基于現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的河道邊坡修復(fù)方法分析

楊 麗，姚元麗

（寶雞市渭濱區(qū)河道管理站,陜西 寶雞 721000）

0 引言

近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市中的公路、鐵路以及河道等工程得到興建，逐漸成為城市人民出行及生活環(huán)境的主要?jiǎng)用}。當(dāng)隨著各建筑的建立，導(dǎo)致巖土的成分變得復(fù)雜，造成了嚴(yán)重的水土流失[1]。因此，本文提出一種基于現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的河道邊坡修復(fù)方法，該方法中的現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡技術(shù)是一種利用特殊鋼筋材質(zhì)的土壤作為河道邊坡的防護(hù)模板，在河道邊坡上澆筑生態(tài)護(hù)坡網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到形成一種模擬生態(tài)系統(tǒng)的魚鱗坑型立體式網(wǎng)格狀河道邊坡防護(hù)系統(tǒng)，并在該邊坡上種植植被，實(shí)現(xiàn)水土保持的目的。以寶雞市渭濱區(qū)渭河流域?yàn)槔摲椒ㄋ帘３址€(wěn)定、生態(tài)恢復(fù)更快、工藝操作簡(jiǎn)單。

1 現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡技術(shù)體系

渭河從甘肅省渭源縣鳥鼠山北側(cè)發(fā)源后，自西向東流經(jīng)天水、寶雞，至寶雞市林家村寶雞峽大壩為上游段，河長(zhǎng)430 km，其中陜西境內(nèi)河長(zhǎng)114.4 km，落差791 m，平均比降1.84‰。隨著陜西經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展,環(huán)境問(wèn)題日益突出,渭河水生態(tài)環(huán)境也隨之遭到破壞。因此，開發(fā)出一種技能防治、護(hù)理河道邊坡，又能夠有效的改善當(dāng)前環(huán)境的修復(fù)方法[2]。

本文設(shè)計(jì)的基于現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的河道邊坡修復(fù)方法從工藝原理上劃分可分為植物根系工藝、硬質(zhì)工程工藝兩部分。植物根系工藝主要是在建立的網(wǎng)格護(hù)坡上種植符合該地區(qū)生長(zhǎng)的植物，待植物長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)育，根系在土壤中會(huì)形成錯(cuò)綜復(fù)雜的根系，從而穩(wěn)固河道邊坡的土壤，更能美化城市環(huán)境。硬質(zhì)工程部分主要是利用鋼筋混凝土在河道邊坡上澆筑網(wǎng)格，并利用網(wǎng)格與河道坡體連接的錨桿形成穩(wěn)定的三維立體構(gòu)造，起到穩(wěn)定邊坡的作用。

2 網(wǎng)格設(shè)計(jì)

首選，針對(duì)硬質(zhì)工程工藝的設(shè)計(jì)，要從構(gòu)建網(wǎng)格開始。網(wǎng)格是利用混凝土材質(zhì)或其它高強(qiáng)度性能的材質(zhì)，通過(guò)事先澆筑，或在河道邊坡現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置模型澆筑而成。為了使修復(fù)效果更好，本文選用一種魚鱗型的網(wǎng)格進(jìn)行澆筑，見圖1。

圖1 網(wǎng)格設(shè)計(jì)示意圖

選用魚鱗形狀的網(wǎng)格底部的梁相對(duì)較高，而兩側(cè)相對(duì)較低，因此形成了一個(gè)天然的蓄水平臺(tái)，有助于對(duì)降水的儲(chǔ)存，從而防止降水造成的河道邊坡地表徑流，同時(shí)存儲(chǔ)的水分還可以被植物所利用，無(wú)需人工的二次澆灌。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的內(nèi)部配有高強(qiáng)度的鋼筋材質(zhì)，能夠?qū)⑺羞吰律系木W(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行緊密的連接。網(wǎng)格的高度要根據(jù)實(shí)際的河道邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而使網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的基質(zhì)材料的邊坡傾斜角能夠達(dá)到自然程度上的休止角，見圖2。

圖2 網(wǎng)格基質(zhì)材料剖面示意圖

當(dāng)達(dá)到圖2 所示的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)后，出現(xiàn)河道邊坡在降水的影響下造成地表徑流時(shí)，也不會(huì)對(duì)基質(zhì)材料帶來(lái)過(guò)多的沖刷影響，從而更加有效的防止河道邊坡的水土流失[3]。

渭河流域范圍內(nèi)大部分為深厚的黃土覆蓋，質(zhì)地疏松，且多孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，富含碳酸鈣，易被水蝕；加之歷史上長(zhǎng)期濫墾亂伐，植被遭到破壞，以及上游廣種薄收、單一經(jīng)營(yíng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，因而水土流失嚴(yán)重，使渭河成為一條多泥沙河流。20 世紀(jì)60 年代初，三門峽水庫(kù)蓄水運(yùn)用初期，庫(kù)區(qū)淤積嚴(yán)重，淤積末端不斷上延，渭河下游洪水位抬升，為此在渭河下游先后修建了堤防。60 年代中期，為了保護(hù)堤防安全，并結(jié)合改善河勢(shì)，開始修建河道整治工程。三門峽庫(kù)區(qū)有返遷移民10 萬(wàn)多人，自1985 年以來(lái)，國(guó)家先后為返遷移民建設(shè)防洪圍堤88 km、撤退道路12 條、避水樓9000 余座。進(jìn)人21 世紀(jì)以來(lái)，為整治河道環(huán)境，提高沿渭城市品位，寶雞市在渭河兩岸修建了河堤，在市區(qū)段修建了河濱公園，并在河道修建攔河閘，形成長(zhǎng)1.65 km、140 萬(wàn)m2的水面；隨后相繼建成兩座攔河橡膠壩。咸陽(yáng)市在城區(qū)段修建了咸陽(yáng)湖，形成長(zhǎng)4.7 km、124 萬(wàn)m2的水面；西安在渭河支流浐河和溺河上修建了11 座橡皮壩，形成980 萬(wàn)m2水面。因此，在寶雞市渭濱區(qū)渭河流域河道邊坡修復(fù)工程當(dāng)中，為了使邊坡的坡角更小、工作面積更大，方便作業(yè)，通常選用的網(wǎng)格角度為45°以上。

在設(shè)計(jì)完網(wǎng)格的整體結(jié)構(gòu)后，選用自然環(huán)境河道邊坡防護(hù)模板實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的制作。河道邊坡防護(hù)模板主要是采用纖維材質(zhì)和樹脂材料混合加工而成的不規(guī)則形狀的模板，在模板的一側(cè)含有多條相互交織的溝槽，形成網(wǎng)格大小相同的結(jié)構(gòu)。這樣構(gòu)建的模板具有材質(zhì)較輕、耐用性更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

3 網(wǎng)格與河道坡體連接設(shè)計(jì)

由于渭河流域水流失，因此網(wǎng)格與河道坡體之間的連接，選用鋼筋混凝土材質(zhì)的錨桿結(jié)構(gòu)，將其置于河道坡體的內(nèi)部，用于將網(wǎng)格與整個(gè)坡體進(jìn)行連接。在設(shè)計(jì)連接處錨桿結(jié)構(gòu)的規(guī)格時(shí)，要根據(jù)實(shí)際河道邊坡的坡長(zhǎng)、傾斜角度、土壤材質(zhì)以及網(wǎng)格模板的型號(hào)等進(jìn)行綜合的考慮，并將其各項(xiàng)參數(shù)有效的進(jìn)行組合，確定出修復(fù)工程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，分析現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡在不同的環(huán)境條件下，連接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，從而確定錨桿的長(zhǎng)度、半徑和結(jié)構(gòu)中的間距等。

為了加強(qiáng)河道邊坡的穩(wěn)定性，在選擇鋼筋混凝土材質(zhì)時(shí)應(yīng)選用符合建筑邊坡標(biāo)準(zhǔn)的材質(zhì)。錨桿的構(gòu)成主要是以鐵質(zhì)的螺紋結(jié)構(gòu)以及圓鋼結(jié)構(gòu)為主，結(jié)合上述的各項(xiàng)參數(shù)考量，通常情況下，河道邊坡坡角小于25°的不需要增加錨桿結(jié)構(gòu)，可直接進(jìn)行修復(fù)和綠化。

4 河道邊坡修復(fù)植物選擇

基于現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的河道邊坡修復(fù)方法是在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)內(nèi)部添加適合本地生長(zhǎng)的植被作為修復(fù)植物，利用植被涵養(yǎng)水源，進(jìn)一步的保證水土不被流失，并具有一定程度的美化環(huán)境和凈化空氣的效果。在選擇河道邊坡修復(fù)植物時(shí)，要遵循以下幾個(gè)原則：首先，選擇適宜該環(huán)境下生長(zhǎng)的外來(lái)植物或本地的鄉(xiāng)土植被；第二，選擇覆蓋能力較強(qiáng)，且根系生長(zhǎng)迅速的植被；第三，選擇抗逆性強(qiáng)，針對(duì)不同地區(qū)主要表現(xiàn)的抗逆性包括抗熱、抗干旱、抗潮濕、抗風(fēng)等；第四，選擇綠期時(shí)間長(zhǎng)、多年生長(zhǎng)期的植被，該類型植被自我更新能力強(qiáng)，因此種植效果持久，可以達(dá)到一勞永逸的目的；第五，選擇種子豐富、發(fā)芽能力強(qiáng)、容易進(jìn)行更新的植被[4]。在選擇適當(dāng)?shù)闹脖缓螅Y(jié)合經(jīng)濟(jì)的合理性，通過(guò)種子或幼苗的形式進(jìn)行種植培養(yǎng)，并且做到將綠化與美化相結(jié)合的種植方式，從而營(yíng)造出一種自然且舒適的視覺效果。

在完成植物根系工藝和硬質(zhì)工程工藝后，還需要對(duì)其它相關(guān)的輔助設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)。在河道邊坡的坡角位置設(shè)置一種鋼筋混凈土材質(zhì)的護(hù)腳結(jié)構(gòu)，能夠在一定程度上對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)起到支撐的作用，并進(jìn)一步促進(jìn)邊坡的穩(wěn)定性。護(hù)腳結(jié)構(gòu)呈上窄下寬的梯形結(jié)構(gòu)，護(hù)腳的背部是垂直于邊坡的，頂部的倒角設(shè)置為40°用于支撐網(wǎng)格結(jié)構(gòu)[5]。

本文設(shè)計(jì)的基于現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的河道邊坡修復(fù)方法在進(jìn)行河道邊坡修復(fù)的過(guò)程中，為了使其能夠同時(shí)滿足美化環(huán)境的作用，還需根據(jù)實(shí)際的路面結(jié)構(gòu)等因素，設(shè)置車輛行駛的道路和人行梯步，從而方便人們的觀賞。

5 試驗(yàn)區(qū)研究

本文設(shè)計(jì)的基于現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的河道邊坡修復(fù)方法與傳統(tǒng)的預(yù)制法修復(fù)施工工藝的實(shí)現(xiàn)步驟差異較大，但兩者的核心均是利用自然環(huán)境河道邊坡防護(hù)模板對(duì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑。以寶雞市渭濱區(qū)渭河流域?yàn)槔疚奶岢龅男迯?fù)方法主要的實(shí)現(xiàn)流程為：

第一步：對(duì)河道邊坡現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查，確定邊坡的幾何形狀特征、各項(xiàng)參數(shù)信息以及工程施工的地質(zhì)條件因素等；

第二步：對(duì)河道邊坡的不規(guī)則部位進(jìn)行整理，并清除表面殘留的垃圾及障礙物等，使河道邊坡的坡面更加平整，方便后續(xù)施工；

第三步：在河道邊坡的坡腳位置修筑護(hù)腳結(jié)構(gòu)；

第四步：根據(jù)事先設(shè)定好的各項(xiàng)參數(shù)，在邊坡的表面修筑錨桿結(jié)構(gòu)；

第五步：在平整的河道邊坡上根據(jù)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，布置相應(yīng)的鋼筋結(jié)構(gòu)，按照交錯(cuò)的排布方式進(jìn)行鋪設(shè)，并將錨桿結(jié)構(gòu)與鋼筋進(jìn)行焊接，將現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡模型放置在邊坡上；

第六步：將各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，從而完成對(duì)一整個(gè)連續(xù)不斷地澆筑系統(tǒng)的構(gòu)建；

第七步：根據(jù)不同河道邊坡特有的性質(zhì)，配比不同的網(wǎng)格澆筑材料，并用攪拌設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行充分的攪拌，保證材料均勻分布在網(wǎng)格中；

第八步：將攪拌均勻后的漿液灌入網(wǎng)格模板當(dāng)中，待其充分凝固后，將自然環(huán)境河道邊坡防護(hù)模板取下，并進(jìn)行后續(xù)的維護(hù)工作；

第九步：重復(fù)上述第四和第八步的操作，完成統(tǒng)一且形狀規(guī)則的魚鱗狀網(wǎng)絡(luò)護(hù)坡結(jié)構(gòu)。

利用本文設(shè)計(jì)的修復(fù)方法對(duì)某一河道邊坡進(jìn)行修復(fù)，并將修復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄，并計(jì)算出該方法對(duì)河道邊坡的修復(fù)率。再通過(guò)資料查找的形式，將該河道邊坡以往的修復(fù)方法中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄，計(jì)算出傳統(tǒng)修復(fù)方法的修復(fù)率，見表1。

表1 本文方法與傳統(tǒng)方法修復(fù)率對(duì)比

通過(guò)表1中的數(shù)據(jù)可以看出，分別利用兩種修復(fù)方法對(duì)同一河道邊坡進(jìn)行3次修復(fù)，每次修復(fù)結(jié)果本文方法修復(fù)率均高于傳統(tǒng)方法。因此，本文設(shè)計(jì)的河道修復(fù)方法對(duì)河道邊坡的修復(fù)效果更強(qiáng)，修復(fù)更快。并且，在修復(fù)河道邊坡水土流失的同時(shí)，起到了對(duì)城市環(huán)境的美化作用。

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)河道邊坡水土流失的危害，提出一種基于現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的河道邊坡修復(fù)方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，該方法不僅可以通過(guò)硬質(zhì)工程實(shí)現(xiàn)邊坡固定和防護(hù)的作用，同時(shí)還可以利用植物根系工藝達(dá)到改善河道邊坡周邊植物的目的，為城市增添新的景觀環(huán)境。結(jié)合本文方法，在實(shí)際的應(yīng)用中，還可以結(jié)合相關(guān)的生態(tài)入侵、種群等生態(tài)學(xué)原理，營(yíng)造出一種小型的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)，從而進(jìn)一步達(dá)到恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的效果。