生态护坡结构与应用该种生态护坡结构的生态护坡

摘要

本发明公开了一种生态护坡结构与应用该种生态护坡结构的生态护坡，包括设置在河道至少一侧的混凝土基层，所述混凝土基层向下凹陷形成容纳槽，所述容纳槽的底部设置有罩体，所述容纳槽在罩体外填充有填充层，所述容纳槽在种植层的上表面设置有与河道连通的第一排水管；所述转动轴转动时，所述凸轮带动升降柱反复升降，所述导向凸块推动导向环与膨胀管向外变形并在膨胀管侧壁形成供水通过的间隙，所述间隙内填充有透水膜，所述升降柱与膨胀管之间形成供水流入罩体内的通道，所述容纳槽上设置有供罩体内水流出的第二排水管。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生态护坡，特别涉及生态护坡结构与应用该种生态护坡结构的生态护坡。

背景技术

护坡是指一种修筑在河段、河岸两侧的防护型建筑物。河段和河岸两侧的堤坡在水流的冲刷下，会使河岸不断地坍塌，导致危险的发生。

传统的护坡结构，通常采用挡墙的形式，即为了保证河段边坡及周围环境的安全，采用工程材料（例如岩石）对边坡进行加固。但是此类结构过于注重结构强度，在河岸的边坡上形成了大量无法恢复植被的岩石边坡，对环境造成了严重的破环。

现有技术中，针对上述问题，申请公布号为“CN105569057A”的中国发明专利公开了一种生态护坡结构，其通过在边坡上栽种植物，通过植物根系对土壤的固土作用，防止流水将边坡上的土壤冲走。

上述发明专利中公开的生态护坡结构，能够达到很好的护坡效果，但是该种生态护坡结构的防水性能具有极限；南方的雨季时，降水量很大，而土壤的吸水性能达到了饱和；当护坡无法继续吸水后，雨水无法进入土壤内，会对生态护坡的表面产生冲刷，严重降低了护坡的抗冲刷性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少含水量的生态护坡结构。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种生态护坡结构，包括设置在河道至少一侧的混凝土基层，所述混凝土基层向下凹陷形成容纳槽，所述容纳槽的底部设置有罩体，所述容纳槽在罩体外填充有填充层，所述容纳槽在种植层的上表面设置有与河道连通的第一排水管；所述罩体内设置有转动轴，所述转动轴的一端穿设过容纳槽后连接有水车，所述转动轴沿长度方向均匀分布有凸轮，所述罩体与凸轮对应的位置向上延伸有径向具有弹性的膨胀管，所述膨胀管内在高度方向滑移连接有升降柱，所述升降柱的侧壁设置有导向凸块，所述膨胀管内设置有导向环，所述升降柱的底部与凸轮的工作面抵接，所述转动轴转动时，所述凸轮带动升降柱反复升降，所述导向凸块推动导向环与膨胀管向外变形并在膨胀管侧壁形成供水通过的间隙，所述间隙内填充有透水膜，所述升降柱与膨胀管之间形成供水流入罩体内的通道，所述容纳槽上设置有供罩体内水流出的第二排水管。

通过采用上述技术方案，河道内的水经过水车时，水车发生转动，转动轴与水车同步转动，进而转动轴上的凸轮发生转动，凸轮驱动升降柱发生升降。在升降柱上升的过程中，升降柱侧壁的导向凸块与弧形板内侧的导向环配合，将升降柱向上的作用力，转化为驱动膨胀管沿径向向外变形的推动力；膨胀管向外变形后，膨胀管的外侧壁挤压周围富含水分的土壤，土壤中的水分经过被张开的透水膜进入膨胀管内形成水流，水流在重力的作用下通过通道向罩体内流动，然后被第二排水管排入河道；在升降柱的往复移动过程中，膨胀管不断膨胀且收缩，将土壤中的水分挤出并排入河道中。

作为优选，所述填充层由下至上依次为土壤层、米石层和种植层，所述膨胀管的上端设置在米石层内，所述种植层的上表面朝河道方向向下倾斜设置。

通过采用上述技术方案，当膨胀管沿径向向外变形后，膨胀管的高度方向会发生收缩，米石层不仅起到了过滤雨水的作用；米石层在受到种植层的压紧力后，对膨胀管的上端的圆周侧壁产生了摩擦力，减少膨胀管上端的向下移动量；土壤层、米石层不仅起到了排出土壤内部积水的问题，当积水经过土壤和米石层时，对积水起到清洁效果。

作为优选，所述膨胀管由若干块弧形板环绕而成，每一所述弧形板为双层的金属板，所述间隙由相邻所述弧形板沿径向变形形成，所述透水膜固定在双层的金属板之间。

通过采用上述技术方案，将透水膜固定在双层的金属板之间，加强透水膜与金属板之间的连接强度，同时膨胀管由弧形板形成，减少了膨胀管沿周向变形所需的压力大小，使升降柱在升降过程中，使膨胀管能更快速地将作用力传递至土壤上。

作为优选，所述金属板由不锈钢制成。

通过采用上述技术方案，不锈钢制成的膨胀管在使用过程中，起到了防锈的作用，避免不锈钢制成的膨胀管在变形的过程中，由于生锈发生断裂。

作为优选，所述第二排水管向下延伸与地下暗河连通或向外延伸与河道连通。

通过采用上述技术方案，向下延伸的第二排水管适用于河面较高和降雨量较大的情况；向外延伸与河道连通的第二排水管，适用于河面较低和降雨量较小的情况，同时施工简单。

作为优选，所述罩体上设置有供膨胀管的下端插入的插入管。

通过采用上述技术方案，插入管增加了罩体与膨胀管之间的接触面积，避免膨胀管发生弯曲和倾斜，避免膨胀管使用时变形。

作为优选，所述混凝土基层上设置有轴承座，所述轴承座上设置有轴承，所述轴承的外圈与轴承座连接，所述轴承的内圈与转动轴抵接。

通过采用上述技术方案，轴承的内圈与转动轴的外圆周面抵接，轴承座不仅起到了支撑转动轴的作用，还起到了减少转动轴转动时摩擦力的作用，加强雨水排放的效果。

本发明的另一目的在于，提供一种排水范围更大的生态护坡。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种生态护坡，包括生态护坡结构，所述生态护坡结构沿河道长度方向设置有若干个，相邻所述生态护坡结构在转动轴的中段设置有联动相邻转动轴的第一联动机构，所述生态护坡结构在在转动轴远离水车的一端设置有联动相邻转动轴的第二联动机构。

通过采用上述技术方案，第一联动机构和第二联动机构共同作用，将沿河道的长度方向分布的生态护坡结构联动在一起，通过一个水车的驱动多个生态护坡结构动作。

作为优选，所述转动轴包括第二转动轴、第三转动轴、与水车连接的第一转动轴，所述第一联动机构包括分别设置在第一转动轴和第二转动轴上的第一锥齿轮、啮合在相对设置的第一锥齿轮之间的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮分别设置在每一生态护坡结构上，每一所述第二锥齿轮设置在第三转动轴上，所述罩体覆盖第三转动轴与第二锥齿轮。

通过采用上述技术方案，水车转动带动第一转动轴转动，第二转动轴通过两个第一锥齿轮和一个第二锥齿轮的配合，将第一转动轴的转动传递至第二转动轴上，同时通过第三转动轴传递至相邻的第一转动轴和第二转动轴上，带动第一转动轴和第二转动轴上的凸轮转动，进而驱动膨胀轴变形，使土壤中的水分进入膨胀轴内，实现大范围的排水。

作为优选，所述第二联动机构包括设置在第二转动轴背离第一锥齿轮的一端的第三锥齿轮、啮合在第三锥齿轮上的第四锥齿轮、第四转动轴，所述第四锥齿轮分别设置在每一生态护坡结构上，每一所述第四锥齿轮设置在第四转动轴上，所述罩体覆盖第四转动轴与第四锥齿轮。

通过采用上述技术方案，通过第三锥齿轮与第四锥齿轮的啮合传动，第四转动轴转动，将转动力传递至相邻的第二转动轴上，实现多根第二转动轴平稳的转动。

综上所述，本发明具有以下有益效果：河道内的水经过水车时，水车发生转动，转动轴与水车同步转动，进而转动轴上的凸轮发生转动，凸轮驱动升降柱发生升降。在升降柱上升的过程中，升降柱侧壁的导向凸块与弧形板内侧的导向环配合，将升降柱向上的作用力，转化为驱动膨胀管沿径向向外变形的推动力；膨胀管向外变形后，膨胀管的外侧壁挤压周围富含水分的土壤，土壤中的水分经过被张开的透水膜进入膨胀管内形成水流，水流在重力的作用下通过通道向罩体内流动，然后被第二排水管排入河道；在升降柱的往复移动过程中，膨胀管不断膨胀且收缩，将土壤中的水分挤出并排入河道中。

附图说明

图1是实施例1的剖面示意图；

图2是实施例1去除填充层后的结构示意图；

图3是实施例1去除罩体一部分后，用于体现转动轴结构的剖面示意图；

图4是图3所示A部放大示意图，用于体现导向环和导向凸块的位置；

图5是实施例1膨胀管的剖面示意图；

图6是图5所示B部放大示意图，用于体现透水膜位置；

图7是实施例2去除填充层和罩体后的结构示意图；

图8是实施例2去除填充层后的结构示意图；

图9是实施例3的剖面示意图。

图中，1、混凝土护坡；11、混凝土基层；12、容纳槽；13、第一排水管；14、第二排水管；15、碎石层；16、土壤层；17、米石层；18、种植层；19、水车；2、罩体；21、转动轴；22、凸轮；23、插入管；3、膨胀管；31、升降柱；32、导向凸块；33、导向环；34、间隙；35、透水膜；36、通道；37、弧形板；38、金属板；4、轴承座；41、轴承；5、第一联动机构；51、第一转动轴；52、第二转动轴；53、第三转动轴；54、第一锥齿轮；55、第二锥齿轮；6、第二联动机构；61、第三锥齿轮；62、第四锥齿轮；63、第四转动轴；71、路面；72、转动装置；73、滚珠轴承；74、防水土工布；75、盖体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1:如图1所示，一种生态护坡结构，包括设置在河道一侧的混凝土基层11，混凝土基层11的远离河道的一侧为路面71，路面71与混凝土基层11之间竖直设置有防水土工布74，避免河道的河水影响路面71下方的土壤紧实程度。

如图1所示，混凝土基层11高于河流雨季时水面高度1-1.5米，混凝土基层11沿河道的长度方向摊铺；混凝土基层11的表面向下凹陷形成容纳槽12，容纳槽12在河道的长度方向上设置有一个，解决河道转弯位置的土壤积水问题；容纳槽12靠近河道一侧的高度较低，容纳槽12远离河道一侧的高度较高。

如图1所示，容纳槽12内由下至上依次分布有碎石层15、土壤层16、米石层17和种植层18，碎石层15、土壤层16、米石层17和种植层18呈向河道方向倾斜设置；容纳槽12的内侧壁贯穿设置有第一排水管13，第一排水管13高于种植层18的上表面，进而一部分的雨水经过第一排水管13向河道内流动。

如图1所示，容纳槽12的上表面设置有转动装置72；如图3和图4所示，转动装置72包括设置在混凝土基层11上的罩体2和位于罩体2内的转动轴21，罩体2沿容纳槽12的宽度方向延伸至容纳槽12的侧壁，转动轴21穿设过容纳槽12的侧壁（如图1所示，容纳槽12上设置有与转动轴21配合的滚珠轴承73，滚珠轴承73预埋在混凝土基层11内，滚珠轴承73的内圈与转动轴21的圆周侧壁抵接）；转动轴21位于容纳槽12外的部分同心设置有水车19，水车19的半径大于转动轴21至河道水面的距离，当水经过水车19时，水车19转动，进而驱动转动轴21转动。

如图3所示，罩体2内还设置有若干个竖直设置在混凝土基层11上的轴承座4，轴承座4的下部通过螺栓与混凝土基层11固定，轴承座4的上部内设置有轴承41，轴承41的内圈与转动轴21的外圆周面抵接，轴承座4不仅起到了支撑转动轴21的作用，还起到了减少转动轴21转动时摩擦力的作用，轴承座4沿转动轴21的长度方向均匀分布有若干个。

如图1所示，罩体2的上表面竖直设置有膨胀管3，膨胀管3贯穿过碎石层15、土壤层16、米石层17；如图2和图3所示，膨胀管3沿转动轴21的长度方向均匀分布；如图5所示，膨胀管3由若干根弧形板37拼接而成，相邻的弧形板37在沿径向变形后，之间连接有透水膜35，透水膜35的两端连接在弧形板37的侧壁上；透水膜35呈折叠设置在相邻的弧形板37之间，当弧形板37沿径向向外张开时，透水膜35填充满相邻弧形板37之间的间隙34，透水膜35不仅供土壤中的水分经过，而且透水膜35隔绝土壤进入膨胀管3内。

如图6所示，为了加强透水膜35与弧形板37之间的连接强度，每一弧形板37为通过焊接固定的双层金属板38，金属板38由不锈钢制成，透水膜35被固定在两层金属板38之间。如图1所示，膨胀管3的顶部延伸至米石层17内，膨胀管3的顶部盖合有防止膨胀管3顶部向外张开的盖体75，盖体75设置在米石层17内，通过米石层17对盖体75的固定作用，在膨胀管3向外膨胀的过程中，避免膨胀管3的顶部过度向下移动；如图4所示，膨胀管3的底部连通至罩体2内，罩体2的上表面焊接有供膨胀管3插入的插入管23，当膨胀管3在插入后，膨胀管3与插入管23焊接固定，插入管23限制膨胀管3的底部沿径向向外发生变形。

如图3所示，转动轴21上套设有凸轮22，膨胀管3内滑移连接有升降柱31，升降柱31的底部与凸轮22的外表面抵接；转动轴21转动的过程中，升降柱31在膨胀管3内发生高度方向的往复移动。

如图4和图5所示，升降柱31的圆周侧壁沿升降柱31的径向凸出形成导向凸块32，导向凸块32的上表面为锥面，膨胀管3的内侧壁的中部位置设置有与膨胀管3同心的导向环33。导向环33在膨胀管3的同一高度方向上，均匀分布在组成膨胀管3的每块弧形板37上；当升降柱31向上移动的过程中，导向环33与导向凸块32抵接，将膨胀管3的中部向外撑开，弧形板37挤压土壤中的水分，使水分通过透水膜35进入膨胀管3内；如图3所示，当凸轮22转动过一定角度后，升降柱31由于自身重量向下掉落，图5中的弧形板37的中部向内恢复形状。

如图4所示，导向凸块32的横截面面积小于膨胀管3的横截面面积，在导向凸块32向下移动的过程中，膨胀管3的内侧壁与升降柱31的外侧壁（包括导向凸块32的外侧壁）之间形成通道36，故膨胀管3内的积水可以在重力的作用下，沿通道36向罩体2内流动。

如图1所示，罩体2内设置有排水管路，实施例1中的排水管路为设置在容纳槽12侧壁的第二排水管14，第二排水管14设置在靠近容纳槽12底部的位置，同时该第二排水管14的一个开口与容纳槽12连通，第二排水管14的另一个开口与河道连通；当容纳槽12和罩体2之间的积水过多时，积水会通过第二排水管14向河道内流动。但该种排水管路仅适用于水面上升量不大的河道，当河道的水平高度高于第二排水管14的开口时，河道内的河水会倒灌入罩体2内。

实施例1的使用过程为：河道内的水经过水车19时，水车19发生转动，转动轴21与水车19同步转动，进而转动轴21上的凸轮22发生转动，凸轮22驱动升降柱31发生升降。在升降柱31上升的过程中，升降柱31侧壁的导向凸块32与弧形板37内侧的导向环33配合，将升降柱31向上的作用力，转化为驱动弧形板37的高度方向的中部向外变形的推动力；每一块弧形板37向外变形后，挤压周围富含水分的土壤，土壤中的水分经过被张开的透水膜35进入膨胀管3内形成水流，水流在重力的作用下通过通道36向罩体2内流动，然后被第二排水管14排入河道；在升降柱31的往复移动过程中，膨胀管3不断膨胀且收缩，将土壤中的水分挤出并排入河道中。

实施例2：一种生态护坡结构，实施例2与实施例1的区别在于，实施例2通过对实施例1的结构进行改进，适用于降水量较大、降水范围较广的地区。

如图7和图8所示，实施例2的转动轴21沿河道的长度方向均匀整列有多个，同时一个水车19驱动多个转动轴21转动，扩大了膨胀管3在河道长度方向的分布范围和分布数量。

如图7所示，在转动轴21的中段设置有第一联动机构5，在转动轴21远离水车19的一端设置有第二联动机构6。通过第一联动机构5和第二联动机构6的传动，将单一水车19的转动力传递至多根并列设置的转动轴21上。

如图7所示，第一联动机构5的结构为：每一转动轴21被分为多段，在实施例2中，每一转动轴21被分为两段，即转动轴21包括第一转动轴51和第二转动轴52。并列设置的第一转动轴51中的一根或多根分别连接有一个水车19（根据推动升降柱31所需力的大小，决定连接水车19的数量），每一第一转动轴51和每一第二转动轴52相对的一端分别设置有第一锥齿轮54，相对设置的第一锥齿轮54间啮合有第二锥齿轮55，相邻的第二锥齿轮55设置在第三转动轴53上。在水车19转动的过程中，通过第二锥齿轮55与第三转动轴53的传动，驱动多根第一转动轴51和第二转动轴52转动；如图8所示，同时相邻的罩体2覆盖第三转动轴53。

如图7和图8所示，第二联动机构6的结构为：每一第二转动轴52背离第一锥齿轮54的一端设置有第三锥齿轮61，第三锥齿轮61上啮合有第四锥齿轮62，第四锥齿轮62的轴线与第三锥齿轮61的轴线呈垂直设置且平行于水平面。相邻第四锥齿轮62设置在第四转动轴63上，通过第四转动轴63的传动作用，使第一转动轴51和第二转动轴52的转动更加平稳；同时，罩体2覆盖第四转动轴63与第四锥齿轮62。

实施例2的升降柱31驱动膨胀管3转动的工作原理与实施例1相同，在水车19转动后，第一转动轴51通过第一锥齿轮54和第二锥齿轮55的啮合，带动第一转动轴51（并列的）和第二转动轴52（并列的和同向的）转动，第二转动轴52转动过程中，带动第三锥齿轮61、第四锥齿轮62和第四转动轴63转动，进而使并列的多根转动轴21转动，实现凸轮22和升降柱31的升降。

实施例3：如图9所示，一种生态护坡结构，实施例3与实施例1的区别在于，实施例3通过对实施例1或实施例2的结构进行改进，适用于地底具有暗河的地区，实施例3中的第二排水管14不与河道连通，而是向下延伸与地底的暗河连通。

实施例3的工作原理与实施例1相同，不仅起到了排出土壤内部积水的问题，第二排水管14收集的水通过土壤的吸附作用，对积水还达到一定的清洁效果。