基于生態(tài)保護的護岸邊坡設(shè)計

孫仁駿（中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴陽 550081）

1 生態(tài)護坡設(shè)計的優(yōu)勢

現(xiàn)階段，在水電站下游邊坡建設(shè)和保護的具體措施中，生態(tài)護坡設(shè)計的優(yōu)勢最為明顯， 其整體模式預(yù)留的植被孔隙較大，工程設(shè)計人員可在此模式的基礎(chǔ)上，具體規(guī)劃護坡工程中綠色植被的種植和分布， 可有效改善護岸邊坡范圍內(nèi)綠色植被的生存條件， 發(fā)揮堤岸結(jié)構(gòu)優(yōu)勢， 凸顯生態(tài)護坡設(shè)計的效果，起到穩(wěn)定護岸邊坡的作用。 同時，生態(tài)護坡的自我修復(fù)能力較強，工程建設(shè)人員在建設(shè)護坡的過程中，施工操作較為簡單，且整體的施工建設(shè)無須投入較多成本[1]。

2 生態(tài)護坡的現(xiàn)狀與原則

2.1 生態(tài)護坡的應(yīng)用現(xiàn)狀

水電站工程在施工期間不可避免地會因過度開發(fā)河道造成河道水域面積減少，導(dǎo)致河床寬度變窄的情況出現(xiàn)，甚至有的河道會在施工期間因垃圾堆積嚴重擁堵， 不僅不利于河道汛期的泄洪，而且對周邊的生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞。 針對此類問題，工程建設(shè)人員通過研究探討和技術(shù)研發(fā)，創(chuàng)設(shè)了由新型建材和技術(shù)建設(shè)而成的生態(tài)護坡。 現(xiàn)階段，生態(tài)護坡技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成效， 不僅能有效穩(wěn)固河道兩側(cè)邊坡的穩(wěn)定性，還能改善周邊環(huán)境問題，但其在建設(shè)和發(fā)展過程中仍存在較多問題。 現(xiàn)階段，根據(jù)防沖刷材料及類型河道建設(shè)的生態(tài)護坡可以分為以下幾種。

1）混凝土類剛性護坡。

2）土工格柵（網(wǎng)墊）或生物袋類柔性護坡。 在迎流頂沖等沖刷嚴重的險工險段應(yīng)采用硬支護，即剛性支護。

3）高壓噴射防滲墻。 其作用為：能夠使堤防地基的抗變形性能得到有效提升；加固堤防地基，減少由于堤防地基變形而誘發(fā)的滲漏問題，降低堤防地基的漏水性，有效提高堤防地基的抗?jié)B效果。

4）干砌石護坡。 通常情況下，干砌石護坡具有比較強的整體性，其能夠有效抵御8 級大風(fēng)和水流沖刷，在河灘變形輕微處得到了廣泛應(yīng)用。 在干砌石護坡施工中，一般會結(jié)合土質(zhì)和河灘形式采用1∶2.5～1∶3 的坡地，特殊情況下可適當變坡。同時，在坡腳砌1 m2的斷面，使護坡的穩(wěn)定性得到提升。 護坡一般會選擇厚度為30 cm 的單層塊石， 上砌石厚度控制在23～30 cm，下鋪碎石厚度為7 cm。

2.2 生態(tài)護坡的基本思路和設(shè)計原則

現(xiàn)階段，河道生態(tài)護坡建設(shè)的基本思路和設(shè)計原則如下。

1）在河道自然環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方面：工程建設(shè)人員首先要擴展河道水域面積和河床寬度， 同時還要關(guān)注河道兩側(cè)綠植的分布，給綠植等自然生物劃分合適的生長區(qū)域，有效實現(xiàn)對河道周邊生態(tài)環(huán)境及水質(zhì)的保護， 建立有效的河道自然環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)。

2）河道周邊景觀設(shè)計方面：在工程建設(shè)的過程中，生態(tài)護坡的景觀設(shè)計要與周圍環(huán)境相互協(xié)調(diào)呼應(yīng)，規(guī)避突兀的建筑，保障自然景觀的協(xié)調(diào)[2]，景觀設(shè)計與周邊環(huán)境的連續(xù)性與融合。

3）在河道親水性設(shè)計方面：工程建設(shè)人員要運用科學(xué)的手段，合理建設(shè)親水空間，通過親水平臺、步級臺階、碼頭、綠地等設(shè)施的建設(shè)，保障人文景觀與自然的相互融合。

4）在河道循環(huán)空間的設(shè)計方面：工程建設(shè)人員要優(yōu)先注重環(huán)境保護問題， 在材料的選擇上要依據(jù)工程建設(shè)的相關(guān)標準選擇符合工程建設(shè)的綠色環(huán)保材料， 在避免環(huán)境二次污染的基礎(chǔ)上，控制施工廢棄物的產(chǎn)生，從而達到環(huán)保要求。

3 生態(tài)護坡設(shè)計的常見類型

3.1 液壓噴播植草護坡

進行液壓噴播植草護坡施工時， 工程技術(shù)人員要將調(diào)制好的草籽混合肥料和黏合劑加工攪拌之后， 運用液壓槍噴射到邊坡上。 此類植草護坡的制作成本較低， 施工操作較為簡單，短時間內(nèi)即可完成河道兩岸的跖草施工操作，整個綠化項目及與周圍環(huán)境之間的創(chuàng)設(shè)工作也可以在2 個月內(nèi)完工。 就現(xiàn)階段而言， 液壓噴播植草護坡在護岸邊坡的創(chuàng)設(shè)應(yīng)用中較為普遍，但同時也存在一定的局限性。 比如，根據(jù)其本身的特性，只能應(yīng)用于河道背水一面的護坡中，不能運用于河道親水一面的護坡施工。

3.2 采用植物自然原型護坡

自然原型護坡是采用綠植對河道堤防實施加固的邊坡設(shè)計。 工程技術(shù)人員以綠色環(huán)保為理念，以原生態(tài)的綠色植被作為固土材料，通常情況下，多采用當?shù)馗递^為發(fā)達的植物用作自然原型護坡的建設(shè)， 以達到美觀的效果， 協(xié)調(diào)周圍的環(huán)境，保障生態(tài)護岸邊坡的整體設(shè)計效果。

3.3 客土植生植被護坡

工程建設(shè)人員在采用客土植生植被邊坡時， 應(yīng)依據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件，結(jié)合河道兩旁的實際環(huán)境進行材料配置。 通常情況下，會采用植物纖維、黏合劑、腐殖土等材料，將其充分混合加工、調(diào)制均勻后形成一定厚度的客土，再運用相應(yīng)的設(shè)備，將調(diào)整好的客土與河道兩端的坡面進行有效結(jié)合。 這種護坡的制作工藝較簡單，且工期較短，成品護坡的透氣性較好，有助于綠植的生長，同時，因其機械化的程度較高，在現(xiàn)階段的應(yīng)用中較為廣泛， 且這種護坡設(shè)計在后期的維護打理中不需要頻繁地進行維護操作，不僅可以節(jié)約后期的維護成本，還可以達到良好的效果。 但是客土植生植被護坡也存在一定的局限性，現(xiàn)階段只能應(yīng)用于河道護坡的背水面。

3.4 蜂巢式網(wǎng)格紙草護坡

蜂巢式網(wǎng)格紙草護坡施工時， 工程建設(shè)人員會對河道兩邊邊坡的面積進行一定的削填處理， 以保障坡面的坡度比控制在工程建設(shè)標準的范圍內(nèi)， 再將混合有添加劑的混凝土框架磚，沿六邊形網(wǎng)格進行平鋪。 在鋪設(shè)六邊形網(wǎng)格的過程中，工程技術(shù)人員會配合做到對六邊形網(wǎng)格內(nèi)草籽及草皮的整理，并適當?shù)鼗靥罘N植土。 這類邊坡從設(shè)計到施工方式相對復(fù)雜，且造價較高，但具有諸多方面的優(yōu)勢。

1）蜂巢式網(wǎng)格紙草護坡能夠有效針對雨水或汛期的河水進行徑流分散， 其蜂巢狀的六邊形坡面能夠有效承受雨水及河水的沖刷。

2）其特殊的受力結(jié)構(gòu)在分散沖刷力的同時，還能輔助打造美觀的景觀效果，既可以固定河道兩邊的邊坡，還能使河道兩面邊坡與自然環(huán)境有效結(jié)合。 這種蜂巢式網(wǎng)格植草護坡設(shè)計要嚴格依據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況及氣候條件進行選擇， 工程建設(shè)人員應(yīng)先對當?shù)氐牡刭|(zhì)、水文、地形等進行精準勘測，形成有效的數(shù)據(jù)報告，為后續(xù)的施工操作提供數(shù)據(jù)支持。

4 下游生態(tài)護坡設(shè)計方法

4.1 正常水位以下的生態(tài)護坡設(shè)計

1）經(jīng)相關(guān)材料研究表明，當河流水流流速達到0.8 m/s時，其水流對河道兩岸邊坡及河底的沖刷力量相當大。 工程建設(shè)人員可運用自然形坡面設(shè)計，通過傳統(tǒng)的拋石壓柳方法，對河道兩岸邊坡進行保護。

具體的施工設(shè)計方法如下：（1）選用大塊石塊和柳條作為邊坡護岸的建設(shè)材料，選取直徑較粗的柳條，用繩索捆綁固定成大約10～20 m 厚度的柳排，再運用相應(yīng)的設(shè)備和機械，將柳排沉入河岸需要建設(shè)防護的大致位置上， 再采用水利工程上常用作搶險的沉排法最終確定其具體位置。 （2）緊接著用大塊的石塊拋入水中，壓在柳排之上，將柳排作為河道邊坡兩側(cè)的防沖墊層，以此來防護河道邊坡，避免被河流及雨水的過度沖刷。 （3）為保證制作柳排的柳條能夠有足夠的韌性，在選用柳條時，要選用春季3～4 月份生長的柳條進行切割和選擇。

2）當水流流速在0.8 m/s 以下時，水流對于河道兩側(cè)邊坡及河底的沖擊力相對較弱，工程建設(shè)人員可選用拋石壓柳法，結(jié)合石籠對河道邊坡進行護岸設(shè)計。 這種方法通常是將拋石壓柳設(shè)計在護岸的下部位置，再優(yōu)選一些向陽喜水性的綠植，將其預(yù)先裝配在石籠中，適當拌入合適的綠植種子，再將其護砌在護岸邊坡的上部，從而保持綠植能夠有足夠的生長空間。

4.2 水位變動區(qū)的生態(tài)護坡設(shè)計

相對于施工建設(shè)條件和綠植生長環(huán)境， 水位變動區(qū)的生態(tài)護坡設(shè)計存在更多的自然優(yōu)勢， 在此區(qū)域內(nèi)的綠植擁有得天獨厚的生長條件，因此，對河道邊坡可以形成自然的防護效果。 依據(jù)其周邊環(huán)境及地理條件，工程技術(shù)人員在施工過程中應(yīng)有效結(jié)合護岸綠植進行邊坡設(shè)計， 并在此基礎(chǔ)上完善河道兩側(cè)邊坡在外形及綠植防護方面的設(shè)計。 通常情況下，工程技術(shù)人員會選用喬木類樹種在水位變動區(qū)的河岸邊坡進行栽種，然后依次對整個河道邊坡進行表層設(shè)計。 通常情況下，喬木樹種的栽種密度要維持在1 m×1 m～1 m×2 m， 綠化混凝土可有效防護綠植生長，并對周邊的自然環(huán)境起到保護作用，改善河道兩岸邊坡的綠植生長條件，因此，在對邊坡表層進行防護處理時，工程技術(shù)人員可適當運用綠化混凝土進行施工[3]。

現(xiàn)階段， 運用于河道生態(tài)保護邊坡設(shè)計的綠化混凝土多為多孔連續(xù)型的綠化混凝土。 依據(jù)這種混凝土的特性，工程技術(shù)人員可適當運用預(yù)制件在現(xiàn)場進行澆筑， 能夠起到很好的防護效果。 在這類混凝土上種植的綠植長勢旺盛，多以灌木及當?shù)刈匀簧L的草本植物為主。 在工程施工過程中，工程技術(shù)人員會在灌木綠植的樹根周圍預(yù)制直徑為20～30 cm 圓形孔洞，并在孔洞中填充大小不等的鵝卵石，以促進灌木綠植根部的生長， 防止根系受到綠化混凝土的擠壓而影響喬木整體的生長趨勢。

5 結(jié)語

在基于生態(tài)保護的護岸邊坡設(shè)計中，工程建設(shè)人員要先確定河流水流速是否滿足標準的行洪能力，并在保護生態(tài)環(huán)境的前提下，保障護岸邊坡設(shè)計的安全性和耐久性。 工程技術(shù)人員需要通過技術(shù)創(chuàng)造，不斷完善河道兩邊邊坡設(shè)計與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)保護，多采用水系、土體以及綠色植被進行設(shè)計研究，取代傳統(tǒng)的人工河堤護岸方式，在保護自然生態(tài)環(huán)境的前提下，選擇適合的綠色植被進行護岸邊坡的創(chuàng)設(shè)。 同時，相關(guān)工程建設(shè)企業(yè)可引進先進的技術(shù)和相應(yīng)人才，在新思路和新技術(shù)的引導(dǎo)下， 創(chuàng)設(shè)一個和諧共生的護岸邊坡環(huán)境，提升工程建設(shè)技術(shù)的核心能力，推進水利水電工程行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。