一种以三维装配式块体为基础的轻型防波堤的制作方法

1.本发明属于水运工程技术领域，涉及防波堤，具体地说是一种采用轻质混凝土制作三维装配式堤心块体的轻型防波堤结构。


背景技术：

2.防波堤是防御波浪入侵，形成一个掩蔽水域所需要的水工建筑物。防波堤能够阻断波浪的冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港口免受恶劣天气影响、以便船舶安全停泊和作业。抛石防波堤是斜坡式防波堤构造型式的一种，由粗细石料堆筑而成，一般的抛石防波堤是通过抛填石块或是混凝土块形成。
3.现有的抛石防波堤在建造时，通常要求的地基条件比较高，在软土地基上施工时，需要先开挖软土或者将软土加固，然后在地基上建造抛石防波堤。这其中存在四个问题：一是抛石防波堤通常自重较大，会威胁地基承载力，并且容易引起地基的不均匀沉降，并且由于自重较大会挤压浮泥增加抛石用量；二是传统的抛石防波堤堤心由大量石料构成，而开采石料既会造成周边环境的污染，也会产生大量的开采与运输费用；三是抛石防波堤的施工需要现场抛石，施工工序多，施工时间长；四是堤心石料采用石料堆积，整体性差，并且透水。


技术实现要素：

4.本发明要解决的问题是在于提供一种基于轻质混凝土的模块化防波堤，结构轻且适用于各种地基条件，施工方便，结构安全，经济环保。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
5.一种以三维装配式块体为基础的轻型防波堤，包括从内到外依次设置的堤心块体和人工块体，其特征在于，所述堤心块体采用轻质混凝土制成，为三维互嵌装配式块体，三维互嵌装配式块体包括沿x轴方向排布的中间部分和两侧部分，中间部分在y轴方向分别设置有y轴方向凸体3和y轴方向凹槽4；两侧部分分别在x轴方向设置有x轴方向凸体2和x轴方向凹槽1；两侧部分分别在z轴方向设置有z轴方向凸体6和z轴方向凹槽5；三维互嵌装配式块体两两之间依靠x，y，z三个方向上的凹槽与凸体互嵌形成大体积的混凝土互嵌联锁块。
6.进一步地，所述的轻质混凝土由水、水泥、陶粒、砂、钢渣、高炉矿渣拌和而成。
7.进一步地，所述轻质混凝土拌和的比例为水：水泥：陶粒：砂：钢渣：高炉矿渣＝1：2.08：0.46：1.80：7.96：1.41。
8.进一步地，所述三维互嵌装配式块体质量为1000～3000kg。
9.进一步地，堤顶高程在设计高水位0.6～1.0倍设计波高值h范围内，堤顶宽度b在1.10～1.25倍设计波高值内，安放人工块体的防波堤坡度在1:1.25～1:2之间。
10.与现有技术相比，本发明具有的优点与积极效果如下：
11.本发明设置堤心块体，堤心块体由三维互嵌连锁块体组成，提心块体采用轻质混凝土材料，互嵌块体在岸上预制，预制成型后直接运输至施工现场模块化施工可以大幅缩
短施工工期，效率高；并且施工过程，航道疏浚以及地基加固时产生大量疏浚淤泥，可以脱水制成陶粒，块体采用钢渣与高炉矿渣等工业废料，减少了对石料的开采，经济环保；堤心由三维互嵌连锁块体组成，三维互嵌式结构大大提高了结构的整体性，并且孔隙率相比传统堤心石料小，使得防波堤不透水；采用了轻质混凝土，相比传统的堤心石料密度更小，可以减小地基整体的不均匀沉降，并且适用于更广泛的地基条件。人工块体采用扭工字块，采购方便，施工进度快，并且大重量人工块体可以更好抵御波浪冲刷。
附图说明
12.图1三维互嵌装配式块体立体图
13.图2扭工字块块体立体图
14.图3防波堤三维效果图
15.图中：1-x轴方向凹槽2-x轴方向凸体3-y轴方向凸体4-y轴方向凹槽5-z轴方向凹槽6-z轴方向凸体 7-三维互嵌装配式块体 8-扭工字块块体
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例对本发明进行说明。
17.如图1-3所示，本发明的以三维装配式块体为基础的轻型防波堤，包括从内到外依次设置的堤心块体、人工块体，所述堤心块体为采用轻质混凝土制成的块体，为三维互嵌装配式块体，三维互嵌装配式块体包括沿x轴方向排布的中间部分和两侧部分，中间部分在y轴方向分别设置有y轴方向凸体3和y轴方向凹槽4；两侧部分分别在x轴方向设置有x轴方向凸体2和x轴方向凹槽1；两侧部分分别在z轴方向设置有z轴方向凸体7和z轴方向凹槽5；三维互嵌装配式块体两两之间可以依靠x，y，z三个方向上的凹槽与凸体互嵌形成大体积的混凝土互嵌联锁块。
18.轻质混凝土块体采用水、水泥、陶粒、砂、钢渣、高炉矿渣拌和而成，所述的轻质混凝土块体密度约为0.95g/立方厘米之间，所述的轻质混凝土块体为三维互嵌装配式块体。
19.作为较佳实施例，轻质混凝土拌和的比例为水：水泥：陶粒：砂：钢渣：高炉矿渣＝1：2.08：0.46：1.80：7.96：1.41。
20.水泥为p
·
o42.5r普通硅酸盐水泥，其干表观密度为3100kg/m3。
21.陶粒为5～12mm的400级圆球形矿渣陶粒，堆积密度为325kg/m3，表观密度为755kg/m
3，
筒压强度为2.7mpa。
22.砂为天然连续级配的河砂，属于颗粒级配区ⅱ区，细度模数为3.03的中砂，干表观密度为2720kg/m3，堆积密度为1300kg/m3。
23.钢渣为经破碎机破碎并筛分处理、粒径为5-26.5mm的钢渣，表观密度为3340kg/m3，松散密度为2410kg/m3。
24.高炉矿渣为碾压、破碎及筛网筛选处理后的柳钢高炉矿渣，表观密度为2380kg/m3，细度模数为2.88。
25.制成的轻质混凝土抗压强度达9.66mpa，强度等级为mu7.5。
26.堤顶高程在设计高水位以上0.6～1.0倍设计波高值h范围内，堤顶宽度b在1.10～1.25倍设计波高值内，轻型防波堤坡度在1:1.25～1:2之间。
27.人工块体为常见的扭工字块，规格重量为2t～5t。
28.该防波堤可以按照如下顺序预制和施工：首先制作根据工程需求，制做相应尺寸的钢模具，然后拌和轻质混凝土，对三维互嵌装配式块体进行预制，依据模具成批进行浇模；然后使用水陆联合的运输方式，进行运输；施工现场采用施工船进行吊装施工，水下部分应提前对地基进行整平，并采用模块化施工工艺，布置测控点以保证安装的精度；最后将人工块体采用随机安放或者规则安放的方式进行下水搁置。
29.实际工作过程中，轻质混凝土拌和所需的陶粒可以就地取材，航道疏浚和地基整平中会产生大量粘土，这些粘土经干化脱水处理后，可以变为陶粒烧结的原料。如今陶粒生产工艺已趋于成熟，使用陶粒为粗骨料制作的轻质混凝土的性能良好，具有自重小，保温性能好，抗渗性能好的优点。轻质混凝土拌和中建议采用压振工艺，压振结合，以振为主、以压为辅，提高陶粒、钢渣及高炉矿渣之间的密实度，保证互嵌块体的成型质量。在堤心互嵌块体施工完成后，外层直接成排搁置人工块体，工艺简单，并且堤心块体表面凹槽可以给扭工字块提供搁置空间，连接紧密，减少了护面块体滑移失稳的情况，稳定性高。


技术特征：
1.一种以三维装配式块体为基础的轻型防波堤，包括从内到外依次设置的堤心块体和人工块体，其特征在于，所述堤心块体采用轻质混凝土制成，为三维互嵌装配式块体，三维互嵌装配式块体包括沿x轴方向排布的中间部分和两侧部分，中间部分在y轴方向分别设置有y轴方向凸体和y轴方向凹槽；两侧部分分别在x轴方向设置有x轴方向凸体和x轴方向凹槽；两侧部分分别在z轴方向设置有z轴方向凸体和z轴方向凹槽；三维互嵌装配式块体两两之间依靠x，y，z三个方向上的凹槽与凸体互嵌形成大体积的混凝土互嵌联锁块。2.根据权利要求1所述的轻型防波堤，其特征在于，所述的轻质混凝土由水、水泥、陶粒、砂、钢渣、高炉矿渣拌和而成。3.根据权利要求2所述的轻型防波堤，其特征在于，所述轻质混凝土拌和的比例为水：水泥：陶粒：砂：钢渣：高炉矿渣＝1：2.08：0.46：1.80：7.96：1.41。4.根据权利要求2所述的轻型防波堤，其特征在于，所述三维互嵌装配式块体质量为1000～3000kg。5.根据权利要求1所述的轻型防波堤，其特征在于，堤顶高程在设计高水位0.6～1.0倍设计波高值h范围内，堤顶宽度b在1.10～1.25倍设计波高值内，安放人工块体的防波堤坡度在1:1.25～1:2之间。

技术总结
本发明公开了一种以三维装配式块体为基础的轻型防波堤，包括从内到外依次设置的堤心块体和人工块体，其特征在于，所述堤心块体采用轻质混凝土制成，为三维互嵌装配式块体，三维互嵌装配式块体包括沿x轴方向排布的中间部分和两侧部分，中间部分在y轴方向分别设置有y轴方向凸体和y轴方向凹槽；两侧部分分别在x轴方向设置有x轴方向凸体和x轴方向凹槽；两侧部分分别在z轴方向设置有z轴方向凸体和z轴方向凹槽；三维互嵌装配式块体两两之间依靠x，y，z三个方向上的凹槽与凸体互嵌形成大体积的混凝土互嵌联锁块。凝土互嵌联锁块。凝土互嵌联锁块。


技术研发人员：王栋 张其林 王刚 宋泽寰 肖忠
受保护的技术使用者：中国路桥工程有限责任公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/9/12