水利工程中的河道生態(tài)護坡施工技術(shù)應(yīng)用要點分析

劉麗萍

（甘肅省永靖縣水務(wù)局，甘肅 臨夏 731600）

1 引言

水利工程是社會經(jīng)濟發(fā)展中的基礎(chǔ)性工程，為完善水利工程的整體性能，建設(shè)生態(tài)型水利工程，相關(guān)人員將生態(tài)護坡施工技術(shù)應(yīng)用在水利工程中。為保障水利工程河道區(qū)域生態(tài)護坡建設(shè)的可靠性，發(fā)揮其防洪、減少生態(tài)污染的功能優(yōu)勢，應(yīng)明確各類河道生態(tài)護坡施工技術(shù)的應(yīng)用要點，制訂科學(xué)的水利河道生態(tài)護坡施工方案。

2 生態(tài)護坡概述

2.1 生態(tài)護坡的基本定義

生態(tài)護坡是聯(lián)合應(yīng)用工程結(jié)構(gòu)和植物后所構(gòu)建的具有水土保持、邊坡防護、景觀綠化等作用的護坡體系。生態(tài)護坡由基體、護坡層、植被層等結(jié)構(gòu)組成，其中，基體是用于承載制備根系發(fā)育、護坡層的邊坡體，護坡層則是防護基體、改善植被層生長條件的護坡結(jié)構(gòu)，植被層則是生長在護坡上的人工植被[1]。

城市化發(fā)展中，人們的生態(tài)環(huán)保意識逐漸增強，生態(tài)護坡已經(jīng)成為水利工程建設(shè)中的重要組成部分，是現(xiàn)階段水利工程項目建設(shè)河道護坡的首選方式。在此背景下，水利工程建設(shè)中，在河道護坡設(shè)計時，相關(guān)人員應(yīng)從工藝方法、施工材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面進行全面調(diào)控，嘗試用土工材料、綠色植物代替?zhèn)鹘y(tǒng)護坡結(jié)構(gòu)，同步提升河道護坡的生態(tài)價值和經(jīng)濟價值。

2.2 生態(tài)護坡的基本功能

水利工程中生態(tài)護坡的基本功能包括防洪抗?jié)场p少環(huán)境污染、美化河道等。（1）基于河道生態(tài)護坡施工技術(shù)，相關(guān)人員可在水利工程建設(shè)中設(shè)計生態(tài)護坡，科學(xué)調(diào)控河道內(nèi)的水流，同時利用生態(tài)護坡區(qū)域的眾多植被抵擋洪水沖擊。（2）高溫條件下，生態(tài)護坡區(qū)域的植物具有釋放水分的功能，有助于預(yù)防河道干旱風(fēng)險。（3）生態(tài)護坡是水利工程建設(shè)中平衡環(huán)境污染的重要手段，生態(tài)型的護坡結(jié)構(gòu)可幫助各地區(qū)減少空氣污染、水源污染，逐步改善河道周圍環(huán)境，促進生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。（4）河道周圍所建設(shè)的生態(tài)護坡工程，其結(jié)構(gòu)中包含大量的植被，相關(guān)人員在設(shè)計水利工程護坡結(jié)構(gòu)時，可結(jié)合實際情況選擇具有美化作用的植被，美化河道及周圍環(huán)境[2]。

3 水利工程中河道生態(tài)護坡施工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

河道生態(tài)護坡的本質(zhì)是充分利用現(xiàn)有的自然環(huán)境、生態(tài)資源保護河道，確保河道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在水利工程建設(shè)中，應(yīng)用河道生態(tài)護坡施工技術(shù)有利于促進周圍環(huán)境的自我修復(fù)，并通過減少水土流失風(fēng)險、抵消不良環(huán)境因素等方式，控制水利工程建設(shè)中的河道污染，促進社會生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

除此之外，相較于傳統(tǒng)護坡施工技術(shù)，生態(tài)護坡的形式更為多樣，各類環(huán)保型、生態(tài)型資源的應(yīng)用不僅具有明顯的生態(tài)價值，還可以起到節(jié)約建設(shè)成本的作用，滿足水利工程建設(shè)中河道治理的效益管理需求。因此，在當(dāng)前時期，生態(tài)護坡施工技術(shù)是現(xiàn)代水利工程建設(shè)中河道治理的關(guān)鍵技術(shù)，其在水利工程中的滲透對提升水利工程項目生態(tài)價值的意義重大[3]。

4 水利工程中河道生態(tài)護坡施工技術(shù)的應(yīng)用要點

某水利工程，總庫容為1.08×108m3，大壩設(shè)計為堆石壩，最大壩高為89 m。該工程河堤總高度為16.17 m，堤頂高程為25 m。該護坡工程處于下游河道，為落實綠色生態(tài)理念，該水利工程的河道護坡形式設(shè)計為附著型的生態(tài)護坡，護坡主要結(jié)構(gòu)包括三維土工網(wǎng)墊、生態(tài)混凝土、土工格室等護坡結(jié)構(gòu)。但是為發(fā)揮生態(tài)護坡的根本優(yōu)勢，還應(yīng)合理選用生態(tài)磚護坡、人工種草護坡、植被生態(tài)護坡等護坡技術(shù)，掌握生態(tài)護坡施工技術(shù)的實施要點，滿足新時期水利工程生態(tài)建設(shè)的根本要求。在本項目中，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合實際情況，完善河道生態(tài)護坡施工方案，優(yōu)化水利工程整體設(shè)計方案。

4.1 人工種草護坡施工技術(shù)

水利工程建設(shè)中，部分根系發(fā)達的植被具有固土、固水等作用，在水利河道治理過程中，相關(guān)人員可采用人工種草的方式構(gòu)建生態(tài)型護坡。人工種草護坡施工技術(shù)主要包括兩部分內(nèi)容，分別為人工種草和鋪設(shè)草皮。基本施工流程包括施工準(zhǔn)備→表土耕作→種子撒播/草皮鋪設(shè)→養(yǎng)護管理等。施工人員應(yīng)在護坡區(qū)域表層土整平后，通過灑水或其他方式保持護坡表層土壤的濕潤，然后進行人工種草或從坡腳鋪設(shè)草皮，鋪設(shè)方法包括疊鋪、平鋪等[4]。

采用人工種草的方式建設(shè)生態(tài)護坡時，草籽播種量為關(guān)鍵控制點。相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合草籽發(fā)芽率、凈度、粒重等參數(shù)，合理計算邊坡處的草籽播種量，計算公式為：

式中，G為設(shè)計方案中的種植密度，一般取900~1 800株/m2；Q為種子的粒重，g；T為種子層播種厚度，約為20~30 mm；C為護坡區(qū)域立地條件的校正率；D為施工期間的校正率；P為種子凈度；R為種子發(fā)芽率。

4.2 植被生態(tài)混凝土護坡施工技術(shù)

植被生態(tài)混凝土護坡施工技術(shù)是生態(tài)護坡建設(shè)中的常用技術(shù)，該技術(shù)方案中所用的植被生態(tài)混凝土是指能夠適應(yīng)綠色植物生長的多孔混凝土，該類混凝土本身具有較強的防護功能、生態(tài)功能。在應(yīng)用植被生態(tài)混凝土護坡施工技術(shù)時，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合該類混凝土的施工參數(shù)、生態(tài)性能，完善生態(tài)護坡施工方案，見表1。

表1 植被生態(tài)混凝土的施工參數(shù)

水利工程中，植被生態(tài)混凝土護坡施工技術(shù)適用于坡度值為0~70°的護坡區(qū)域，生態(tài)護坡的具體結(jié)構(gòu)自上而下為護腳結(jié)構(gòu)、混凝土格構(gòu)梁、坡頂。正式施工時，護坡工程中生態(tài)混凝土基礎(chǔ)墊層抗壓強度應(yīng)大于C20，護坡區(qū)域的植被混凝土厚度應(yīng)控制在50~100 mm，混凝土格構(gòu)量厚度應(yīng)大于300 mm。此外，施工期間對于生態(tài)混凝土還應(yīng)設(shè)置伸縮縫，伸縮縫深度與混凝土護坡面層厚度相同，護坡坡面施工時，每10 m還應(yīng)設(shè)置寬度為15 mm的小脹縫。完成植被生態(tài)混凝土攤鋪、澆筑、壓實等作業(yè)后，應(yīng)種植已成活、根系發(fā)達、葉莖較矮的植物作為生態(tài)護坡中的植被，如狗牙根、紅三葉、畫眉草、狼尾草等。

4.3 生態(tài)磚護坡施工技術(shù)

在水利工程建設(shè)中生態(tài)磚護坡施工技術(shù)是在河道邊坡區(qū)域鋪設(shè)帶孔的生態(tài)磚，然后將適宜種植的植物種植在生態(tài)磚孔內(nèi)，保護河道周圍的水土。此種生態(tài)護坡施工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于控制生態(tài)磚鋪設(shè)時的空隙率，以保證為植物生長提供充足的空間，確保護坡區(qū)域植物生長過程中營養(yǎng)、水分充足。現(xiàn)階段，基于生態(tài)磚護坡施工技術(shù)的生態(tài)護坡主要包括3種結(jié)構(gòu)，分別為連鎖式砌塊結(jié)構(gòu)、鉸接式砌塊結(jié)構(gòu)、坡改平式砌塊結(jié)構(gòu)。

連鎖式砌塊結(jié)構(gòu)是使生態(tài)磚相互嵌合，形成可以互相牽制的護坡結(jié)構(gòu)。鉸接式砌塊結(jié)構(gòu)則是用繩索將生態(tài)磚相互連接作為河道護坡，坡改平式砌塊結(jié)構(gòu)是使河道坡面、砌塊底面相互平行，用生態(tài)磚與河道原有的坡面相互銜接，以此保護河道水土，打造生態(tài)型護坡結(jié)構(gòu)。正式鋪設(shè)生態(tài)磚時，施工人員可將各砌塊的空隙控制在5~10 mm，生態(tài)磚底部可分別設(shè)置碎石墊層、土工格布、砂墊層。在此過程中，對于河道常水位以上的生態(tài)磚孔洞，可填充碎石或是直接種植水生植物。常水位以上的區(qū)域，可填充土壤并種植適宜的植物，土壤填充厚度約為20 mm。在本項目當(dāng)中，結(jié)合工程實況來看，采用連鎖式砌塊結(jié)構(gòu)，使其護坡結(jié)構(gòu)彼此之間能夠相互牽制，加固河道護坡。

4.4 土工材料固土種植技術(shù)

水利工程河道生態(tài)護坡建設(shè)中，土工材料固土種植技術(shù)具體包括土工單元固土種植、土工網(wǎng)墊植草護坡等內(nèi)容。此種生態(tài)護坡的基本原理是運用土工材料固定河道護坡區(qū)域的植被，使其緩解雨水的沖刷作用。利用土工網(wǎng)墊進行固土種植時，可直接將植被種子放在網(wǎng)墊內(nèi)，使其在土工網(wǎng)墊空間內(nèi)生長，進入護坡坡面內(nèi)。這樣河道護坡結(jié)構(gòu)中的土壤、土工網(wǎng)墊、植被可成為一體，具有較強的穩(wěn)定性。土木單元固土種植則是運用聚乙烯材料在河道邊坡區(qū)域拼接土工單元，然后在各個小單元中種植植被，種植后直接將其鋪設(shè)在河道護坡坡面上，起防護作用。

土工網(wǎng)墊護坡施工技術(shù)具有成本低、施工方便、可促進植被恢復(fù)等優(yōu)勢。是新時期常用的土工材料固土種植技術(shù)，其基本施工流程包括施工準(zhǔn)備→鋪設(shè)網(wǎng)墊→填充種植土→種植植被→養(yǎng)護管理等。（1）施工過程中，相關(guān)人員應(yīng)自上而下地鋪設(shè)網(wǎng)墊，搭接網(wǎng)墊時，需要用上坡網(wǎng)墊壓住下方的網(wǎng)墊，二者搭接長度應(yīng)符合河道生態(tài)護坡的設(shè)計要求。（2）搭接后施工人員還應(yīng)使用錨釘及時固定網(wǎng)墊，對于護坡坡面的突變區(qū)域，還應(yīng)增加錨釘?shù)臄?shù)量。（3）應(yīng)用土工單元固土種植技術(shù)時，應(yīng)合理劃分土工單元，連接各土工單元時，應(yīng)均勻地將其鋪設(shè)在坡面上，并先固定土工單元兩側(cè)，張拉后用錨桿固定其他區(qū)域的土工單元。

4.5 現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護坡施工技術(shù)

現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護坡施工技術(shù)是較為常見的生態(tài)綠化技術(shù)，是利用生態(tài)護坡模板在河道邊坡上現(xiàn)場澆筑生態(tài)護坡網(wǎng)格，然后將錨桿插入邊坡內(nèi)，與現(xiàn)澆的護坡網(wǎng)格形成立體的護坡體系，網(wǎng)格內(nèi)可直接種植護坡植物。各類生態(tài)護坡技術(shù)中，現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護坡施工技術(shù)不僅具有維持邊坡穩(wěn)定、保持水土的作用，還能促進河道邊坡生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。

在本項目中，具體應(yīng)用現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護坡施工技術(shù)時，相關(guān)人員可從兩個角度入手，建設(shè)水利工程中的河道生態(tài)型邊坡體系。

1）對于護坡區(qū)域地質(zhì)條件良好的河道工程，可直接用錨桿、鋼筋混凝土在坡面構(gòu)建護坡結(jié)構(gòu)，以改善生態(tài)護坡網(wǎng)格工程的抗侵蝕性能。澆筑混凝土?xí)r，澆筑的框梁結(jié)構(gòu)應(yīng)高于其他區(qū)域的框梁，以此降低水流對河道邊坡結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊力。

2）現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護坡施工技術(shù)的本質(zhì)是生態(tài)護坡技術(shù)，所以，在網(wǎng)格內(nèi)種植植物時還應(yīng)強調(diào)植物的多樣性。河道護坡中間區(qū)域應(yīng)種植灌木類植物，上方可種植喬木類植物，其他區(qū)域應(yīng)以草為主。

除此之外，相關(guān)人員還應(yīng)在水利工程建設(shè)中明確現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護坡施工技術(shù)要點，規(guī)范施工程序。比如，構(gòu)建生態(tài)護坡時，現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護坡施工流程包括施工準(zhǔn)備→邊坡壓實→修筑護腳→制作錨桿→鋪設(shè)鋼筋→安裝固定模板→現(xiàn)澆護坡網(wǎng)格→修筑排水溝→修筑坡頂→種植護坡植物→植物養(yǎng)護管理等。現(xiàn)澆護坡網(wǎng)格是該生態(tài)護坡施工技術(shù)的應(yīng)用要點，施工人員應(yīng)基于混凝土現(xiàn)場澆筑工藝，合理控制澆筑環(huán)節(jié)材料溫度、振搗頻率、碾壓次數(shù)等關(guān)鍵施工參數(shù)，澆筑完畢后進行混凝土養(yǎng)護，養(yǎng)護6~10 d即可將模板拆除，種植護坡植物。

5 結(jié)語

綜上所述，相較于傳統(tǒng)河道護坡形式，生態(tài)護坡更強調(diào)護坡結(jié)構(gòu)對河道生態(tài)環(huán)境的積極影響。水利工程河道治理中，生態(tài)護坡有著不可忽視的價值，可以在治理河道的前提下，協(xié)調(diào)水利工程和自然環(huán)境的關(guān)系，促進河道整治的生態(tài)化發(fā)展。為發(fā)揮生態(tài)護坡對水利工程河道生態(tài)的改善優(yōu)勢，相關(guān)人員還應(yīng)明確生態(tài)護坡施工技術(shù)要點，制訂更科學(xué)的河道生態(tài)護坡建設(shè)方案，保障水利工程建設(shè)活動中的生態(tài)效益。