組合式生態(tài)護(hù)坡在白馬湖棄土區(qū)防護(hù)中的應(yīng)用

梁 敏,劉榮華,陳 棟,林 馨

(淮安市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 淮安 223005)

1 工程概況

白馬湖是江蘇省十大湖泊之一，位于高郵湖之北、洪澤湖之東，總面積113.4km2，分屬淮安市淮安區(qū)、洪澤區(qū)、金湖縣和揚(yáng)州市寶應(yīng)縣。白馬湖具有防洪、排澇、供水、旅游、航運(yùn)、養(yǎng)殖等多種功能，對里下河地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境具有重要作用。

白馬湖退圩還湖工程實(shí)施后，污染底泥大量清除，形成棄土區(qū)9處，總面積1.24萬畝，圍堰總長42.31km，均為土質(zhì)圍堰，受風(fēng)浪沖刷，雨淋溝眾多，水土流失嚴(yán)重，嚴(yán)重影響棄土區(qū)的安全，對已實(shí)施工程效益的發(fā)揮產(chǎn)生了極大的影響。因此《淮安市白馬湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)總體方案》列入了白馬湖棄土區(qū)生態(tài)防護(hù)工程，通過對棄土區(qū)圍堰迎水面受風(fēng)浪侵襲嚴(yán)重地段填筑消浪平臺，對棄土區(qū)圍堰進(jìn)行生態(tài)防護(hù)，以固定圍堰形態(tài)，防止水土流失，杜絕退還湖工程清除的污染底泥滑落湖中造成二次污染，保證白馬湖水質(zhì)和庫容，為白馬湖的保護(hù)與開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 方案確定

白馬湖棄土區(qū)圍堰防護(hù)工程的技術(shù)難點(diǎn)主要有在棄土區(qū)周圍填筑圍堰，難度大，投資高，須在淺水位施工；水位變化范圍大，變化頻率高，防護(hù)困難；不同位置風(fēng)向、水流情況不同，需因地制宜；根據(jù)白馬湖生態(tài)旅游的開發(fā)定位，生態(tài)、景觀要求高。

本次圍堰防護(hù)形式選取時主要遵循以下原則：①能夠防止堤坡沖刷；②生態(tài)性突出，利于水土保持；③景觀效果良好；④能夠淺水位施工；⑤因地制宜，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)融合。對不同防護(hù)類型的比選見表1。

根據(jù)白馬湖棄土區(qū)位置、風(fēng)力風(fēng)向、淺水位施工等要求，結(jié)合白馬湖生態(tài)旅游的開發(fā)定位，白馬湖棄土區(qū)防護(hù)工程主要采用塊石土植草和拋石組合護(hù)坡、拋石和鉸接式生態(tài)磚組合護(hù)坡兩種型式。

表1 不同防護(hù)型式優(yōu)缺點(diǎn)對比表

3 護(hù)坡設(shè)計(jì)

3.1 主要參數(shù)

(1)鉸接式生態(tài)磚護(hù)坡厚度計(jì)算

圖1 塊石土植草和拋石組合護(hù)坡設(shè)計(jì)斷面圖

圖2 拋石和鉸接式生態(tài)磚組合護(hù)坡設(shè)計(jì)斷面圖

(1)

其中

(2)

經(jīng)計(jì)算，鉸接式護(hù)坡厚度D為11cm，因此厚度取12cm。

(2)拋石塊體質(zhì)量

采用塊石或人工塊體作為護(hù)坡面層且斜坡邊坡系數(shù)在1.5～5.0之間時，波浪作用下單個塊石(塊體)的質(zhì)量Q計(jì)算公式如下：

(3)

(3)拋石厚度

采用塊石或人工塊體作為護(hù)坡面層且斜坡邊坡系數(shù)在1.5～5.0之間時，波浪作用下單個塊石(塊體)的面層厚度t計(jì)算公式如下：

(4)

式中，t—塊石或塊體防護(hù)面層厚度，m；n—塊石或塊的層數(shù)，t/m3；c—系數(shù)，按規(guī)范表D.3.2- 2確定。

經(jīng)計(jì)算，塊石單個質(zhì)量Q為37.0kg，拋石厚度t為49cm，因此拋石厚度取50cm。

3.2 設(shè)計(jì)斷面

(1)塊石土植草和拋石組合護(hù)坡

塊石土植草和拋石組合護(hù)坡，適用于景觀要求較高且風(fēng)浪沖刷較小的圍堰地段，結(jié)合白馬湖常水位，確定高程7.0m以下部分采用拋石護(hù)坡，保證防護(hù)和景觀效果；高程7.0～7.5m范圍的坡面采用塊石土植草護(hù)坡，厚30cm。礫石土由卵礫塊石和土按質(zhì)量比1∶1混合而成，卵礫塊石粒徑為φ10～25cm，并在土料中植草。設(shè)計(jì)斷面見圖1。

(2)拋石和鉸接式生態(tài)磚組合護(hù)坡

拋石和鉸接式生態(tài)磚組合護(hù)坡適用于風(fēng)浪沖刷較大的圍堰地段。高程7.0～7.5m采用15cm厚卵石；高程6.5～7.0m采用50cm厚拋石，從高程6.5m至湖底采用鉸接式生態(tài)磚護(hù)坡，做到岸坡防護(hù)和生態(tài)景觀有機(jī)結(jié)合，即解決棄土安全穩(wěn)定保護(hù)，又滿足生態(tài)景觀要求。設(shè)計(jì)斷面見圖2。

3.3 施工要點(diǎn)

(1)鉸接式生態(tài)磚護(hù)坡施工

采用機(jī)械對坡面進(jìn)行修整、清理，測量定位后，將預(yù)先根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置好的整幅鉸接式生態(tài)磚，采用吊裝機(jī)械進(jìn)行吊裝到位，必要時采用船只和水下作業(yè)人員進(jìn)行配合。

(2)拋石和塊石護(hù)坡施工

①提前做好圍堰斷面和迎水側(cè)堤腳外施工范圍內(nèi)的測量工作；②拋石棱體定線放樣，在水域需插設(shè)標(biāo)桿，間距以50m為宜，如相鄰斷面坡比不同，應(yīng)加密插設(shè)標(biāo)桿，保證斷面間的平順連接；③拋石填筑應(yīng)滿足《堤防工程施工規(guī)范》等技術(shù)要求，抗壓強(qiáng)度大于40MPa，軟化系數(shù)大于0.8，粒徑不小于0.25m，比重≥2.4t/m3。拋填石料應(yīng)堅(jiān)實(shí)新鮮，色澤均勻，塊重以20～40kg為宜，拋投時應(yīng)大小搭配。最下層拋石粒徑應(yīng)大于50cm，便于擠出河底淤泥，保持岸坡穩(wěn)定；④陸域和淺水拋石，可采用自卸車輛或裝載車輛以端進(jìn)法向前延伸立拋，特殊地段可采用人工拋填；⑤拋石棱體達(dá)到預(yù)定斷面后應(yīng)留有適當(dāng)超高，保證初步沉降穩(wěn)定后，護(hù)坡能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

4 總結(jié)與思考

岸坡防護(hù)工程是關(guān)系到河湖安全的基礎(chǔ)工程。近年來水利工程與生態(tài)環(huán)境相融合受到越來越多的關(guān)注和重視，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，組合式生態(tài)護(hù)坡能夠根據(jù)不同情況組合不同的防護(hù)型式，揚(yáng)長避短，博采眾長，是對生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的融匯與創(chuàng)新。但是由于受到施工條件的限制，組合的護(hù)坡型式較少。經(jīng)過白馬湖棄土區(qū)防護(hù)工程實(shí)踐證明，組合式生態(tài)護(hù)坡不僅能夠保持岸坡穩(wěn)定，而且有利于水土保持和生態(tài)修復(fù)，工程治理效果明顯，對其它類似工程尤其是需要淺水位施工的岸坡防護(hù)工程，具有良好的借鑒意義，具有較大的推廣價值。