三維排水生態邊坡在城市河道中的應用

琚澤進

（安徽省路橋工程集團有限責任公司 安徽 合肥 230061）

三維排水生態邊坡在城市河道中的應用

琚澤進

（安徽省路橋工程集團有限責任公司 安徽 合肥 230061）

隨著社會經濟的發展和城市建設步伐的加快，城市河道建設不僅要使堤岸發揮出水利工程的功效，而且要適應城市發展的需要。文章結合三維排水柔性生態邊坡在卞小河綜合整治工程中應用，介紹了三維排水柔性生態邊坡系統的結構原理及其設計施工的要求。

三維排水；生態邊坡；城市河道；設計；施工

傳統的河道護坡主要有漿砌或干砌塊石護坡、現澆混凝土護坡、預制混凝土塊體護坡等。這些護坡工程的造價均相對較高，且水下施工、維護工作難度較大。其最大的缺點在于，它僅僅從滿足河道岸坡的穩定性和河道行洪排澇功能的角度出發進行設計施工，很少考慮對環境和生態的影響。

隨著社會經濟的發展和城市建設步伐的加快，城市河道建設不僅要使堤岸發揮出水利工程的功效，而且融入城市園林景觀、生態環保、建筑藝術等多種內容。也就是在這種前景下，生態護坡技術得到人們的廣泛關注，并且進行了一系列的較深入的研究與探索。三維排水柔性生態邊坡是采用“三角內摩擦緊鎖結構+三維排水+植被根系”構建 的復合穩定的生態邊坡，是生態、環保節能與柔性結構四位一體的邊坡建設新技術。

1 工程概況

金寨南路綜合改造一期工程位于合肥市肥西縣，包括道排工程、派河大橋工程、卞小河綜合整治工程及青年北路道排工程，全長3045米。其中本次整治的卞小河位于金寨南路以西，全長約920米，由于金寨路拓寬，對河道局部進行了裁彎取直，靠近金寨南路側“以路代堤”。本河道段為肥西縣的主要水景觀帶，因此，堤防斷面除滿足防洪、行人親水要求外，還結合城市道路規劃和城市景觀建筑進行設計，采取復式斷面，堤防平臺以下部分采用三維排水柔性生態邊坡，平臺以上采用多種自然護坡，如三維土工網墊固土、生態植草護坡等。

2 三維排水柔性生態邊坡工程系統

三維排水柔性生態邊坡是集土木工程結構、綠化、環保、節能降耗于一體，由具備特殊功能及特定技術參數要求的土工格柵、生態袋、扎口帶、縫袋線及滿足多向排水功能與強度要求的網肋型聯結扣等結構組件構成，生態環保、外表美觀，與自然生態環境相融合，并且施工時對環境無污染。

2.1 主要材料

生態邊坡主要構件生態袋是以聚丙烯為主要原料，采用無紡針刺工藝經單面燒結制成，具有抗紫外線輻射、抗酸堿鹽、抗微生物侵蝕等功能，植物可扎根生長，透水不透土。生態袋內填充土體后，用扎口帶扎口，扎口帶具有抗紫外線輻射與自鎖結構功能。三維排水聯接扣是生態帶單體間的聯結結構，將生態帶聯結成一個穩定的整體護坡結構，其材料材質與生態袋相同，上下兩面有倒鉤棘爪，雙向凹槽和垂直孔洞組合成相互交錯的非流線型凸肋結構。加筋格柵是一種以合成樹脂為粘結劑，復合纖維為增強材料制成的復合材料，采用拉擠成型方法制成的復合纖維桿體，具有抗拉強度大、耐腐蝕性強、重量輕、錨固反應快等特點。

2.2 系統結構原理

三維排水生態邊坡工程系統的邊坡、擋土墻結構是在成熟的土木工程建設理論與科學的生態恢復理論基礎上，賦予柔性邊坡結構所必需的具有特殊功能要求的優質材料前提下的一種高級形態的結構體系，與傳統的剛性結構之別僅是柔與剛的區別。三維排水柔性生態邊坡擋土墻結構理論依據是按照土力學莫爾·庫侖理論發展的加筋土理論的基本原理。

生態邊坡墻體是三角內磨擦緊鎖結構，而三角內摩擦緊鎖結構是按照力學抗拉及抗剪原理為依據，其整體受力，穩定性好。結構面通過植被的發達根系與坡體組合成一個同質整體，保證了人工邊坡和原自然邊坡之間緊密聯結，避免產生分離、坍塌等現象。并且隨著時間的推移，日趨增強的植被根系使邊坡結構的穩定性及牢固性更強，其工作機理圖見圖1。

3 三維排水柔性生態邊坡設計及施工

圖1 工作機理圖

3.1 邊坡設計

由于該邊坡位于城區內，不僅要求安全穩定，而且對景觀也有特殊的要求。所以堤防平臺以下部分采用三維排水柔性生態邊坡，平臺以上采用多種自然護坡，如三維土工網墊固土、生態植草護坡等，基礎設計要求采用素土夯實，外加條形C25混凝土，具體見圖2。

圖2 生態擋墻施工示意圖

3.2 生態邊坡設計參數及施工要求

（1）生態袋力學參數為縱向 5.81kN／m，橫向 7.24kN／m，CBR頂破強力 l458N，垂直滲透系數為 1.72×10-1cm／s。

（2）三維排水聯接扣上下兩面倒鉤棘爪不小于12個，棘爪高度不小于28mm／個，且非直線排列。為保證多向排濾水及植物根系生長的需要，垂直孔洞不少于32個，每個垂直孔洞直徑≥15mm，網肋型聯結扣的透水率≥46%。

（3）生態邊坡底部地基承載力要求應不低于160kPa。原基底土及回填土壓實度不低于0.93。

（4）生態袋內填充砂性土。常水位以下生態袋內填充砂土比例為8∶2；常水位以上生態袋內填充砂土比例為2∶8。

（5）根據現場土質情況確定有機肥的種類和摻入量。

（6）生態袋壘砌施工中，每施工1.0米高，需對填充物進行澆水預沉降后，方可進行下道工序。

（7）生態袋壘砌時，要掛水平線施工，上下層的豎縫要錯開，三維排水聯結扣要騎縫放置。

（8）土工格柵鋪設不得有褶皺，并要拉緊。筋材鋪好后，盡快填土。

（9）坡頂平臺設置2%斜坡，坡向河道；在寬度2m親水平臺處，先鋪10cmC30細石砼，再鑲嵌直徑5cm卵石。

（10）砼基礎施工應每10-15米設置一伸縮縫，縫寬2～3cm，縫內嵌填瀝青木板。

（11）排水管采用PVC50型，管端用220g／m 規格土工布包裹，管端向外坡度 5%，根據水位標高情況現場調整坡體排水管的位置，按梅花狀布置，每4 m設置1根。

（12）邊坡平臺設置排水溝，縱向坡度為 2%，排水溝端部設置急流槽。

（13）植被方案：草本選用適合本地氣候及土壤的高羊茅、黑麥草、狗牙根、百喜草等配合使用，種植方式均采用噴播。

（14）噴播后植被養護期內保證澆水量和澆水次數。

4 工程效益分析

傳統擋墻主要有漿砌片石及砼擋墻，其主要構成材料有塊石、水泥、石子、黃沙、鋼筋等，施工過程中還需消耗電、水等能源，而三維排水柔性生態邊坡構成材料僅為生態袋、土工格柵、土、沙及連接扣件，其中主要填充物為土及沙，大幅度降低了對資源的消耗量，另外生態邊坡造價較低，與鋼筋混凝土擋土墻相比，可以減少造價40%左右；與石砌重力式擋土墻相比，也可節省20%以上。

5 結語

通過三維排水柔性生態邊坡在卞小河綜合整治工程的成功應用，取代高耗能的鋼筋、混凝土、石材等硬體材料，構建柔性生態邊坡的新技術，解決了多種傳統剛性邊坡不可突破的技術難題，使結構穩定、水土保持與綠化一次完成，是生態、環保、節能與柔性結構四位一體的邊坡建設新技術，其不但能滿足“防洪、排澇”的水利工程的一般功效，而且可以融入城市園林景觀、生態環保、建筑藝術等多種內容，適應城市發展的需要，筆者認為該項技術值得在城市河道整治工程中推廣應用。

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琚澤進（1982—），男，安徽合肥人，碩士。

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