小型流域安全生態(tài)水系建設(shè)工程中柔性護(hù)岸對比分析

李文勝

(華城建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 泉州 362000)

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增加，生產(chǎn)、生活對環(huán)境的影響不斷加劇，致使我國南方地區(qū)許多小型流域的生態(tài)環(huán)境有所惡化，阻礙了沿岸經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，并影響到水環(huán)境及生態(tài)環(huán)境安全[1]。突出表現(xiàn)為，在長期的水利工程建設(shè)中，個(gè)別地方、部分河段存在破壞自然環(huán)境、違背自然規(guī)律的現(xiàn)象，如侵占河道、填湖造地、裁彎取直、過度硬化、河流渠化、千篇一律等，導(dǎo)致河道生態(tài)功能退化、生物多樣性銳減[2]。為了響應(yīng)黨中央建設(shè)“美麗鄉(xiāng)村”和實(shí)現(xiàn)“山美水美”的政策方針，許多地區(qū)對小型流域的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了改善。經(jīng)過幾年的建設(shè)與實(shí)踐，安全生態(tài)水系建設(shè)目標(biāo)、技術(shù)與方法在不斷豐富和完善，安全生態(tài)水系建設(shè)理念和技術(shù)方法得到積極推廣與應(yīng)用，深入人心[3]。在建設(shè)過程中，出現(xiàn)了能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境、運(yùn)行效果良好的建設(shè)方案，同時(shí)也經(jīng)歷了一些彎路，文章總結(jié)我國南方地區(qū)安全生態(tài)水系建設(shè)工程中柔性護(hù)岸的類型及特征，對其進(jìn)行對比分析，旨在為同類工程提供參考。

1 常用柔性生態(tài)護(hù)岸形式

1.1 生態(tài)格賓石籠

生態(tài)格賓石籠是常用的一種護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式，外側(cè)由熱塑鋼絲絞合編織成的網(wǎng)箱、內(nèi)置卵石、碎石等天然材料組成。格賓石籠建設(shè)材料絕大多數(shù)為原位取材，不會涉及大量原材外運(yùn)，建設(shè)費(fèi)用相對較低。并且具有抗沖蝕性強(qiáng)、柔韌性良好和適應(yīng)地基不均勻沉降的能力較強(qiáng)。網(wǎng)箱鋼絲外側(cè)熱覆塑料，絲徑位于2.0-4.0mm之間，抗腐蝕性良好，一般使用年限可以達(dá)到10年以上。格賓石籠尺寸大小較為靈活，為了施工方便，格賓石籠長度基本位于1.0-4.0m之間，寬度位于1.0-2.0m之間，高度位于0.3-1.0m之間。根據(jù)河岸高度和單個(gè)石籠高度，護(hù)岸可以做成一層或幾層格賓石籠，上下兩層之間要求采用鋼絲或高強(qiáng)聚合物絲進(jìn)行綁扎牢固，必要時(shí)上下兩層之間加入豎向嵌固棍體(如木棍、鋼筋)，以增強(qiáng)上下兩層之間的穩(wěn)定性。對于格賓石籠的穩(wěn)定性，驗(yàn)算內(nèi)容類似于重力式擋墻，包括抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑移穩(wěn)定性和基底地基承載力等內(nèi)容，底部要位于河流最大沖刷線以下。格賓石籠底部鋪設(shè)200-300mm厚度的碎石墊層，碾壓密實(shí)；墻后鋪設(shè)反濾碎石和土工布，防止墻后細(xì)顆粒土體進(jìn)入到石籠內(nèi)部。一段典型的生態(tài)石籠防護(hù)橫斷面如圖1所示。

圖1 生態(tài)格賓石籠典型斷面圖

格賓石籠在國內(nèi)水域整治工程中，應(yīng)用較廣，已取得了眾多成功應(yīng)用案例。格賓石籠在建設(shè)過程中，避免使用大型機(jī)械直接往石籠內(nèi)部傾倒塊石，應(yīng)采用人工堆置的方法，不能受到機(jī)械設(shè)備的猛烈撞擊。另外對填料要滿足相關(guān)規(guī)范的要求，不能含有樹根、塊狀黏土和砂土等雜質(zhì)。

1.2 自嵌式生態(tài)砌塊

自嵌式生態(tài)砌塊由鋼筋混凝土制成，事先在工廠預(yù)制好，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后經(jīng)過簡單砌筑即可，自身具有的卡鎖結(jié)構(gòu)使得砌塊之間相互卡住，能夠保持整體穩(wěn)定。生態(tài)砌塊要求具有一定的孔隙率，在孔隙內(nèi)部鋪設(shè)土體，可以種植花草，增加護(hù)坡美觀性、與周圍環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性。自嵌式生態(tài)砌塊與格賓石籠應(yīng)用場合略有不同，前者主要用于自身能夠穩(wěn)定的岸坡，后者能夠?qū)笸馏w進(jìn)行支擋，因此自嵌式生態(tài)砌塊護(hù)岸邊坡坡度通常較小或墻高不大，典型斷面如圖2所示；若要自嵌式生態(tài)砌塊也能支擋墻后土體，則做成類似加筋土擋墻的結(jié)構(gòu)形式，砌塊尺寸較大，做成墻面板，砌塊后方設(shè)置錨桿或筋材，嵌入到土體內(nèi)部，形成加筋式砌塊擋墻，如圖3和圖4所示。墻后填埋土體要求碾壓密實(shí)，壓實(shí)度在90%以上。錨桿可采用鍍鋅鋼筋或鋼管制成，強(qiáng)度較高、延伸率較低，但耐腐蝕性相對聚合物來說欠佳；土工合成材料可采用單向或雙向土工格柵，或鋼塑土工帶，與土體之間具有較好的摩擦性能，且耐久性和穩(wěn)定性均良好，可以建設(shè)3-5m高度。加筋式自嵌生態(tài)砌塊擋墻，除了滿足類似重力式擋墻的抗傾、抗滑和地基承載力要求外，還需滿足筋材的抗拔和抗拉強(qiáng)度要求，筋材需具有足夠的抗拉強(qiáng)度和較低的延伸性，與土體之間具有較好的摩擦性能。

圖2 自嵌式生態(tài)砌塊護(hù)坡典型斷面圖

圖3 錨桿式砌塊擋墻典型斷面圖

圖4 土工格柵砌塊擋墻典型斷面圖

生態(tài)砌塊在裝卸、運(yùn)輸和砌筑過程中，均需輕拿輕放；車上運(yùn)輸時(shí)，砌塊之間用泡沫或紙皮相互隔離，避免砌塊碰撞造成邊角破碎；現(xiàn)場堆放高度不宜超過1.0m；筋材不宜暴曬時(shí)間過長，壓實(shí)過程中，不能采用重型機(jī)械直接對筋材碾壓，填料內(nèi)不得含有尖銳碎石。另外，選用的種植花草最好選用當(dāng)?shù)啬秃?、不易生病的制備?/p>

1.3 土工網(wǎng)袋

土工網(wǎng)袋是由高分子的聚合物編制而成，具有較高的強(qiáng)度和良好的耐久性，內(nèi)裝土體。植物可以從網(wǎng)袋的網(wǎng)孔生長出來，根系從底部生長到下部土層里，能夠進(jìn)一步將網(wǎng)袋固定在邊坡頂部。網(wǎng)袋之間采用聚合物繩索進(jìn)行綁扎牢固，以增強(qiáng)整體穩(wěn)定性。一般地，土工網(wǎng)袋護(hù)坡僅能防止雨水沖刷，不能夠防止河水侵蝕，因此通常做在最大水位線以上。土工網(wǎng)袋自身不能起到支擋岸坡穩(wěn)定的作用，通常與其它形式的擋墻配合使用，位于擋墻頂部。福建省建甌市某水域生態(tài)建設(shè)工程中，采用在漿砌擋墻頂部鋪設(shè)土工網(wǎng)袋的形式進(jìn)行防護(hù)，網(wǎng)袋尺寸為60cm×40cm，護(hù)岸坡度為1∶1.5，如圖5所示，建設(shè)完成后，運(yùn)行效果良好。

圖5 土工網(wǎng)袋護(hù)岸典型斷面圖

土工網(wǎng)袋采用人工堆置的方法進(jìn)行鋪設(shè)，同樣避免采用大型機(jī)械設(shè)備碰撞或碾壓；土工網(wǎng)袋鋪設(shè)完成后，盡快在頂部鋪設(shè)草皮進(jìn)行防護(hù)，或在間隙里撒播草種，也可直接在網(wǎng)袋填土里混入草種，并摻入適量有機(jī)肥，完成后進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，利用植被將土工網(wǎng)袋覆蓋起來，避免直接日曬。

1.4 生態(tài)護(hù)毯

生態(tài)護(hù)毯與土工網(wǎng)袋的防護(hù)原理和適用場合類似，同樣不能夠?qū)笸馏w起到支擋作用。生態(tài)護(hù)毯由高分子的聚合物支撐，常用有無紡?fù)凉た椢?、有紡?fù)凉た椢铩⑼凉ぞW(wǎng)等結(jié)構(gòu)形式，與填土、草種或草皮配合使用，能夠有效防止降雨條件下土體侵蝕沖刷，增強(qiáng)護(hù)坡美觀性。福建省三明市東牙溪安全生態(tài)水系建設(shè)中某區(qū)段使用生態(tài)護(hù)毯形式，下部與砌石擋墻搭配，護(hù)岸坡率為1∶2，防護(hù)效果較好[4]，如圖6所示。

圖6 生態(tài)護(hù)毯護(hù)岸典型斷面圖

同樣生態(tài)護(hù)毯不能起到防止河流沖刷，必須建設(shè)在最大水位線以上，為了增加護(hù)毯與底部土體之間的穩(wěn)定性，防止沿邊坡坡面滑動(dòng)，護(hù)毯每隔一定距離采用U型釘進(jìn)行固定。

2 柔性護(hù)岸形式對比分析

上述各種柔性護(hù)岸形式，各有各的優(yōu)點(diǎn)和確定，也有相應(yīng)的適用場合，某一項(xiàng)工程具體采用哪一種形式，需要考慮自身的防護(hù)要求、建設(shè)材料和水文條件等基礎(chǔ)資料。對上述的幾種柔性護(hù)岸形式進(jìn)度對比分析，總結(jié)各自的特點(diǎn)，如表1所示。施工時(shí)可針對具體工程特點(diǎn)，選用合適的防護(hù)形式。

表1 柔性護(hù)岸形式對比分析

3 結(jié) 語

對上述幾種防護(hù)形式進(jìn)行總結(jié)，生態(tài)格賓石籠和加筋式自嵌式生態(tài)砌塊能夠有效防護(hù)邊坡滑動(dòng)，保持邊坡穩(wěn)定性，又能防止雨水和河水沖刷，但造價(jià)陳本較高，工程量較大；護(hù)坡式自嵌式生態(tài)砌塊，不能保持邊坡穩(wěn)定，是一種相對較新的護(hù)岸形式，通過種植花草能夠與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，工程量較?。煌凉ぞW(wǎng)袋和生態(tài)護(hù)毯施工較為簡易，成本造價(jià)較低，對維持邊坡穩(wěn)定沒有積極貢獻(xiàn)，僅能用于水上防護(hù)工程中。