳定。

优选地，基础部1上设有上下连通的喷水孔5，喷水孔5的截面从下到上逐渐做小，利用外海波浪冲击力，增强孔口水体喷射高度，形成人造喷水景观的效果，喷水孔5从下到上向靠近海岸的一侧倾斜设置，喷水孔5的出水口设在基础部1上端靠近海岸的一侧且与防护升降组件2错位设置，在常海况，由喷水孔5产生喷泉和植被6形成景观，通过对“U”字型弧面所受波浪力的试验结果表明，整个弧面受到波浪力最大均发生在弧中部以上45°范围内，为了利用波浪所产生的动力越大则对喷射效果越有利原则，且最后通过试验验证结果表明在中部以上30°位置进行开口至45°的范围内，喷水孔5的截面为圆形，喷水孔5下端的半径为R’＝(1/24)ΠR，喷水孔5上端的半径R”＝(1/36) ΠR，设置以上参数后，喷水孔5可喷射水体最高可达2R高度，其效果也是最佳。

优选地，翻转板的数量为多个且可相互独立运动，一个翻转板匹配设置一个驱动件 24，对此整条海岸防护带可根据受外海波浪冲击区域所产生越浪程度和风暴潮预警的等级，自动调节翻转板的张开角度，形成错落的堤顶高程，充分满足保障安全的要求。

优选地，基础部1的上端面远离海岸的一端设有排水渠4，排水渠4设在防护升降组件2远离海岸的一端，汇集水体，防止水流冲刷破坏土地，达到了海岛开发，提高土地利用价值功能，排水渠4的结构设置主要考量了渠道内过水面积的最大流量，分别包括越堤波浪和强降雨等影响因素，具体面积计算的流程如下，排水渠4的断面示意图如图4 所示，排水沟的断面A2的考虑，根据设计频率暴雨坡面最大径流量，按明渠均匀流公式计算如下：

式中：A2──排水沟断面面积，㎡；

Q──设计坡面最大径流量，m³/s；

C──谢才系数；

R──水力半径，m；

i──排水沟比降。

Q值的计算：

式中：Q──设计最大流量，m³/s；

IT──设计频率10min最大降雨强度,mm/min；

Ip──相应时段土壤平均入渗强度，mm/min；

F──坡面汇水面积，㎡。

R值的计算：

式中：R──水力半径，m；

A2──排水沟断面面积，㎡；

x──排水沟断面湿周，m。

在实际工作过程中，此结构分三种情况呈现，第一是正常海况下的亲水性，基础部1 设计高程足够合理，起到足够的防护作用，满足人们亲水需求；第二是极端海况下的应急性，自动开启加强版的防护，驱动件24启动，翻转板向海岸的一侧翻转，向上增加了基础部1分高度，有效起到防护的作用，翻转的角度根据海况的情况进行设置，保障安全；第三是景观性，喷水孔5喷水状态下形成喷泉，与植被6形成人造喷泉和防护林景色，提供陆域上舒适视野感。整个海岸防护结构运行模式为在平常海况下，即风浪较小的状态，波浪冲击作用下利用基础部1，其结构类似海蚀崖平躺“U”字型弧面进行挡浪，由弧面设置的圆形喷水孔5喷水产生人工喷泉景观，此时开启景观亲水模式；极端海况下，如台风和寒潮风暴潮，基础部1上方的防护升降组件2启动，翻转板抬高加防护林组合实现减浪功能，即波浪越过第一步基础海挡结构后，随后越堤波浪遇到由抬起的翻转板和防护林组合，再次对越堤波浪进行消减，从而大大减弱其冲击力，进一步减少波浪越入后方陆域冲刷破坏力，即开启应急保障模式，大大减少越浪量和保障安全。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。