[0001] 本发明涉及海洋生态修复技术领域。更具体地说，本发明涉及一种框格生态海堤及其施工方法。

[0002] 在受到水流冲刷侵蚀的凹岸修筑防护建筑物是避免海岸退化的重要技术之一。传统的“硬”质海堤在带来高成本，高维护费用的同时，也会对海岸带生态系统带来负面的影
响，一定程度破坏海洋生物的生存环境，破坏生态系统的完整性。而“软”质海堤结构工程寻
求与自然合作，对于海岸的保护能达到一个长期有效的良好效果。目前市面上对于海堤生
态化改造的技术包括对堤前带、堤身以及堤后带的改造，其中对于堤前带可以布置耐盐的
护滩植被，堤后带可以实施沿岸陆域绿化工程或建设人工湿地，都可以构建多样性强且具
有减灾功能的生态系统。

[0003] 而堤身迎水面由于面临更加恶劣的环境并需要满足更高的结构强度要求，对其进行生态化改造面临更高的挑战。目前的技术手段主要以下部构建多孔型的护面结构，为海
洋生物提供栖息空间、上部斜坡上进行植被绿化为主，如公开号为CN218911257U的中国专
利公开了一种生态海堤结构。这种海堤的生态性虽然相对于传统的硬质海堤有一定的提
升，但是其下部并不能形成完整多样的生态系统，附着生物群落较为脆弱，且景观性较差，
上部也受限于斜坡结构，植被的稳定性较差，容易发生水土流失等作用而退化。

[0004] 公开号CN114837128A的中国专利公开了一种生态型护面块体，通过该块体建造的坡面具有良好的生态性，但这类方案将护面斜坡变更成多级直立阶梯，对于地基的允许承
载力要求提高，导致适用范围较小且造价较高。

[0040] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0041] 需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵
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发明和简化描述，
并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
此不能理解为对本发明的限制。

[0042] 如图1‑4所示，本发明提供一种框格生态海堤，包括整体为梯形体的堤心1，堤心1的顶面靠近迎水面一侧边缘沿岸线方向设置有挡浪墙9，堤心1的背水面一侧向上依次铺设
有背水面土工布层2、背水面倒滤层3、浆砌石护面层4，堤心1的迎水面一侧向上依次铺设有
迎水面土工布层5、迎水面倒滤层6、混凝土垫层7、钢筋混凝土框格8，混凝土垫层7沿钢筋混
凝土框格8的正下方设置且顶面与迎水面倒滤层6的顶面平齐，钢筋混凝土框格8浇筑连接
在混凝土垫层7上且上下两侧贯通设置，钢筋混凝土框格8包括在迎水面倒滤层6上均匀排
列设置的植被护面框格模块、干砌石护面框格模块17、聚氨酯碎石护面框格模块，其中，植
被护面框格模块配置在平均低低潮线12以上，内侧用于种植潮间带、潮上带植被，干砌石护
面框格模块17配置在浅水区域16，用于对应区域的护面及消浪，聚氨酯碎石护面框格模块
配置在深水区域14，用于对应区域的护面及消浪。

[0043] 堤心1为不含砂、砾、砖瓦垃圾杂质的壤土或砂壤土作为筑堤土料建成，可结合原状堤心1因地制宜改造，对原有堤心1进行顺坡、塑形、压实建成，堤心1高度、坡度、挡浪墙9
高度根据《海堤工程设计规范》进行确定，其中坡度不宜大于1:2，迎水面土工布层5为400g/
2
m无纺土工布，混凝土垫层7为100mm厚度C25混凝土，钢筋混凝土框格8由C40钢筋混凝土浇
筑制成，每个框格模块外侧宽800mm高600mm，框格模块内侧尺寸根据迎水面规模灵活设置，
2
背水面土工布层2为300g/m土工布，迎水面倒滤层6200mm厚度，设置时先铺设100mm厚度，
浇筑混凝土垫层7后再铺设剩余的100mm厚度倒滤层，背水面倒滤层3厚度150mm，浆砌石护
面层4使用M15水泥砂浆，厚度300mm。

[0044] 在钢筋混凝土框格8的框格模块根据生态需求及潮汐、波浪情况选择设置为不同功能的植被护面框格模块或干砌石护面框格模块17或聚氨酯碎石护面框格模块类型。首先
调查拟建设本发明区域的本土植被物种，选取耐盐的潮间带、潮上带物种作为植被护面模
块中植被层20，根据所选取的潮间带植被物种的最大适宜海水淹没时间，将堤面潮水淹没
时间小于该时间的框格确定为植被护面模块配置框格。对于不适宜配置植被护面模块的框
格，依据《海堤工程设计规范》，分别计算各工况下干砌石护面能否满足护面稳定性、消浪等
功能性要求，干砌石能够满足护面功能性要求的确定配置干砌石护面模块并计算各工况下
的干砌石最小质量，干砌石护面不能满足功能性要求的框格区域确定为聚氨酯护面框格模
块15。

[0045] 海堤背水面与迎水面均设有倒滤层，避免堤心1土料发生管涌现象流失，背水面设置浆砌石护面，保证结构完整稳定，迎水面设置钢筋混凝土框格8，保证护面结构的完整性、
安全性，降低对护面材料强度的要求，扩大护面材料的选用范围，框格内空间选择配置不同
框格模块实现护面的功能，钢筋混凝土框格8下部的整层连通倒滤层保证了框格空间的连
通性、导水性、开放性，避免海水入渗后蒸发作用下水走盐留导致的盐分不断积累，框格内
的盐度保持在一定范围内，形成可供生物生存的环境。

[0046] 通过设置的植被护面框格模块在适宜高度为植被提供了稳固的根系生长空间与基质并保证了整体结构的稳定性，实现海堤迎水面植被种植提升了海堤的生态性、景观性
与安全性；通过设置干砌石护面框格模块17实现浅水区海堤迎水护面的消浪功能，成本低
廉，同时干砌石具有较大尺寸、连通性好的孔隙空间，可供生物栖息，进一步提高了海堤的
生态性、经济性；通过设置的聚氨酯碎石护面框格模块实现深水区海堤迎水面的消浪功能，
消浪作用好，同时聚氨酯碎石供附着生物、海藻附着生长的适宜性强，进一步提高了海堤的
安全性、生态性。得益于各框格内填充模块的独立性，发生自然灾害发生海堤损坏后，仅需
修复受到破坏的框格，在淤积‑侵蚀作用下，堤前滩地地形发生较大变化，导致原有迎水面
模块功能需要改变时，也只需要替换部分区域的框格，而不必改变海堤的整体结构，大大降
低了维护的难度与成本。

[0047] 在另一种技术方案中，如图1‑4所示，所述钢筋混凝土框格8的内侧尺寸的长度为2～4m，宽度为2～4m。设置的不同类型的框格模块尺寸尽量保持大小均匀。

[0048] 在另一种技术方案中，如图1‑4所示，所述迎水面倒滤层6、所述背水面倒滤层3分别为混合碎石倒滤层，且碎石的粒径范围为10～60mm，碎石结构较为稳定，提高导水、过滤
效率，避免海水入渗后蒸发作用下水走盐留导致的盐分不断积累。

[0049] 在另一种技术方案中，如图1‑2所示，所述植被护面框格模块内在对应位置的所述迎水面倒滤层6上依次向上铺设有第一碎石垫层18、植生砼层19、植被层20，第一碎石垫层
18为40mm～60mm粒径碎石，植生砼层19由20～40mm粒径碎石23和PO42.5水泥、植生混凝土
添加剂混合并浇筑于第一碎石垫层18上，在第一碎石垫层18和植生砼层19的碎石间隙中填
充设置有种植基21。

[0050] 第一碎石垫层18由40～60mm粒径碎石22堆积而成，厚度设置为300mm，植生砼层19为20～40mm粒径碎石23，搅拌混合PO42.5水泥、植生混凝土专用添加剂后浇筑于第一碎石
垫层18之上，厚度一般设置为200mm，植生砼层19顶面低于框格模块顶部设置，种植基21为
添加复合肥、有机质的土壤，填充在40～60mm粒径碎石22以及20～40mm粒径碎石23间形成
的孔隙中。

[0051] 在另一种技术方案中，如图1‑2所示，所述植被护面框格模块包括潮上带植被护面框格模块11、潮间带植被护面框格模块13，其中，潮上带植被护面框格模块11位于平均高高
潮线10以上且内侧用于种植本土植被物种中耐盐的潮上带物种，潮间带植被护面框格模块
13位于平均高高潮线10和平均低低潮线12之间且内侧用于种植本土植被物种中耐盐的潮
间带物种。

[0052] 植被层20在潮上带植被护面框格模块11中为适宜当地潮上带环境的耐淹、耐盐碱本土潮上带植被物种，主要为芦苇和柽柳，在潮间带植被护面框格模块13中为适宜当地潮
间带环境的本土潮间带植被物种，主要为碱蓬和芦苇，所述植被层20的根系钻入固定在植
生砼层19中，并可穿过植生砼层19进入第一碎石垫层18。

[0053] 在另一种技术方案中，如图1、3所示，所述聚氨酯碎石护面框格模块内在对应位置的所述迎水面倒滤层6上依次向上填充设置的第二碎石垫层26、聚氨酯碎石层27，第二碎石
垫层26为40mm～60mm粒径碎石，聚氨酯碎石层27由护岸聚氨酯粘合剂、20mm～40mm粒径碎
石混合并浇筑于第二碎石垫层26上，护岸聚氨酯粘合剂添加量为20mm～40mm粒径碎石质量
的1.2～3％。第二碎石垫层26厚度一般设置为400mm，聚氨酯碎石层27厚度一般设置为
200mm。

[0054] 在另一种技术方案中，如图1、4所示，所述干砌石护面框格模块17的内部填充有干砌块石28，所述干砌石护面框格模块17、所述聚氨酯碎石护面框格模块的高度与内侧填充
厚度相等。

[0055] 基于框格模块外侧尺寸宽800mm，高600mm，干砌块石填充厚度为600mm，单个块石的最小质量在不同的海堤形态、潮汐波浪条件下，依据《海堤工程设计规范》计算。

[0056] 在另一种技术方案中，如图1所示，堤心1背水面设置浆砌石护面，保证结构完整稳定，在所述浆砌石护面层4上连接设置人工养殖塘或湿地公园等海岸带场景，提高生态多样
性和景观价值。

[0057] 本发明还提供一种框格生态海堤的施工方法，结合图1‑4所示，包括如下步骤：

[0058] S1、收集波浪、潮汐数据，确定平均高高潮线10、平均低低潮线12和潮间带、浅水区域16、深水区域14范围，根据《海堤工程设计规范》设计海堤的高度、迎水面与背水面的坡度
等参数。

[0059] S2、对原有坝体进行改造，进行顺坡、塑形、压实，制成堤心1；对于堤顶高程大于设计高程的可维持原状，对于堤顶高程小于设计高程的，使用不含砂、砾、砖瓦垃圾杂质的壤
土或砂壤土填筑至不小于设计高程，然后进行坝体土压实，压实系数不小于0.93。

[0060] S3、根据迎水面的尺寸，确定钢筋混凝土框格8的模块尺寸，钢筋混凝土框格8长宽设计在2m～4m之间，大小尽量均匀。

[0061] S4、在堤心1的迎水面、背水面表面分别铺设土工布层，迎水面选用400g/m2无纺土2
工布，背水面选用300g/m无纺土工布，然后在土工布层上铺设级配粒径10mm～60mm的混合
碎石倒滤层，在背水面的混合碎石倒滤层上浆砌块石形成浆砌石护面层4，在迎水面的混合
碎石倒滤层上先按照框格模块的尺寸浇筑设置混凝土垫层7，再在混凝土垫层7上浇筑形成
钢筋混凝土框格8，在堤心1顶面的迎水面一侧边缘浇筑混凝土挡浪墙9。

[0062] S5、根据潮汐、波浪情况确定钢筋混凝土框格8内框格模块的类型，首先调查拟设置在框格模块区域的本土植被物种，选取耐盐的潮间带、潮上带植被物种，根据所选取的潮
间带植被物种的最大适宜海水淹没时间，将堤面潮水淹没时间小于最大适宜海水淹没时间
的框格模块确定为植被护面框格模块，其余框格模块根据护面及消浪需求依次设置为干砌
石护面框格模块17和聚氨酯护面框格模块15；对于不适宜配置植被护面框格模块的框格模
块，依据《海堤工程设计规范》，分别计算各工况下干砌石护面能否满足护面稳定性、消浪等
功能性要求，干砌石能够满足护面功能性要求的确定配置干砌石护面框格模块17并计算各
工况下的干砌石最小质量，干砌石护面不能满足功能性要求的框格区域确定为聚氨酯碎石
护面框格模块。

[0063] S6、按照植被护面框格模块、干砌石护面框格模块17、聚氨酯碎石护面框格模块的结构分别进行铺设安装，在植被护面框格模块内的底部铺设40mm～60mm粒径的第一碎石垫
层18，人工插捣使碎石堆积密实，然后将20mm～40mm粒径碎石倒入混凝土搅拌机，每立方米
碎石添加250～350kg的PO42.5水泥，添加适量植生混凝土专用添加剂，搅拌均匀后浇筑至
第一碎石垫层18上形成植生砼层19，养护后完成固化；

[0064] 在干砌石护面框格模块17中填充干砌块石；

[0065] 在聚氨酯碎石护面框格模块内的底部铺设40～60mm粒径的第二碎石垫层26，人工插捣使碎石堆积密实，然后将20mm～40mm粒径碎石倒入混凝土搅拌机，每立方米碎石添加
重量百分比1.2％～3％的护岸聚氨酯粘合剂，搅拌均匀后摊铺至第二碎石垫层26上，养护
后完成固化。

[0066] S7、在每立方米土壤中添加35～45kg有机质(稻壳、秸秆、稻草等粉碎物)与5～7kg复合肥，搅拌均匀制成种植基21，取种植基21添加水和减水剂调制成种植基21浆体，用水泥
枪将种植基21浆体填充于第一碎石垫层18和植生砼层19的碎石间隙中，另取种植基21，添
加步骤S5选取的本土植被物种的种子，搅拌均匀后摊铺至植生砼层19表层形成植被层20，
如果有以根茎、幼苗移栽形式种植的物种，在表层种植土摊铺完成后栽种于其中，在植被层
20上覆盖土工网防止表层种植土流失，直至植物根系固定在植生砼层19内，同时根据气候
条件，对植物制定人工补水方案，保证植被存活。

[0067] S8、定期维护，补充种植基21、干砌块石，补种植被。

[0068] 本发明的框格生态海堤的施工方法，在迎水面的钢筋混凝土框格8内空间选择配置不同类型的框格模块实现护面的消浪、景观等功能，背水面可连接人工养殖塘、湿地公园
等场景；通过迎水面钢筋混凝土框格8下部的整层连通混合碎石倒滤层保证了钢筋混凝土
框格8下方空间的连通性、导水性、开放性，避免海水入渗后蒸发作用下水走盐留导致的盐
分不断积累，框格内的盐度保持在一定范围内，形成可供生物生存的环境；框格内使用新型
生态材料“植生砼”、聚氨酯碎石、干砌石在保证消浪功能的前提下为植被、贝类、海藻、底栖
动物等提供了栖息、附着空间，其中“植生砼”下部使用更大粒径碎石，有利于植物根系发
育，得到的框格生态海堤下部结构具有整体性，框格内填充模块具有独立性，既保证了结构
的安全稳定，又通过丰富多样的框格护面形式提升了生态性与景观功能，同时施工简单方
便，维护简单经济。

[0069] 在另一种技术方案中，如图2所示，在步骤S6中，浇筑所述植生砼层19时在对应的所述植被护面框格模块的内侧中心位置插入内外表面涂抹了混凝土脱模剂的PVC管模具，
模具内的所述植生砼层19上表面锚固有一个马蹄环作为提手25，人工抹平上表面，养护28
天至混凝土完全固化，固化后取出PVC管模具，在所述植被护面框格模块的内侧中心形成一
个可拆卸圆柱体24；

[0070] 在步骤S8中，每年通过提手25取出可拆卸圆柱体24，观察第一碎石垫层18和植生砼层19的碎石间隙中的种植基21流失情况。碎石间形成的孔隙中丰富的种植基21可以一定
程度上提高植被的生长效果，可以根据对生态性、景观性的要求以及经济投入的预算判断
是否补充种植基21，当发生风暴潮、台风等极端情况后，及时检查植被、干砌石护面的破坏
情况，植被被损坏的可以采用植被种植相同的方式补种植被，干砌石块石发生滚落的也及
时补充干砌块石，由于侵蚀、淤积作用，堤前滩地地形发生了巨变的，可重新设计并更换混
凝土框格中的框格模块，无需改变海堤的整体结构，施工简单、经济。

[0071] 以下给出一个实际构建生态海堤的实施例：

[0072] (1)收集区域波浪、潮汐、地形数据，依据《海堤工程设计规范》计算需建设海堤的堤顶高程为5.0m、护面坡度为1∶3，框格模块长3.466m，宽度2.488m。浆砌石护面4使用M15水
泥砂浆，最小块石28质量为78kg，护岸专用聚氨酯粘合剂添加量为碎石质量的1.8％。

[0073] (2)在堤心1的迎水面、背水面分别铺设400g/m2的迎水面土工布5，和300g/m2的背水面土工布2，在背水面土工布2上铺设150mm厚度10mm～60mm级配粒径的背水面混合碎石
倒滤层3，在背水面混合碎石倒滤层3上使用M15水泥砂浆浆砌300mm厚度的浆砌时护面4。在
迎水面土工布5上铺设100mm厚度10mm～60mm级配粒径的迎水面混合碎石倒滤层6，在所述
迎水面混合碎石倒滤层6上拟浇筑钢筋混凝土框格位置浇筑厚100mm宽1000mm的C25混凝土
垫层7，在混凝土垫层7周围继续铺设100mm厚度迎水面混合碎石倒滤层6至上表面平齐，在
混凝土垫层7上浇筑宽800mm高600mm的C40钢筋混凝土框格8，在堤心1顶部迎水面一侧边缘
浇筑混凝土挡浪墙9。

[0074] (3)在平均高高潮线10以上区域的混凝土框格8中配置潮上带植被护面框格模块11，在平均高高潮线10和平均低低潮线12之间潮水淹没时间适合潮间带植被生长区域的混
凝土框格8中，配置潮间带植被护面框格模块13。在潮间带植被护面框格模块13以下区域，
在干砌石护面17能够满足护面功能性要求的浅水区16，配置干砌石护面模块17并计算各工
况下的干砌石28的最小质量为78kg，干砌石护面17不能满足功能性要求的深水区14的混凝
土框格8中配置聚氨酯护面框格模块15。

[0075] (4)在潮上带植被护面框格模块11与潮间带植被护面框格模块13的混凝土框格8底部铺设厚度为300mm的40～60mm粒径碎石22，人工插捣使40～60mm粒径碎石22堆积密实
3
形成碎石垫层18。将20～40mm粒径碎石23倒入混凝土搅拌机，每m 的20～40mm粒径碎石23
添加300kgPO42.5水泥与适量植生混凝土专用添加剂，搅拌均匀后浇筑200mm厚度至碎石垫
层18上，浇筑时在框格中心位置插入内外表面涂抹了混凝土脱模剂的直径200mm的PVC管模
具，模具内的植生混凝土圆柱体24上表面中心固定马蹄环提手25，人工抹平上表面，养护28
天至混凝土完全固化后，取出PVC管模具，形成中心含独立可取出圆柱体24的植生砼层19。
在干砌石护面框格模块17中配置干砌块石28。

[0076] (5)在聚氨酯护面框格模块15的底部铺设厚度为400mm的40～60mm粒径碎石22，人工插捣使40～60mm粒径碎石22堆积密实形成碎石垫层26。将20～40mm粒径碎石23倒入混凝
土搅拌机，碎石要求干燥清洁、无灰尘，每立方20～40mm粒径碎石23添加33kg护岸专用聚氨
酯胶黏剂，搅拌均匀后快速摊铺200mm厚度至碎石垫层26上，人工抹平上表面，养护1～2天
至聚氨酯完全固化形成聚氨酯碎石层27。

[0077] (6)在每立方土壤中添加40kg有机质(稻壳、秸秆、稻草等粉碎物)与6kg复合肥，搅拌均匀制成种植基21，在种植基21中添加水和适量减水剂调制成浆体，使用水泥枪将种植
基21填充至植生砼层19和碎石垫层18的40～60mm粒径碎石22、20～40mm粒径碎石23间的孔
隙中。由于种植基21通过浆体的形式灌入，浆体失水后会收缩，灌浆时可通过提手25取出可
拆卸圆柱体24，通过窗口观察植生砼层19与碎石垫层18孔隙中种植基21的填充效果，并进
行多次灌浆。另取不加水的种植基21，每立方添加1.5g碱蓬种子，搅拌均匀后摊铺100mm厚
度至植生砼层19之上，然后将以根茎、幼苗法移栽的芦苇与柽柳栽种于所述种植基21中。在
所述种植基21上覆盖土工网防止种植基21流失，直至植物根系钻入固定在植生砼层19含种
植基21的孔隙中，形成植被层20。定期人工补水。

[0078] (7)使用过程中，每年通过可拆卸圆柱体24窗口观察植生砼层19和碎石垫层18孔隙中的种植基21流失情况。

[0079] 海堤背水面一侧主要为人工养殖塘，东侧一段河口附近区域设有一处人工湿地公园，建设完成两个月后，发生一次风暴潮天气，风暴潮持续过程中，堤顶越浪量为0。建设完
成1年后，干砌石护面的孔隙内发现栖息的虾、蟹等底栖生物，聚氨酯碎石护面上出现多种
贝类、藻类附着生长，植被护面的碱蓬成活率达到87％，芦苇成活率达到81％，柽柳成活率
达到93％，植被长势良好，覆盖度高。

[0080] 上述现象表明该实施例构建的生态海堤相较于传统海堤，实现了和海岸带其他场景的融合，迎水面通过丰富的多种护面形式，满足了消浪功能的需求，聚氨酯碎石护面与干
砌石护面表面粗糙，具有大量的孔隙结构，大大增加了破碎波浪在护面上爬高的能量损失，
具有显著更好的消浪性能、生物多样性、景观功能、安全性能，且施工建设过程简单方便，使
用维护过程简单经济。

[0081] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地
实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限
于特定的细节和这里示出与描述的图例。