[0001] 本发明涉及海岸生态护面技术领域，尤其涉及一种新型阶梯状开孔生态护面结构及其施工方法。

[0002] 护岸是在原有的海岸岸坡上采取人工加固的工程措施，用来防御波浪、水流的侵袭和淘刷及地下水作用，维持岸线稳定。现有的护岸形式可划分为工程型护岸、景观型护岸和生态型护岸三种护岸类型，生态型护岸是指确定加固处理岸坡方案时不仅考虑工程的安全、经济和有效性和人的需要，同时还要考虑生态问题和环境问题，注意保存和增加生物的多样性和食物链的复杂性，积极为水生动物、两栖动物和昆虫等提供栖息空间。现有的护面为了保证安全和耐久将护坡衬砌硬化，降低护面的排水性，隔断了水中的生物与陆域的接触，最终导致自然环境恶化。

[0003] 因此，亟待开发一种新型生态护面，在保证稳定的前提下，提高护面排水性，保障护面的生态化需求。

[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0031] 参照图1所述，本实施例中介绍一种新型阶梯状开孔生态护面结构，该护面结构主要包括面板1、护面2、挡墙4和镇脚6。

[0032] 面板1所在的面与竖向垂直面呈夹角倾斜设置，在面板1的上端沿垂直方向设置挡墙4，挡墙4的一侧水平设置护面2，且护面2的上端面和挡墙4的侧面之间垂直，挡墙4的上端面开设长条形的凹槽部3，镇脚6水平设置在面板1的下端，且镇脚6的前后两侧面与面板1的前后侧面平齐，护面2上端面的宽度不小于镇脚6的厚度；在面板1上开设若干个用于透水的孔洞5，孔洞5贯穿通过面板1的板体。面板1、护面2、凹槽部3、挡墙4、孔洞5和镇脚6采用混凝土模具一体浇筑成型，能够有效分散地基受力，增加摩擦力，增强了整体结构的稳定性；面板1、护面2、挡墙4和镇脚6内部均配置有钢筋，用于加强结构的强度。

[0033] 面板1、护面2、挡墙4和镇脚6的左右两侧均保持平齐，护面2和镇脚6之间水平平行，且镇脚6的厚度与护面2上端面的宽度相同，确保镇脚6能够平稳放置在护面2的上表面。

[0034] 凹槽部3为长方体的空腔结构，位于挡墙4的中部，凹槽部3沿挡墙4中轴线方向设置，并沿挡墙4上端面嵌入挡墙4的墙体内，凹槽部3可以容纳土壤，从而实现在护面结构上种植植被，增加绿化覆盖，提升生态环境质量。

[0035] 面板1为正方形的板状结构，面板1上设置数量为五个的孔洞5，在面板1中部设置一个孔洞5，其他四个孔洞5呈轴对称形式分别设置在中部孔洞5的上、下和左、右两侧；设置为梅花状的孔洞5提高了护面结构的排水性，降低了积水对护面结构的侵蚀风险，相较于其他孔洞形状，梅花状孔洞的布局由于其不规则性，防浪效果更强。

[0036] 为了便于孔洞5的定位加工，本实施例中对孔洞5的位置进行科学化数字化的限定。面板1最上方后和最下方的左右两个孔洞5距离面板1左右外边缘的距离c1满足如下关系式：

[0037]

[0038] 中间的孔洞5距离面板1左右外边缘的距离c2满足如下关系式：

[0039]

[0040] 面板1最上方后和最下方的左右两个所述孔洞5距离面板1上下外边缘的距离c3满足如下关系式：

[0041]

[0042] 中间的孔洞5距离面板1上下外边缘的距离c4满足如下关系式：

[0043]

[0044] 上式中，h表示面板上下长度，h2表示面板左右宽度，Φ表示孔洞直径长度。

[0045] 具体的，本实施例采用数字形式量化对护面结构的尺寸进行描述。

[0046] 面板1长度h＝800mm，宽度h2＝800mm(也是护面2、挡墙4以及镇脚6的长度)，侧面厚度b1＝200mm(也是镇脚6的宽度)；护面2宽度b2＝400mm，高度z1＝400mm；挡墙4迎波面的高度z2＝200mm，挡墙4背波面的高度z3＝100mm；镇脚6的高度h1＝100mm；凹槽部3长度h3＝400mm，凹槽部3宽度b3＝100mm，凹槽部3距离前后两侧的距离c6＝100mm，距离左右两侧的距离c7＝200mm。

[0047] 本实施例在上述实施了内容的基础上，又提出一种新型阶梯状开孔生态护面结构的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

[0048] 步骤一，护面结构预制生产：根据护面结构的尺寸，选择符合设计要求的模具，在浇筑前，并在模具中设置好凹槽部3和孔洞5的位置。模具内部设置钢筋后，将混凝土注入模具内，面板1、护面2、凹槽部3、挡墙4、孔洞5和镇脚6混凝土浇筑一体成型。

[0049] 步骤二，基础夯实：根据施工要求，在施工现场标定基准线和基准点，确定护面结构铺设的起始位置，根据设计要求和现场土质条件开挖基础，并对地基基础进行夯实处理，基础护坡的坡度与面板1的倾斜角度保持一致，保证面板1与基础护坡的平行，确保每块护面结构与地基基础紧密贴合。

[0050] 步骤三，施工安装：自基准点开始铺设护面结构，依次铺设最下层护面结构，接着铺设上层护面结构，上层护面结构的镇脚6放置在下层护面结构的护面2上，且镇脚6的中部位于下层两个护面结构的护面2的拼接缝上，依次交错叠放(参照图2所示)，不仅结构稳定、铺设方便，同时也大大提高了整体的强度，对防波堤韧性起到了强化作用。施工安装后，在护面结构的凹槽部3内填充土壤，确保土壤均匀分布在凹槽部3内，最后在凹槽部3内种植消浪植物，确保植物的根系与土壤紧密结合，一方面可以起到消浪作用，另一方面也可以固定水土。

[0051] 为验证本实施例中提出的护面结构与常规手段相比，对防浪具有更好的效果，选取珊栏板和干砌块石与本实施例中的新型生态护面结构作对比。

[0052] 通过试验验证本护面结构与珊栏板和干砌块石在波浪作用下波高与面板结构厚度变化规律，统计数据如表1所示。

[0053] 表1不同护面厚度与波高

[0054]

[0055] 如图3所示，横坐标表示护面结构与珊栏板和干砌块石的面板厚度，纵坐标表示各护面能承受更大的波浪；可以看出，在相同厚度的前提下，本实施例中护面结构比珊栏板和干砌块石的护面能承受更大的波浪。

[0056] 此外，本实施例中还确定了正向波在安装此坡面的斜坡上的波浪爬高：

[0057] 其中R是波浪爬高(m)，K是修正系数，通常与堤防的几何形状和表面粗糙度有关，α是斜坡倾角，H为设计波高，L为设计波长。

[0058] K＝σ1(KVKb)2‑σ2(KVKb)+γ

[0059] Kb＝0.6，

[0060] 上式中，KV为经验系数，V是风速(m/s)，Kb为渗透系数，参照表2，取值0.6，d为堤前水深(m)，g为重力加速度；σ1和σ2为二次修正系数，σ1取值为0.1285，σ2取值为0.114；γ为经验误差值，取1.226。

[0061] 表2不同护面结构的渗透系数

[0062] 护面类型 Kb光滑不透水护面(沥青混凝土、混凝土) 1.0
混凝土板 0.95
草皮 0.90
砌石 0.80
抛填两层块石(不透水堤心) 0.60～0.65
新型阶梯状开孔生态护面 0.55～0.60
抛填两层块石(透水堤心) 0.5～0.55

[0063] 取α＝45°，d＝10米的条件作为研究工况，波浪爬高与风速的关系参见表3。

[0064] 表3波浪爬高与风速的关系

[0065]风速(m/s) 波浪爬高(m)
1 2.849578
2 2.845488
3 2.840189
5 2.827812
10 2.81094
15 2.859742
20 2.994906
25 3.184009
30 3.365672

[0066] 通过表3可知，风速在15米/秒(介于7级和8级之间)以下时，波浪爬高基本维持在2.86米以下，而我国堤岸所处气候环境，风速超出8级以上大风天气的日历天数占全年天数的比重比较小。综上所述，由此可说明利用本实施了所提出的护面结构，对于波浪爬高的限制具有显著效果。

[0067] 本实施例所提出的生态护面结构及其施工方法，通过将上层镇脚放置在下层两个护面交接处的拼装方式，达到上下层交错堆叠拼装方式，提高施工安装以及后期维护更换的便捷性，降低施工维护成本，保障了护面结构得耐冲刷性，增加生态护面结构的整体稳定性。通过在硬质化面板上开设透水的孔洞，在挡墙上部的凹槽部种植水生植物，提供水中生物与陆域接触途径，提升生态护面的生态环境，使得本生态护面结构在保证稳定的前提下，提高护面排水性，保障护面的生态化需求，与传统护面结构相比，在波浪承载力和限制波浪爬高方面均有显著提升。

[0068] 因此本实施例所提出的海岸生态护面结构通过结合自然与人工设施，不仅有效提升了海岸的防护能力，还促进了海洋生态系统的恢复和保护，为海岸线的可持续发展提供了新的解决方案。

[0069] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。