一种阶梯状生态护坡组合砌块及其施工方法与流程

本发明涉及水利工程岸坡生态防护，具体涉及一种阶梯状生态护坡组合砌块及其施工方法。

背景技术：

1、岸坡消落带是水位涨落交替作用形成的特殊生态区域，受水流冲刷、波浪爬高、干湿交替影响，极易出现水土流失、结构坍塌、生态退化等问题。传统护坡砌块与结构在实际应用中存在诸多技术缺陷：

2、迎水面多为平直光滑结构，无专用消能设计，无法有效消减波浪爬高与水流冲刷力，抗冲刷性能差，长期使用易出现砌块移位、岸坡土体流失；砌块内腔多为实心或简易空腔结构，无水土连通支撑构造，完全隔绝水体与下层土壤的物质交换，割裂水土生态界面，植物根系无法正常生长延伸，生态功能缺失；侧板拼接结构单一，无自适应咬合设计，无法根据岸坡实际坡度调整拼接高度，施工适配性差，易出现通缝、漏水、漏土问题；侧向连接无榫槽咬合结构，砌块间仅靠简单贴合拼接，整体稳定性不足，受水流冲击易松散、坍塌；无法同步满足抗冲刷、生态连通、坡度适配、拼接稳固四大核心需求，难以适配消落带复杂的水文与生态环境。

3、因此，研发一种兼具高效消能抗冲刷、水土生态连通、坡度自适应、拼接紧密稳固的生态护坡组合砌块，成为当前河道、湖库消落带生态修复与岸坡防护的核心技术需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种阶梯状生态护坡组合砌块及其施工方法，以解决现有护坡砌块抗冲刷性能差、水土生态界面割裂、岸坡坡度适配性差以及砌块间拼接不稳固易移位的问题。

2、本发明提出了一种阶梯状生态护坡组合砌块，所述组合砌块采用生态混凝土与透水骨料一体浇筑成型，由底板、第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板围合构成顶部敞口的种植生长腔；所述第一侧板与第三侧板呈对称相对设置，所述第二侧板与第四侧板呈对称相对设置；所述第四侧板作为迎水面侧板，其外表面一体化成型具有物理折返消能功能的凹凸纹理结构，用于通过物理摩擦与水流折返消减波浪爬高与水流冲刷力；所述种植生长腔底部固定设置水土连通支撑结构，所述水土连通支撑结构由相互垂直交叉的支撑肋一体化成型，支撑肋之间形成贯通式透水通槽，用于实现水体与下层土壤之间的微量物质交换并为植物根系提供向下延伸的生长空间；所述第一侧板板面开设贯通砌块内外的第一连通通孔，所述第三侧板与所述第一连通通孔对应位置开设规格相同的第三连通通孔，第一连通通孔与第三连通通孔对称分布，共同构建砌块内外土体、水气循环与养分传输通道；所述第二侧板与第四侧板外表面均设置波浪形咬合纹理，二者纹理形状相互匹配，拼接时波峰与波谷精准嵌合，且所述第二侧板与第四侧板的高度可以调节，用于适配不同坡度岸坡的防护需求；所述第一侧板外侧设置外凸咬合榫，所述第三侧板外侧设置与所述外凸咬合榫形状及尺寸匹配的内凹咬合槽，砌块侧向拼接时外凸咬合榫精准嵌入内凹咬合槽，用于防止砌块侧向移位并提升组合体的整体抗冲刷稳定性。

3、进一步的，所述第四侧板外表面的凹凸纹理结构为阶梯式波浪消能纹理，所述阶梯式波浪消能纹理由连续凹凸阶梯结构组成，各阶梯高度沿砌块高度方向均匀分布，阶梯坡面与水流方向之间所形成的缓冲消能夹角不小于15°且不大于45°；所述第四侧板顶部还一体化设置挡浪条，所述挡浪条向迎水面外侧弯折延伸，用于在波浪到达种植生长腔前阻挡波浪爬高并削弱水流冲击力，保护种植生长腔内的植物生长环境。

4、进一步的，所述水土连通支撑结构为十字形水土连通支撑结构，由横向支撑肋与纵向支撑肋垂直交叉一体化成型，横向支撑肋与纵向支撑肋的宽度均为50mm，垂直交叉后在种植生长腔底部形成4个贯通式透水通槽，各透水通槽的长度为150mm、宽度为200mm；植物根系可穿过所述透水通槽向下延伸进入基层土壤，所述十字形水土连通支撑结构同时承担砌块的整体荷载支撑功能。

5、进一步的，所述第一连通通孔与第三连通通孔均为矩形，对称分布于各自侧板的中心区域，所述第一连通通孔的长轴为325mm、短轴为75mm；所述底板表面还开设多个第二连通通孔，多个所述第二连通通孔与第一连通通孔、第三连通通孔共同构建砌块内外土体、水气循环、养分传输与根系延伸的三维生态通道；所述组合砌块全部连通通孔面积之和与第一侧板、第三侧板及底板开孔所在面总面积之比，即连通通孔总开孔率为28%。

6、进一步的，所述第二侧板与第四侧板外表面的波浪形咬合纹理为正弦波结构，正弦波的波高为25mm、波长为100mm；相邻砌块竖向拼接时，第二侧板与第四侧板的波浪形咬合纹理实现无通缝嵌合连接，波峰与波谷的配合公差不大于1mm；所述第二侧板与第四侧板的高度可调范围为150mm～300mm，对应适配岸坡坡度为1:1.5～1:3的主流护坡坡度，施工时无需定制加工砌块即可实现坡度自适应拼接。

7、进一步的，所述外凸咬合榫为t型条状榫头，数量为4个，均匀分布于第一侧板外侧，单个t型条状榫头的长度为80mm、宽度为30mm、高度为20mm；所述内凹咬合槽为t型条状槽体，数量为4个，均匀分布于第三侧板外侧，t型条状槽体的尺寸及位置与所述t型条状榫头完全对应匹配；砌块侧向拼接时，外凸咬合榫精准嵌入内凹咬合槽，咬合间隙不大于1mm，以防止砌块在水流冲击下发生侧向移位或松动。

8、进一步的，所述种植生长腔内部填充生态种植基质，所述生态种植基质为活性炭、火山石、陶粒、钢渣、沸石中的一种或多种混合，生态种植基质的粒径为5mm～10mm；

9、在具体实施中，火山石、陶粒与沸石按体积比2:2:1混合使用，粒径范围为6mm～8mm；所述生态种植基质为水生植物和湿生植物提供生长载体，兼具固土、净水与景观美化功能。

10、进一步的，所述底板底部设置防滑齿纹，所述防滑齿纹用于提升所述组合砌块与基层土壤之间的贴合稳定性，防止砌块在坡面上发生纵向滑移；所述组合砌块采用强度等级不低于c30的生态混凝土与透水骨料一体浇筑成型，整体尺寸为长600mm、宽500mm、高425mm。

11、一种利用阶梯状生态护坡组合砌块进行消落带岸坡生态防护的施工方法，采用以上所述的阶梯状生态护坡组合砌块，所述施工方法包括：

12、根据待防护岸坡的实际坡度，调节相邻砌块第二侧板与第四侧板的拼接高度，使波浪形咬合纹理在对应高度处紧密嵌合，确保竖向拼接后砌块间无通缝，以适配岸坡实际坡度；

13、将所述组合砌块沿岸坡坡面依次铺设，进行侧向拼接时将相邻砌块的外凸咬合榫精准嵌入内凹咬合槽，使榫槽咬合间隙不大于1mm，形成横向无通缝连续防护带；

14、进行竖向叠放拼接时，调整第二侧板与第四侧板的高度，使上下层砌块的波浪形咬合纹理相互嵌合，形成阶梯式护坡结构，第四侧板的阶梯式波浪消能纹理统一朝向迎水面，确保消能纹理有效发挥折返消能与物理摩擦作用；

15、向种植生长腔内填充生态种植基质，并种植适应消落带水位涨落环境的水生植物或湿生植物，植物根系通过十字形水土连通支撑结构的透水通槽向下延伸至基层土壤，并通过第一连通通孔、第三连通通孔向两侧土体横向延伸，同时通过底板上的第二连通通孔向底部基层土体延伸，最终形成砌块结构、植物根系与基层土体三位一体的综合固土防护体系。

16、进一步的，在调节所述第二侧板与第四侧板拼接高度的过程中，按以下对应关系进行调节：

17、当岸坡坡度为1:1.5时，将第二侧板与第四侧板调节至150mm高度；

18、当岸坡坡度为1:2时，将第二侧板与第四侧板调节至200mm高度；

19、当岸坡坡度为1:2.5时，将第二侧板与第四侧板调节至250mm高度；

20、当岸坡坡度为1:3时，将第二侧板与第四侧板调节至300mm高度；

21、所述组合砌块整体拼装完成后，砌块之间横向通缝与竖向通缝的拼接间隙均不大于1mm，生态种植基质填充量不低于种植生长腔有效容积的90%，整体结构的抗冲刷能力应满足消落带10年一遇洪水的防护要求。

22、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

23、1、本发明通过第四侧板迎水面的阶梯式波浪消能纹理与挡浪条，实现物理摩擦与水流折返双重消能，显著提升抗冲刷性能；及第一侧板、第三侧板连通通孔与底板连通通孔，避免水土界面割裂；通过第二、第四侧板波浪形咬合纹理及高度可调设计，适配1:1.5～1:3全范围岸坡坡度，无需定制加工；通过外凸咬合榫与内凹咬合槽的精准锁固，配合波浪形无通缝嵌合，有效防止砌块移位、松动与坍塌。本发明兼具高效消能、生态连通、坡度自适应、拼接稳固四大优势，可广泛应用于河道、湖泊、水库消落带的岸坡生态修复与防护。