陜南秦巴山區PP織物袋梯田筑坎結構和坎型研究

李光錄，柳詩眾，鄧民興，張 波，高 霞，周茂玲

(1.西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌712100;2.陜西省水土保持局，陜西西安710004;3.陜西省綠為生態科技公司，陜西西安710054;4.洋縣水土保持工作站，陜西洋縣723300)

在陜南秦巴山區，受土壤黏粒含量高、雨多強度大等自然因素和修筑、開發利用中人為不合理的社會活動影響，坡改梯工程梯田垮坎現象極為普遍［1－2］。為解決上述問題，陜西省水保局曾多次組織專家調研，選用PP織物袋作為梯田筑坎材料，在商州區、洋縣、勉縣、漢濱區等地進行試驗示范，取得了初步成果［3］。

1 PP織物袋的特點

PP是英文聚丙烯(Polypropylene)的簡稱。PP織物材料是以聚丙烯(PP)為原材料，添加碳墨和抗紫外線(UV)成分，由經針刺雙面熨燙的新型高分子無紡布加工而成的袋子。其主要特點是:①抗潮濕。PP織物袋不吸收水分，在水中長期浸泡不會變形。②抗化學腐蝕。PP織物袋對一定濃度的酸堿、化學物品有很強的抵抗力，可在嚴重污染地方使用。③抗生物降解和動物破壞。采用特殊配方，不腐爛、不發霉、不變質，不易生物降解，不利于菌類生長，也不會成為嚙齒動物的食物，不會污染水體。④抗高溫、低溫。PP織物袋可以承受120℃高溫不熔化，可以承受的最低溫度為－40℃。⑤抗紫外線(UV)。PP織物袋含碳墨和其他抗UV成分，經國家建筑材料測試中心檢驗，裸露在自然環境下80 a力學強度降低30%，當綠化完全覆蓋后壽命可達120 a。⑥環保性好。無毒，不降解，可回收，無污染。⑦利于植物生長。植物根系能在袋與袋之間自由生長，將織物袋聯接成一個整體，形成穩定永久的生態結構。

2 PP織物袋梯田筑坎結構

圖1 PP織物袋梯田筑坎的聯接形式

PP織物袋系統以PP織物袋為主體，以三維排水聯接扣為連接件，將袋與袋聯接為一個整體。根據地形和土壤條件差異，可選用生態錨桿、土工格柵、膨脹螺絲等作為梯田筑坎的輔助材料。PP織物袋和聯接扣交疊放置，構成了一個穩固的三角結構，見圖1。PP織物袋內可以充填土、砂或碎石等，透水但不允許土體顆粒通過，可以成為植物生長的良好載體。袋體強度較高，脹破強度最大可達1650 kPa。聯接扣是由聚丙烯制成的構件，放置于PP織物袋之間能增強系統的整體強度，其中包含多個倒鉤，具有聯接加筋土工格柵或加固結構的作用。

3 PP織物袋梯田筑坎形式及適用條件

陜南秦巴山區黃褐土梯田垮坎現象較為嚴重，黃泥巴土梯田垮坎尤為突出［4］。針對梯田垮坎問題，在對土壤和降雨條件進行分析的基礎上，基于穩定性分析，確定了3種較適宜的PP織物袋梯田筑坎坎型。

3.1 單坎型

單坎型也稱為常規型，是將PP織物袋橫向單行錯位碼放的一種筑坎形式(圖2)，坎頂寬(B)0.40 m，袋長0.7 m，坎高(H)與坎坡(θ)關系見表1。這種筑坎形式具有施工程序簡單、速度快、效率高、用袋數量少、成本低等優點，但也存在穩定性差，易出現滑塌、鼓肚等問題，因此坎高不宜超過1.8 m，適用于陜南石渣土、淤泥土和沙土等土質較好的地區。

圖2 單坎型PP織物袋梯田田坎

表1 單坎型田坎的主要設計參數

3.2 L 坎型

L坎型是將底層PP織物袋順坡豎向水平碼放、上層橫向錯位碼放的一種筑坎形式(圖3)，坎頂寬(B)0.40 m，底寬(D)0.70 m，坎高(H)與坎坡(θ)關系見表2。這種筑坎方式底層織物袋豎向水平碼放，增加了坎底層與地面的摩擦和坎自身重量，使穩定性大大增強。較單坎，L坎型田坎的優點是穩定性高、施工方法簡單、施工速度較快，缺點是成本略高，主要適用于陜南山地紅、黃泥土梯田建設。

圖3 L坎型PP織物袋梯田田坎

表2 L坎型田坎的主要設計參數

3.3 反坡L坎型

反坡L坎型是將底層PP織物袋順坡豎向傾斜碼放、上層橫向錯位碼放的一種筑坎形式，整體形成反坡，故稱反坡L坎型(圖4)，坎高(H)與坎坡(θ)關系見表3。這種筑坎方式是將織物袋整體向田面方向傾斜為反坡δ(δ=90°－θ)，保持δ≥15°或h≥0.20 m，頂層織物袋用土填埋夯實，由于袋體傾斜，自身抗滑動、抗轉動和抗鼓肚能力增強，穩定性高于前兩種坎型，缺點是施工工序較前兩種坎型復雜、建設成本高，主要適用于陜南垮坎最嚴重的黃泥巴土梯田建設。

圖4 反坡L坎型PP織物袋梯田田坎

表3 反坡L坎型田坎的主要設計參數

4 結語

作為梯田筑坎材料，經陜南秦巴山區易垮坎地區試驗示范，PP織物袋具有抗老化、不降解、無毒、保水保土、耐酸堿、抗紫外線和便于綠化等特點，適宜在坡改梯工程中廣泛使用。PP織物袋梯田筑坎采用織物袋與聯接扣交疊放置，構成穩固三角結構，筑坎坎型可采用單坎、L坎和反坡L坎型，以適用于不同土壤。

［1］朱建強.陜南土坎梯地垮坎的原因分析及防治對策［J］.水土保持通報，1994，14(3):44 －47.

［2］朱建強，李靖.陜南膨脹土分布區土坎梯地建設探討［J］.中國水土保持，1998(12):34－35.

［3］李光錄，柳詩眾，鄧民新，等.PP織物袋梯田筑坎技術在陜南秦巴山區的應用［J］.中國水土保持，2011(11):29－31.

［4］朱建強，李靖.陜南西部土坎梯地建設研究［J］.水土保持通報，1998，18(2):19 －24.