河道生態護坡方法創新

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

1 工程概況

航空港經濟綜合實驗區南區梅河干流河道生態治理工程起點為南水北調干渠，終點至炎黃大道，河道全長11.62km。河道周邊地質多為粉土細沙，易流失；邊坡坡比大，水土保持困難，新區建設方要求快速形成景觀效果。為滿足建設方的施工要求，決定用易于施工、可快速呈現景觀效果的方法來解決生態邊坡防護問題，需創新一種河道生態護坡施工方法，保證邊坡完整率≥95%的條件下，滿足進行植物培植后≤20d呈現綠化效果。

2 確定最佳方案

2.1 河道生態護坡施工方案

2.1.1 六棱框格植草防護

將坡面土方夯實，再按圖紙對坡腳進行施工放樣，淺挖護腳基坑并夯實，按照圖紙規范將土工布鋪滿于溝槽底部并按圖紙澆筑混凝土，待混凝土達到設計強度后開始由下往上鋪筑事先預制好的混凝土六棱框格，混凝土六棱框格安裝應線條順直、清晰，表面平順，保證塊與塊之間間距符合規范及設計要求。鋪設完成后即可進行六棱方格內碎石回填，然后撒播草籽形成護坡。施工大樣見圖1。

圖1 混凝土六角框格防護平面圖(單位：mm)

2.1.2 采用格賓護墊植草防護

將坡面土方夯實，在坡面上鋪設一層10cm厚的中粗砂，按照設計圖紙對格賓護墊位置進行放線后，完成格賓護墊的安裝和綁扎工作，然后將石料裝填至格賓護墊之中，最后利用絞合鋼絲將蓋板與邊板、端板、隔板連成一個整體，鋪設完成后即可回填種植土50cm，種植土土質應符合設計要求，種植土夯實后鋪設草皮形成護坡。格賓護墊植草防護斷面見圖2。

圖2 格賓護墊植草防護斷面設計圖

2.1.3 加筋麥克墊植草防護

將坡面土方夯實，在坡面上鋪設一層40cm厚的種植土并進行壓實，按照設計圖紙對加筋麥克墊進行鋪設及固定，鋪設完成后即可回填10cm種植土，種植土土質應符合設計要求，種植土夯實后鋪設草皮形成護坡。加筋麥克墊植草防護斷面見圖3。

圖3 加筋麥克墊植草防護斷面設計圖 (單位：cm)

2.2 方案確定

根據以上3種護坡設計方案，分別從技術可行性、經濟性、施工及呈現效果3方面對以上方案進行分析。

a.方案一采用六棱框格植草防護。?從技術可行性方面分析：坡面夯實后，土工布防護解決了原土自身抗剪作用差的問題，六棱框格圖案統一、美觀，同時固化碎石，兼有防沖刷效果，碎石中播撒草籽，后期可起到綠化的效果；?從經濟方面分析：人工費、材料費、機械費共計57.21元/m2；?從施工及呈現效果方面分析：該方案所需施工時間短，但是因面層為碎石的影響，植物后期生長緩慢，成坪效果較差。

b.方案二采用格賓護墊植草防護。?從技術可行性方面分析：坡面夯實后，用格賓網箱防護束縛無組織的砂礫石、鵝卵石，形成統一整體，可以起到邊坡穩定防沖刷作用，格賓護墊內設砂礫石存在空隙有利于植物根系伸展，但是空隙較小對植物生長不利；?從經濟方面分析：人工費、材料費、機械費共計61.92元/m2；?從施工及呈現效果方面分析：該方案施工工序較為繁瑣，施工時間長，同時鵝卵石護底使后期不利于灌木植物生長，效果較差。

c.方案三采用加筋麥克墊植草防護。?從技術可行性方面分析：夯實坡面后采用加筋麥克墊鋪設防護，聚丙烯降解材料與稀土合金低碳鋼絲配合形成密實的網狀結構，防止水土流失，起到抗沖刷作用，后期聚丙烯融于土壤形成植物所需的微量元素有利于植物生長且生態環保；?從經濟方面分析：人工費、材料費、機械費共計3.98+30.73+4.37=38.7元/m2；?從施工及呈現效果方面分析：該方案施工工序少，施工方法簡單、操作便捷，同時由于存在聚丙烯的三維設計有利于植物根系伸展，成坪速度快。

綜上所述，從技術可行性方面分析3種方案均可實施；從經濟方面分析方案三采用加筋麥克墊植草防護為38.7元/m2，明顯少于其他兩者；從施工及呈現效果方面分析，方案三施工工序少，施工方法簡單、成坪效果快，最終選定方案三采用加筋麥克墊植草防護為最佳方案。

3 子方案確定

為了加筋麥克墊植草防護方案的更有效的實施，對方案三進行優化，將從加筋麥克墊植草防護的坡頂錨固方式選定、坡面搭接及固定選擇、護坡草皮種類選定3個分級子方案進行分析，并確定最終的實施子方案。

3.1 坡頂錨固方式選定

通過查閱相關資料和以往施工經驗，坡頂錨固方式選定頂部溝槽成形后混凝土現澆封頂、頂部溝槽成形后M7.5漿砌塊石封頂和頂部溝槽成形后素土夯實封頂3個子方案。

實施后對坡頂錨固方式的選定進行了現場試驗調查，調查實施后各子方案的下滑情況和草皮生長情況，以上3種子方案分別抽查10處，結果顯示都無下滑情況，但只有子方案頂部溝槽成形后素土夯實封頂在21d時植被依然生長良好、抽發新葉，而其他子方案在21d時植被已死亡。各子方案分析特點如下。

a.頂部溝槽成形后混凝土現澆封頂具有操作簡單，混凝土容易成型，澆筑尺寸大小相對隨意，成形效果好，自重較大錨固穩定，但上部培植草皮困難的特點。造價為447.3元/m2。

b.頂部溝槽成形后M7.5漿砌塊石封頂具有可就地取材，相比混凝土封頂造價較低，砌筑相對費工費時，自重較大有益于錨固穩定的特點。造價為223元/m2。

c.頂部溝槽成形后素土夯實封頂具有可就地取材相對造價低，素土夯實后能起到壓頂作用，對后期草皮種植不產生影響的特點。造價為9.28元/m2。

9.28元/m2的造價相對于其他兩者較低，同時施工方便，素土自重可以滿足錨固要求，最終確定頂部溝槽成形后素土夯實封頂作為坡頂錨固方式。

3.2 坡面搭接及固定形式選定

坡面搭接及固定形式選定搭接10cm鐵絲梅花跳綁、搭接10cm“U”鋼筋扦插固定和平接“U”鋼筋扦插固定3個子方案。

實施后對坡面搭接及固定形式的選定進行了現場試驗調查，隨機抽取以上3種子方案的10處對實施后的偏移率和空鼓情況進行統計，結果顯示搭接10cm鐵絲梅花跳綁和搭接10cm“U”鋼筋扦插固定未發現偏移現象，而平接“U”鋼筋扦插固定發現3處偏移，偏移率為30%，3種子方案的空鼓率分別為13.70%、1.30%、4.40%。各子方案分析特點如下。

a.調查發現搭接10cm鐵絲梅花跳綁具有操作簡單，平整效果好，局部存在搭接凸起部分，鐵絲綁扎固定滿足了加筋麥克墊的縱向連接，但加筋麥克墊與坡面連接不夠緊密，易出現中部空鼓現象的特點。造價為1.1元/m2。

b.搭接10cm“U”鋼筋扦插固定具有操作簡單，平整效果好，局部存在搭接凸起部分可通過局部減少1cm左右填土改善，“U”鋼筋扦插固定既滿足加筋麥克墊的縱向連接，又滿足加筋麥克墊與坡面連接相對緊密，可避免搭接處松動偏斜現象，有利于坡面整體防護的特點。造價為2.45元/m2。

c.平接“U”鋼筋扦插固定具有操作簡單，平整效果好，不存在搭接凸起部分，但搭接處無交叉搭接容易產生松動偏斜現象，不利于坡面整體防護的特點。造價為1.74元/m2。

通過對比分析發現雖然搭接10cm“U”鋼筋扦插固定2.45元/m2的造價較高于其他兩者，但錨固效果好。最終確定使用搭接10cm“U”型鋼筋扦插固定為坡面搭接及固定選擇最佳方案。

3.3 護坡草皮種類選定

護坡草皮種類選定種植馬尼拉草皮護坡且后期種植灌木、早熟禾草皮護坡且后期種植灌木和早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護且后期種植灌木防護3個子方案。實施后對3種護坡草皮工程造價及景觀效果進行了調查，結果如下。

兩組患者的護理滿意度對比，觀察組在護理滿意度上的評分占比與參照組比較，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

a.種植馬尼拉草皮護坡且后期種植灌木：前期造價9元/m2，養護費用5.8元/m2·年，青綠期280～300d，地被根系長度為80mm，呈現景觀效果為綠色。

b.早熟禾草皮護坡且后期種植灌木：前期造價9元/m2，養護費用6元/m2·年，青綠期270d，地被根系長度為110mm，呈現景觀效果為淺綠色。

c.早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護且后期種植灌木：前期造價11元/m2，養護費用5.5元/m2·年，青綠期320d，地被根系長度為150mm，呈現景觀效果為墨綠色。

各子方案分析特點如下。

a.調查發現種植馬尼拉草皮護坡且后期種植灌木價格相對較低，成坪效果好。暖季型草坪，耐踐踏，耐修剪，耐寒，耐旱;節節生根，根系發達，是固土護坡的好材料。質地細膩，柔軟，管理粗放;草的密度大，彈性好，護土性強。但常綠周期大約在280～300d左右。冬天枯黃，容易著火，且返青較慢。

b.早熟禾草皮護坡且后期種植灌木具有能耐寒的特點，在北方冬季嚴寒，無雪覆蓋的情況下可以越冬。在12月，溫度達-2～5℃時，開始進入枯萎期。約在3月中旬返青，12月枯萎，青綠期可達9個月左右。但早熟禾在水分不充足和溫度較溫暖的環境中，生長能力會受到很大的制約，長勢能力變差，且夏季易發生病蟲害。

c.早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護且后期種植灌木中高羊茅耐高溫，對土壤肥力的要求不高，可在偏酸性的土壤中生長，抗病能力強。黑麥草的耐寒耐旱能力強，植株較高，生長速度極快，葉片顏色濃綠。早熟禾草種耐低溫，耐干旱，有著頑強的生命力。高羊茅可以耐高溫，而黑麥草和早熟禾可以耐寒冷耐干旱，高羊茅植株較矮，生長旺盛，而黑麥草和早熟禾根系都比較發達，植株較高。在極端寒冷或者高溫的地區，三者的混播可以起到很好的效果，形成緊密的草坪。

通過對比分析發現混播草皮雖前期造價高但后期養護費用低，同時混播草皮相比單一草皮種植優勢較大。最終確定使用早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護，后期種植灌木防護為護坡草皮種類選定的最佳方案。

3.4 子方案確定

通過前面的對比分析最終確定以頂部溝槽成形后素土夯實封頂，搭接10cm“U”型鋼筋固定，種植早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護，后期種植根系發達灌木群落為子方案實施。

4 制定對策

通過對最佳方案的綜合分析，按照“5W1H”原則制定了如下實施對策。

4.1 對策一：頂部溝槽成形后素土夯實封頂

通過查閱相關規范將對策一的目標值定為：錨固溝槽尺寸誤差≤2cm；“U”鋼筋制作誤差≤1cm;溝頂兩側加筋麥克墊錨固無空鼓面積≤95%；能夠起到抵抗偏移作用。

具體實施措施如下：在坡頂位置開挖寬30cm、50cm，高30cm的倒梯形溝槽；設計并制作錨固“U”鋼筋；將加筋麥克墊滿鋪與溝槽底部并上翻至坡面頂端，用“U”鋼筋釘錨固；將30cm的回填土分兩層碾壓夯實與基槽中并檢查錨固效果。

4.2 對策二：搭接10cm“U”鋼筋扦插固定

通過查閱相關規范將對策二的目標值定為：加筋麥克墊搭接≥10cm；加筋麥克墊錨固無空鼓面積≤95%；能夠起到抵抗偏移作用。

具體實施措施如下：繪制加筋麥克墊拼裝圖并考慮搭接寬度并繪制扦插方位圖；組織人員按照拼裝圖及方位圖現場實施；按照明確的護腳形式錨固到位方式偏斜。

4.3 對策三：種植早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護，后期種植根系發達灌木群落

通過查閱相關規范將對策三的目標值定為：坡面覆種植土厚±2cm；混播草皮色澤一致，無病蟲害；成坪覆蓋率≥95%，單塊裸露面積≤25cm2；草皮成活率≥95%，呈現景觀效果≤20d。

具體實施措施如下：坡面回填10cm種植土適當碾壓穩固并少量灑水固結；選擇優質品種的混播草皮，并盡快運至施工現場；滿鋪草皮施工，澆定植水及時跟蹤養護；待草皮生長良好坡面初步穩定，選擇根系發達灌木進行栽植。

5 對策實施

5.1 坡頂錨固

在坡頂位置開挖下30cm、50cm、30cm的倒梯形溝槽，成槽后確認尺寸合格后用小型機具夯實，并根據相關技術規范加工“U”錨固鋼筋，將加筋麥克墊滿鋪于溝槽底部，分別在倒梯形頂部及坡腳平臺處每米1個扦插錨固“U”鋼筋，然后將30cm的回填土分兩層碾壓夯實于基槽中。

5.2 坡面搭接及固定

技術人員設計坡面加筋麥克墊鋪設方案，做好坡頂坡腳錨固預留，盡可能做到縱向整張攤鋪避免不必要搭接，鋪設加筋麥克墊時嚴格控制搭接寬度，按照“U”錨固鋼筋扦插位置圖進行施工，梅花形布置間距1m。

依據明確的坡腳防護形式，組織開挖坡腳漿砌石溝槽，基底夯實后鋪設加筋麥克墊至漿砌石底部，砌筑0.5m×1m的漿砌石護腳，漿砌石周邊進行砂礫石回填，完成后擇機購置景觀石擺放。

5.3 植物種植

進行坡面10cm種植土回填，用小型碾壓機具碾壓一遍后灑水沉降固結種植土，選擇優質品種的混播草皮，提前一天傍晚進行草皮切割，第二天一早運抵施工現場進行草皮鋪設；滿鋪草皮施工后，對草皮養護，嚴格控制單塊裸露面積，成坪覆蓋度，及時澆定植水確保浸濕土壤厚度≥10cm，及時跟蹤養護；待草皮生長良好坡面初步穩定，選擇根系發達灌木進行栽植。

6 效果檢查

按照設計工程量，梅河干流生態治理工程鋪設加筋麥克墊總面積為46012.28m2，相對于漿砌石護岸節約成本為(168-36.3)元/m2×46012.28m2=606萬元。

加筋麥克墊是工廠化生產制作出半成品，施工現場則按設計圖進行組裝定型，操作簡便，減輕了施工工人的勞動壓力；加筋麥克墊護岸是生態護岸，是護岸建設新趨勢，促進了河道護岸工程技術進步；加筋麥克墊采用聚丙烯的三維設計有利于植物根系伸展，成坪速度快，既能固定土壤，又能綠化環境。使河道和周邊生態環境自然相融，減少了傳統護岸對環境的破壞。