小型流域安全生態(tài)水系建設工程中柔性護岸對比分析

李文勝

(華城建設集團有限公司，福建 泉州 362000)

0 引 言

隨著經(jīng)濟發(fā)展、人口增加，生產(chǎn)、生活對環(huán)境的影響不斷加劇，致使我國南方地區(qū)許多小型流域的生態(tài)環(huán)境有所惡化，阻礙了沿岸經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，并影響到水環(huán)境及生態(tài)環(huán)境安全[1]。突出表現(xiàn)為，在長期的水利工程建設中，個別地方、部分河段存在破壞自然環(huán)境、違背自然規(guī)律的現(xiàn)象，如侵占河道、填湖造地、裁彎取直、過度硬化、河流渠化、千篇一律等，導致河道生態(tài)功能退化、生物多樣性銳減[2]。為了響應黨中央建設“美麗鄉(xiāng)村”和實現(xiàn)“山美水美”的政策方針，許多地區(qū)對小型流域的生態(tài)環(huán)境進行了改善。經(jīng)過幾年的建設與實踐，安全生態(tài)水系建設目標、技術與方法在不斷豐富和完善，安全生態(tài)水系建設理念和技術方法得到積極推廣與應用，深入人心[3]。在建設過程中，出現(xiàn)了能夠適應當?shù)丨h(huán)境、運行效果良好的建設方案，同時也經(jīng)歷了一些彎路，文章總結我國南方地區(qū)安全生態(tài)水系建設工程中柔性護岸的類型及特征，對其進行對比分析，旨在為同類工程提供參考。

1 常用柔性生態(tài)護岸形式

1.1 生態(tài)格賓石籠

生態(tài)格賓石籠是常用的一種護岸結構形式，外側由熱塑鋼絲絞合編織成的網(wǎng)箱、內(nèi)置卵石、碎石等天然材料組成。格賓石籠建設材料絕大多數(shù)為原位取材，不會涉及大量原材外運，建設費用相對較低。并且具有抗沖蝕性強、柔韌性良好和適應地基不均勻沉降的能力較強。網(wǎng)箱鋼絲外側熱覆塑料，絲徑位于2.0-4.0mm之間，抗腐蝕性良好，一般使用年限可以達到10年以上。格賓石籠尺寸大小較為靈活，為了施工方便，格賓石籠長度基本位于1.0-4.0m之間，寬度位于1.0-2.0m之間，高度位于0.3-1.0m之間。根據(jù)河岸高度和單個石籠高度，護岸可以做成一層或幾層格賓石籠，上下兩層之間要求采用鋼絲或高強聚合物絲進行綁扎牢固，必要時上下兩層之間加入豎向嵌固棍體(如木棍、鋼筋)，以增強上下兩層之間的穩(wěn)定性。對于格賓石籠的穩(wěn)定性，驗算內(nèi)容類似于重力式擋墻，包括抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑移穩(wěn)定性和基底地基承載力等內(nèi)容，底部要位于河流最大沖刷線以下。格賓石籠底部鋪設200-300mm厚度的碎石墊層，碾壓密實；墻后鋪設反濾碎石和土工布，防止墻后細顆粒土體進入到石籠內(nèi)部。一段典型的生態(tài)石籠防護橫斷面如圖1所示。

圖1 生態(tài)格賓石籠典型斷面圖

格賓石籠在國內(nèi)水域整治工程中，應用較廣，已取得了眾多成功應用案例。格賓石籠在建設過程中，避免使用大型機械直接往石籠內(nèi)部傾倒塊石，應采用人工堆置的方法，不能受到機械設備的猛烈撞擊。另外對填料要滿足相關規(guī)范的要求，不能含有樹根、塊狀黏土和砂土等雜質(zhì)。

1.2 自嵌式生態(tài)砌塊

自嵌式生態(tài)砌塊由鋼筋混凝土制成，事先在工廠預制好，運輸?shù)浆F(xiàn)場后經(jīng)過簡單砌筑即可，自身具有的卡鎖結構使得砌塊之間相互卡住，能夠保持整體穩(wěn)定。生態(tài)砌塊要求具有一定的孔隙率，在孔隙內(nèi)部鋪設土體，可以種植花草，增加護坡美觀性、與周圍環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性。自嵌式生態(tài)砌塊與格賓石籠應用場合略有不同，前者主要用于自身能夠穩(wěn)定的岸坡，后者能夠對墻后土體進行支擋，因此自嵌式生態(tài)砌塊護岸邊坡坡度通常較小或墻高不大，典型斷面如圖2所示；若要自嵌式生態(tài)砌塊也能支擋墻后土體，則做成類似加筋土擋墻的結構形式，砌塊尺寸較大，做成墻面板，砌塊后方設置錨桿或筋材，嵌入到土體內(nèi)部，形成加筋式砌塊擋墻，如圖3和圖4所示。墻后填埋土體要求碾壓密實，壓實度在90%以上。錨桿可采用鍍鋅鋼筋或鋼管制成，強度較高、延伸率較低，但耐腐蝕性相對聚合物來說欠佳；土工合成材料可采用單向或雙向土工格柵，或鋼塑土工帶，與土體之間具有較好的摩擦性能，且耐久性和穩(wěn)定性均良好，可以建設3-5m高度。加筋式自嵌生態(tài)砌塊擋墻，除了滿足類似重力式擋墻的抗傾、抗滑和地基承載力要求外，還需滿足筋材的抗拔和抗拉強度要求，筋材需具有足夠的抗拉強度和較低的延伸性，與土體之間具有較好的摩擦性能。

圖2 自嵌式生態(tài)砌塊護坡典型斷面圖

圖3 錨桿式砌塊擋墻典型斷面圖

圖4 土工格柵砌塊擋墻典型斷面圖

生態(tài)砌塊在裝卸、運輸和砌筑過程中，均需輕拿輕放；車上運輸時，砌塊之間用泡沫或紙皮相互隔離，避免砌塊碰撞造成邊角破碎；現(xiàn)場堆放高度不宜超過1.0m；筋材不宜暴曬時間過長，壓實過程中，不能采用重型機械直接對筋材碾壓，填料內(nèi)不得含有尖銳碎石。另外，選用的種植花草最好選用當?shù)啬秃?、不易生病的制備?/p>

1.3 土工網(wǎng)袋

土工網(wǎng)袋是由高分子的聚合物編制而成，具有較高的強度和良好的耐久性，內(nèi)裝土體。植物可以從網(wǎng)袋的網(wǎng)孔生長出來，根系從底部生長到下部土層里，能夠進一步將網(wǎng)袋固定在邊坡頂部。網(wǎng)袋之間采用聚合物繩索進行綁扎牢固，以增強整體穩(wěn)定性。一般地，土工網(wǎng)袋護坡僅能防止雨水沖刷，不能夠防止河水侵蝕，因此通常做在最大水位線以上。土工網(wǎng)袋自身不能起到支擋岸坡穩(wěn)定的作用，通常與其它形式的擋墻配合使用，位于擋墻頂部。福建省建甌市某水域生態(tài)建設工程中，采用在漿砌擋墻頂部鋪設土工網(wǎng)袋的形式進行防護，網(wǎng)袋尺寸為60cm×40cm，護岸坡度為1∶1.5，如圖5所示，建設完成后，運行效果良好。

圖5 土工網(wǎng)袋護岸典型斷面圖

土工網(wǎng)袋采用人工堆置的方法進行鋪設，同樣避免采用大型機械設備碰撞或碾壓；土工網(wǎng)袋鋪設完成后，盡快在頂部鋪設草皮進行防護，或在間隙里撒播草種，也可直接在網(wǎng)袋填土里混入草種，并摻入適量有機肥，完成后進行澆水養(yǎng)護，利用植被將土工網(wǎng)袋覆蓋起來，避免直接日曬。

1.4 生態(tài)護毯

生態(tài)護毯與土工網(wǎng)袋的防護原理和適用場合類似，同樣不能夠對墻后土體起到支擋作用。生態(tài)護毯由高分子的聚合物支撐，常用有無紡土工織物、有紡土工織物、土工網(wǎng)等結構形式，與填土、草種或草皮配合使用，能夠有效防止降雨條件下土體侵蝕沖刷，增強護坡美觀性。福建省三明市東牙溪安全生態(tài)水系建設中某區(qū)段使用生態(tài)護毯形式，下部與砌石擋墻搭配，護岸坡率為1∶2，防護效果較好[4]，如圖6所示。

圖6 生態(tài)護毯護岸典型斷面圖

同樣生態(tài)護毯不能起到防止河流沖刷，必須建設在最大水位線以上，為了增加護毯與底部土體之間的穩(wěn)定性，防止沿邊坡坡面滑動，護毯每隔一定距離采用U型釘進行固定。

2 柔性護岸形式對比分析

上述各種柔性護岸形式，各有各的優(yōu)點和確定，也有相應的適用場合，某一項工程具體采用哪一種形式，需要考慮自身的防護要求、建設材料和水文條件等基礎資料。對上述的幾種柔性護岸形式進度對比分析，總結各自的特點，如表1所示。施工時可針對具體工程特點，選用合適的防護形式。

表1 柔性護岸形式對比分析

3 結 語

對上述幾種防護形式進行總結，生態(tài)格賓石籠和加筋式自嵌式生態(tài)砌塊能夠有效防護邊坡滑動，保持邊坡穩(wěn)定性，又能防止雨水和河水沖刷，但造價陳本較高，工程量較大；護坡式自嵌式生態(tài)砌塊，不能保持邊坡穩(wěn)定，是一種相對較新的護岸形式，通過種植花草能夠與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，工程量較?。煌凉ぞW(wǎng)袋和生態(tài)護毯施工較為簡易，成本造價較低，對維持邊坡穩(wěn)定沒有積極貢獻，僅能用于水上防護工程中。