闡述水工柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

摘 要：柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括干砌石護(hù)坡及擋墻、墊式網(wǎng)籠護(hù)坡、籠（箱）體擋墻、框格格構(gòu)防護(hù)、預(yù)制混凝土塊護(hù)坡、自嵌式擋土墻及拋石防護(hù)等，其結(jié)構(gòu)具有良好的透水、透氣能力。

關(guān)鍵詞：柔性生態(tài)防護(hù);透氣;透水

一、 柔性生態(tài)結(jié)構(gòu)的定義

柔性生態(tài)結(jié)構(gòu)是指利用植被根系與坡體相結(jié)合的方法加固岸坡，隨著時間日趨發(fā)達(dá)的植被根系使邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性加強(qiáng)，是與自然環(huán)境協(xié)調(diào)、有生命的生態(tài)結(jié)構(gòu)。水工柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)氣象、水文、地形、地質(zhì)條件并考慮工程總體布置和建筑物運(yùn)用對防護(hù)結(jié)構(gòu)的要求等進(jìn)行設(shè)計，重視施工期地質(zhì)和安全監(jiān)測的反饋資料分析，結(jié)合實(shí)際情況的變化修正設(shè)計。

二、 設(shè)計原則和考慮因素

（一）設(shè)計原則

1. 水工柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)主要適用于河湖岸坡、堤壩邊坡以及建筑物的岸（邊）坡等工程，其工程級別應(yīng)按照被保護(hù)對象的級別進(jìn)行劃分;2. 對坡長較大的同一防護(hù)斷面，可采用一種或多種防護(hù)結(jié)構(gòu)。宜按不同高程段或不同坡度段上的獨(dú)立結(jié)構(gòu)分別確定防護(hù)工程級別。

（二）考慮因素

1. 雨水沖刷、波浪淘刷作用;2. 凍脹、干裂作用;3. 漂浮物和冰層的撞擊和擠壓作用;4. 坡面風(fēng)化作用;5. 防護(hù)結(jié)構(gòu)的透水透氣效果及其保護(hù)土體的滲流穩(wěn)定;6. 植生效果、環(huán)境效應(yīng)。

三、 柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)的選型

（一）柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)選型時，應(yīng)考慮下列因素：1. 河湖水位、水深及其變幅范圍對結(jié)構(gòu)和生態(tài)植物生長的影響;2. 被保護(hù)土體的物理力學(xué)性質(zhì)、植物生長環(huán)境對土體的要求及其地下水條件;3. 防護(hù)主體結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)造、高度等尺寸要求;4. 防護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力及其結(jié)構(gòu)一旦失效失事可能產(chǎn)生的后果;5. 防護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性;6. 施工條件、施工季節(jié)、植物種植及其養(yǎng)護(hù)要求;7. 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、節(jié)能環(huán)保性能和施工工期。

（二）水工柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)分為植物種植結(jié)構(gòu)防護(hù)、柔性生態(tài)結(jié)構(gòu)防護(hù)、混合生態(tài)結(jié)構(gòu)防護(hù)三類，應(yīng)因地制宜地選擇其中的一種或多種組合型式，常用柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)及適用條件。

四、 工程中常用的柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)形式

（一）干砌石護(hù)坡

干砌石護(hù)坡適用于深層穩(wěn)定的邊坡，廣泛應(yīng)用于水下、水上的邊坡防護(hù)中。護(hù)坡最小厚度不宜小于30cm。護(hù)坡坡度不宜陡于1∶1.5;當(dāng)坡面高差大于6.0m時，其間宜設(shè)置一道寬度不小于1.0m的馬道;亦可采用土工織物反濾層;河道凹岸拐彎處、水位消落帶、冬季水位變化區(qū)間、岸邊流速較大以及護(hù)坡坡腳處應(yīng)增加砌石厚度或采取其他加固措施;護(hù)坡周邊與相鄰岸坡或構(gòu)筑物的相交銜接處，應(yīng)結(jié)合具體條件做好封邊及壓頂結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（二）干砌石擋墻

干砌石擋墻常用于岸坡齒墻，一般適用于受結(jié)構(gòu)、地質(zhì)、施工條件限制的部位。干砌石擋墻高度不宜大于2.5m，超過2.5m時應(yīng)進(jìn)行相關(guān)論證;地震烈度超過Ⅵ度的地區(qū)不宜修建干砌石擋墻。干砌石擋墻結(jié)構(gòu)通常為重力式，宜采用塊石、粗料石砌筑而成，墻體內(nèi)部之間靠自身摩擦力滿足穩(wěn)定要求;重力式干砌石擋墻墻頂寬度不宜小于50cm，迎水坡坡度一般不宜陡于1∶0.2;擋墻基礎(chǔ)宜設(shè)計成與受力方向相反的傾斜坡。

（三）預(yù)制混凝土塊護(hù)坡

預(yù)制混凝土塊護(hù)坡宜適用于當(dāng)?shù)厝狈κ牡牡貐^(qū)，被保護(hù)的岸坡應(yīng)是深層穩(wěn)定的土體。防護(hù)平面布置應(yīng)平滑順直，河道拐彎處宜采用弧線平順過渡，弧線段曲率半徑應(yīng)滿足河道堤岸設(shè)計要求。嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的預(yù)制混凝土塊護(hù)坡應(yīng)考慮凍融、凍脹作用，臨水坡應(yīng)考慮冰壓力對護(hù)坡的影響。

1. 預(yù)制混凝土砌塊類型按照不同的方式

（1）按外觀形狀分為棱柱體混凝土砌塊和異型體混凝土砌塊;（2）按有無貫穿孔洞分為實(shí)體混凝土砌塊和開孔混凝土砌塊;（3）按連接形式分為連鎖式混凝土砌塊、鉸接式混凝土砌塊;（4）按塊體性質(zhì)分為實(shí)體砌塊、透水透氣砌塊、混凝土植草砌塊。

2. 預(yù)制混凝土塊護(hù)坡結(jié)構(gòu)形式的選擇

（1）常水位以下，可選用實(shí)體砌塊、鉸接式、連鎖式護(hù)坡結(jié)構(gòu);（2）水位變動區(qū)，可選用鉸接式、連鎖式護(hù)坡結(jié)構(gòu)，縫間可適當(dāng)種植植物，以增加植物根系的固坡作用;（3）設(shè)計洪水位以上，可選用透水透氣、開孔空隙率較大的混凝土植草塊防護(hù)結(jié)構(gòu)，縫間可適當(dāng)加大植物種植防護(hù)的作用;（4）受水流沖刷、波浪淘刷嚴(yán)重，彎道頂沖以及易遭受冰或漂浮物撞擊作用的部位，宜選用實(shí)體、鉸接式、連鎖式護(hù)坡結(jié)構(gòu);（5）對生態(tài)環(huán)境效果要求較高時，可選擇混凝土植草砌塊防護(hù)結(jié)構(gòu)。

（四）自嵌式擋土墻

自嵌式擋土墻適用于軟土地基基礎(chǔ)，多用于岸坡土體穩(wěn)定性差、水流速度較大的水下岸坡;結(jié)合植物種植和生態(tài)環(huán)境，也常用于其他邊坡的防護(hù)。自嵌式擋土墻是一種柔性結(jié)構(gòu)，對地基承載力要求較低，能夠適應(yīng)較大的地基變形，抗震性能好、自重輕、造型美觀。自嵌式擋墻常分為無加筋式和有加筋式兩種，一般由自嵌式擋土塊、錨固棒、土工格柵、反濾土工布、級配碎石及壓實(shí)回填土等組成;其斷面形式可為仰斜式、護(hù)坡式、重力式或半重力式等。

（五）拋石防護(hù)

拋石防護(hù)多用于土質(zhì)岸坡的護(hù)腳，以防止高速水流沖刷坡腳。護(hù)腳與岸邊連線保持較緩的坡度，不宜陡于1∶1.5;拋石護(hù)腳防護(hù)頂高程應(yīng)高于河道枯水位以上0.5m～1.0m，底部深度應(yīng)滿足河床最大沖刷深度的要求，寬度應(yīng)超過沖刷最深點(diǎn)位置且延伸至河道深泓線;護(hù)腳拋石厚度不宜小于拋石粒徑的2.0倍，水深流急處宜增大。

五、 結(jié)語

綜上所述，柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)工程所在地的地形、地質(zhì)、水流等條件進(jìn)行布置，以滿足過流斷面、抗沖刷、岸坡穩(wěn)定等功能和運(yùn)用要求。設(shè)計柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)時宜充分利用當(dāng)?shù)夭牧希⑼ㄟ^經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定。

參考文獻(xiàn)：

[1]焦占拴.《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50290-98）簡介[J].施工技術(shù)，1999（4）：53-54.

作者簡介：

郭書彥，河北省水利水電勘測設(shè)計研究院。