- 若坑溝的河床質為透水性不佳的黏土，則不建議採用。
- 透水性不佳黏土，採用疊塊毯將失去高入滲的優點。無法在豪雨期間減少排水溝的流量。
專利介紹-疊塊毯
專利介紹
| 名稱 | 疊塊毯 |
|---|---|
| 證書號數 | M610171 |
| 公告日 | 中華民國110(2021)年04月11日 |
| 新型創作人 | 趙栢祥 |
| 申請人 | 行政院農業委員會 水土保持局臺中分局 |
摘要
一種疊塊毯，包含一織物毯以及多數個塊狀物。其中該織物毯，具有可撓性，該些塊狀物則附著於該織物毯的至少一面上。
因該織物毯之特性使本創作具有可撓性亦可疊放，方便搬運及儲藏，另外藉由該些塊狀物緊密地壓實入土壤層的方式，能更有效地附著於工程地表上，
防止土壤層經雨水沖刷而流失，除此之外，塊狀物亦得以非插入土壤的方式朝上設置，藉以對流水的衝擊力產生消能作用。
[第一圖] 為本創作一較佳實施例之疊塊毯之局部立體圖
[第二圖] 為圖1 所示疊塊毯的俯視圖
[第三圖] 為圖2 之3-3 方向剖視圖
[第四圖] 為本創作上述較佳實施例之疊塊毯被吊掛之示意圖
[第五圖] 為本創作較佳實施例之疊塊毯的第一應用例示意圖
[第六圖] 為本創作較佳實施例之疊塊毯的第二應用例示意圖
[第七圖] 為本創作較佳實施例之疊塊毯的第三應用例示意圖
疊塊毯
指將三維迴圈型抗沖蝕毯或聚丙烯電纜聯接各種形狀之混凝土塊，所形成之一種柔性蓆墊。
由於抗沖蝕毯或聚丙烯電纜具有韌性，使得混凝土塊可以因應實際需求而採用工廠灌注結合或工地現場灌注。
相關文獻案例應用
其他國家疊塊毯應用例
歐美國家常見應用包括船坡道、橋台、護岸、涵管、堤岸、管道保護、排水溝渠、海岸線保護、護坡
設計原則
(一)治理坑溝的河床質組成
(二)計畫洪水量
- 依據水土保持技術規範與水土保持手冊規定重現期距之降雨強度、水流中泥砂混合率等，推估計畫洪水量。
(三)設計河床坡度
- 設計河床坡度S緩於25%的渠段可使用疊塊毯排水溝工法。
- 部分設計河床坡度S超過25%的渠段，則仍建議使用RC封底式排水溝。
- 銜接段建議設置靜水池。
(四)斷面形式
- 建議為矩形或梯形，梯形常見的護岸斜率為1：0.3。
- 常見排水溝通水高度為1.2m、1m、0.87m。
(0.87*1.044=0.9m洽為一排造型模板高度) - 常見排水溝底寬為1m、1.2m、1.5m等。
(五)出水高
- 依設計水深之25%計算之。
- 最小值為20cm。
(六)n值(曼寧粗糙係數)
- 疊塊毯排水溝n值採用0.04，並採用曼寧公式計算疊塊毯排水溝的設計洪水量。
(七)疊塊毯與混凝土塊
- 疊塊毯縱向、橫向強度需大於60kN/m以上。
- 疊塊毯應埋入護岸基礎內部至少25cm以上，並與護岸基礎鋼筋以鋼絲綁紮。
- 混凝土塊使用正方形(角錐迎水面)或三角形(角錐迎水面)。混凝土塊縱向、橫向形心間距可配合排水溝長度、寬度、塊石填充層粒徑、現地情況等調整。
- 混凝土塊抗壓強度210kgf/cm2(3000psi)以上。
- 塊石填充層長徑至少19cm以上，避免塊石沖刷流失。鋪排塊石時應配合混凝土塊位置緊密排列，避免有較大的空隙產生。
- 建議補充填充層塊石的掃流力分析。
- 疊塊毯錨定D13鋼筋，植入底部土層深度大於30cm。
(八)配合構造物
- 疊塊毯排水溝的入口處建議設置靜水池，其上游陡坡水流先經過靜水池整流後再進入疊塊毯排水溝，且靜水池可調整高程與設計河床坡度。
- 建議設置消能檻以減緩流速，另消能檻可類似格柵的效果，增加填充層塊石的穩定性。
- 建議疊塊毯排水溝每隔10~40m應設截水牆，除了截水與止滑的功能，並傳遞左岸與右岸護岸的應力分布。此外，截水牆可與消能檻共構。
設計參考圖
疊塊毯排水溝工法施工影片(給包商施作前的參考)：
相關案例
中嵙小段1070等地號坑溝整治工程
本工程位於臺中市東勢區中嵙小段1070等地號之坑溝整治，主要工程有6處疊塊毯工法、
排水溝103 m、截牆7座、靜水池1座、生物通道3座、固床工2座。
疊塊毯工程監測
疊塊毯工程監測-中嵙小段1070等地號坑溝整治工程
監測期間水位有明顯上升事件：
| 事件 | 時雨量最大值 (mm) |
累積雨量 (mm) |
水深最大值 (cm) |
流量最大值 (cms) |
|---|---|---|---|---|
| 0526豪雨 | 25 | 254 | 4.3 | 0.024 |
| 0629豪雨 | 55 | 90 | 7.0 | 0.050 |
| 0704豪雨 | 31 | 130 | 6.2 | 0.041 |
- 疊塊毯位置的>覆土層已有草類叢生。
- 排水溝內水流匯集，造成草類局部倒伏。
- 降雨結束，可觀察到草類倒伏後，其根莖葉恰好作為疊塊毯表面的保護層，減少覆土層沖刷。
設計與工程應用之改善建議
疊塊毯的破壞機制
入滲率試驗中，樣態C(疊塊毯發生位移與變形)，通常發生在高流量、高坡度，發生機制：
改善建議
(一)檢視治理坑溝的河床質組成
(一)檢視治理坑溝的河床質組成
- 若坑溝的河床質為透水性不佳的黏土，則不建議採用。
-
原因：
- 若為透水性不佳黏土，採用疊塊毯將失去高入滲的優點。
- 無法在豪雨期間減少排水溝的流量。
改善建議
(二)增加塊石填充層粒徑避免受沖刷流失
(二)增加塊石填充層粒徑避免受沖刷流失
- 經前述抗沖蝕性測試，建議採用填充層塊石長徑為19cm以上，可大幅改善塊石沖刷流失。
改善建議
(三)疊塊毯採用三維迴圈型，材料抗拉強度較高
(三)疊塊毯採用三維迴圈型，材料抗拉強度較高
| 項目 | 數值 |
|---|---|
| 水流衝擊力係數c | 0.8(正方形) |
| 水單位重γw | 9810(N/m3) |
| 塊體迎水面之投影面積A | 0.0884(m2) |
| 塊體迎水面流速v | 2.5(m/s) |
| 水流衝擊力F | 221(N) |
-
若每橫排3個混凝土塊，共15排，疊塊毯所受總拉力為6630(N/m)。檢定如下：
- 採用三維迴圈(抗拉強度60000N/m)，則60000(N/m) > 6630(N/m) OK
- 採用護草型(抗拉強度5000N/m)，則5000(N/m) < 6630(N/m) NG
改善建議
(四)混凝土塊使用正方形(角錐迎水面)、三角形(角錐迎水面)
(四)混凝土塊使用正方形(角錐迎水面)、三角形(角錐迎水面)
- 水流衝擊力係數採用c與水流衝擊力採用 F呈採用正比
- 圓形的水流衝擊力係數最低，有 較小的水流衝擊力， 惟圓形外觀不容易卡住填充層的礫石。
- 建議使用正方形(角錐迎水面)或 三角形(角錐迎水面)。
| 混凝土塊形狀、平面方向 | 圖示(平面圖) | 水流衝擊力係數c |
|---|---|---|
| 正方形(角錐迎水面) |  |
0.8 |
| 正方形(邊長迎水面) |  |
1.05 |
| 圓形 |  |
0.47 |
| 三角形(角錐迎水面) |  |
0.5 |
| 三角形(邊長迎水面) |  |
2.0 |
疊塊毯的材料強度參數(三維迴圈型)
- 由盟鑫工業股份有限公司提供的材料強度參數：
| 項目 | 單位 | 規格 | 規範依據 |
|---|---|---|---|
| 材質 | - | PP | 燃燒法 |
| 縱向極限強度 | kN/m | ≥ 60 | ASTM D4595 OR EN ISO 10319 |
| 橫向極限強度 | kN/m | ≥ 60 | ASTM D4595 OR EN ISO 10319 |
| 縱向延伸率 | % | ≤ 25 | ASTM D4595 OR EN ISO 10319 |
| 透水性 | 1/S | ≥0.5 | ASTM D4491 OR EN ISO 11058 |
| 有效開孔徑 | mm | ≤0.6 | ASTM D4751 OR EN ISO 12956 |
| 抗紫外線 | % | ≥90 | ASTM G154(500hr) |
| 迴圈高度 | mm | ≥5 | 以尺量測 |
| 迴圈密度 | loops/10cm2 | ≥15 | 以尺量測 |
- 混凝土塊強度需求：
| 項目 | 單位 | 規格 | 規範依據 | 備註 |
|---|---|---|---|---|
| 混凝土抗壓強度 | psi | ≥3000 | CNS 1232 | 可依設計需求調整 |
| 混凝土塊單位連結力 | T | ≥0.5 | - | 可依設計需求調整 |
| 混凝土塊尺寸 | m | 設計值±5% | - | 依據設計圖尺寸 |
| 混凝土塊布設間距 | m | 設計值±5% | - | 依據設計圖尺寸 |
工法適用範圍
疊塊毯排水溝工法適用範圍
疊塊毯排水溝工法適用於坡面排水。惟設計上，仍需注意：
- 設計河床坡度S < 20%。
- 填充層塊石長徑d ≧ 19cm。
- 若坑溝的河床質為透水性不佳的黏土，則不建議採用。
- 仍需靜水池、消能檻、截水牆共同穩定排水溝的穩定性。
流速與水流能量之比較
| 項目 |  |
 |
|---|---|---|
| n值 | 0.013 | 0.04 |
| 流速比 | 1 | 1/3 |
| 水流動能比 | 1 | 1/9 |
實例影片
