綠濱墊在新賓縣河道治理工程中的應用分析

張志國

(新賓滿族自治縣水務事務服務中心，遼寧 撫順 113200)

1 河流概況

蘇子河屬渾河一級支流，呈東西走向，由東向西流經紅升鄉、新賓鎮、城郊、夏園村、木奇鎮、下營子村、上夾河鎮、湯圖鄉等8個鄉鎮，最后流入渾河，河長119 km，流域面積2147 km2。蘇子河河床縱剖面比較陡峭，一般超過1.5‰，河岸線極不規則且平面形態復雜，河道匯流時間短，降雨強度和徑流系數大，洪水來的猛、落得快，峰高而尖瘦。由于受到河床形態影響水流非常紊亂，常出現旋渦、橫流、水躍等現象。

近幾年尤其是2010 年洪水后，蘇子河防洪工程損毀非常嚴重，暴露了蘇子河治理程度的嚴重不足。針對蘇子河現狀存在的問題，新賓縣水務局近幾年對蘇子河進行有效治理，護岸結構形式也多樣化，有混凝土斜板墻、綠濱墊、混凝土直墻、生物防護等工程措施，部分重要城鎮和村屯河段達到了設計洪水標準。但是由于資金短缺，沒有全面系統治理，僅對重要城鎮和村屯進行治理，固濱籠護砌較少，防洪工程斷斷續續，沒有連續性，使工程不能完全發揮防洪作用，兩岸群眾生命財產安全仍得不到保障。因此，針對蘇子河防洪工程現狀及存在的問題，特別是作為大伙房輸水工程的輸水河道的重要性，實施河道綜合治理工程建設，提高沿岸城鎮及村屯、耕地的防洪標準，同時完善河道生態是十分必要的。

2021年根據蘇子河新賓縣段的防洪要求及防洪工程現狀存在的主要問題，確定水利提升工程的總體布置，主要為堤防工程、護岸工程、穿堤(交叉)建筑物等。為充分發揮水利提升工程效益，應按照以人為本、和諧相處的原則，在安全與親水、生態與防洪、景觀與水利等方面協調統一，在保證防洪前提下突出工程的生態性，通過治理逐步建成安全度較高的綜合防洪體系。

2 堤防加固設計

2.1 防護形式初選

在設計堤防斷面時，突出河流的自然特性選擇親水材料，盡可能減少占地和工程造價，在滿足《堤防工程設計規范》(GB 50286—2013)規定的前提下進行堤防斷面設計[1-3]。依據蘇子河現狀堤防形式，確定以砂礫石筑堤的土堤形式為基礎，針對不同的防護形式進行比選。

方案1：綠濱生態護坡型式堤防，堤身為均質土堤結構，采用砂礫料填筑，堤防設計頂寬3.0 m，迎水坡設計坡度為1∶2.5，背水坡度 1∶2.5。迎水坡堤腳至堤頂設置 0.4 m厚綠濱墊護坡，其上覆 0.3 m 厚清基土并鋪設草皮，其下鋪設 400 g/m2反濾土工布，以增加其抵御超標準洪水的能力。護腳采用 1.0 m×1.0 m 和 0.5 m×1.5 m 兩層固濱籠護腳。堤腳種植 3 排灌木，間距為 1.0 m。

方案2：混凝土板護坡型式堤防，頂寬 3.0 m，迎水坡 1∶2.5，背水坡 1∶2.5，堤防迎水坡采用 0.2 m 厚混凝土板防護，堤腳采用高 1.5 m，寬 0.5 m 的漿砌石護腳。堤腳種植 3 排灌木，間距為 1.0 m。

2.2 堤防方案比較

根據工程范圍內的地形、地質條件、河道水流形態、建筑材料料場、儲量及工程要求等，經綜合比較后確定堤型[4]。本研究選取一個典型斷面進行斷面設計，以單位長度分別計算各個方案的工程量和相應投資，方案1、方案2的單位長度工程投資為3495元和3166元。對比兩種設計方案，方案1比方案2多329元，但方案1優點明顯。因此，選擇方案1防護形式作為河道治理主要形式，堤型方案比較主要優缺點如表1。

表1 堤防防護形式比選

2.3 綠濱護坡設計

2.3.1 綠濱墊

(1)生態網格綠濱墊技術要求。綠濱墊是利用機器編制的方式，將低碳鋼絲制成金屬網格，通過組合和填石構成支擋防護結構[5-8]。

①綠濱墊必須按照工程設計定位安置，采用掛線調整定位過程中的平整度。②將隔片、端網片與邊網片進行拉直，組裝過程中應保證連接可靠且折縫準確。③間隔網與網身應成 90°相交后，才可綁扎，每道綁扎應使用扎絲雙股線并絞緊。④根據以下要求合理綁扎綠濱墊網身和間隔網：其一，分別對對網身和間隔網的交角綁扎1道；其二，對網身與間隔網交接處每隔200～250 mm綁扎1道。⑤在鋪設河床和岸坡過程中，應沿垂直于或平行于水流方向布設隔片，在鋪設陡坡時必須按工程要求或距頂部網片2 m以下打入硬木樁。⑥根據以下要求進行封蓋施工：其一，砌壘整平面層石料；其二，每隔200～250 mm對間隔網間、網身與封蓋網相交邊框線綁扎一道。⑦對于壩下游護坦和水流可以直沖區，采用支撐鋼筋垂直布設于頂、底網片區間。⑧綠濱墊綁扎方式宜采用螺旋式纏繞或采用扣件綁扎，并應符合設計要求。⑨對于護坡，一般利用模板固定，合理控制坡面頂順直度符合工程設計要求。⑩綠濱墊規格型號、網孔規格、鋼絲參數見表2。

表2 綠濱墊規格型號、網孔規格和鋼絲參數

(2)填筑石料要求。填充材料可以選用強度不低于MU30的卵石或塊石，必須符合不易碎且耐久性好的填料，其中值粒徑不宜超過 1.5D～2.0D 范圍，級配合理，填充后的孔隙率不超過30%。

(3)塊石粒徑設計。格賓石籠內塊石粒徑設計參考《生態格網結構技術規程》(CECS 353—2013)進行計算，經計算得格賓石籠護坡的填充塊石粒徑D=0.10 m，按規范填充塊石中值粒徑D≥0.15 m，本次設計取0.20 m。

(4)綠濱墊厚度設計。綠濱墊厚度設計參考《生態格網結構技術規程》進行計算，綠濱墊厚度計算結果為t=0.4 m，根據工程本地區工程經驗和施工方便確定護坡防護厚度為0.4 m。

2.3.2 無紡布

無紡布作為石籠護坡反濾基礎對石籠護坡的穩定和耐久性非常重要，根據工程經驗，選定 400 g/m2無紡布作為石籠護坡反濾墊層。無紡布各項主要指標見表3。

表3 無紡布質量指標

2.3.3 筑堤土料

砂礫料筑堤指標按照規范GB 50286—2013要求確定，本工程堤防級別為 4 級和 5 級，因此，砂礫料要求耐風化、水穩定好，含泥量<5%；填筑標準按照相對密度控制，≥0.6。

2.4 植物栽植設計

栽植種類應符合以下要求：使用當地適生樹種，考慮區域具體情況栽植；選用的樹種要與周邊環境相協調；保障可視范圍景觀效果；迎水側選擇耐水濕、耐瘠薄土壤、固土能力強的適宜岸灘生長的灌木。

為更好地發揮植物的生態效益，形成美觀的沿河景觀生態帶，景觀樹木應按照美觀的設計進行栽植，生態帶內樹木按“品”字形栽植，本次坡面設計分單一樹種和兩種樹種波浪形交替種植兩種型式。結合土球直徑、土壤狀況及苗木根系特點合理確定植物穴大小，應垂直下挖避免成鍋底形。著重考慮迎水灌木帶等立地條件差的區域，采取種植穴內客土，保障樹木成活。

3 護岸工程設計

3.1 護岸形式初選

蘇子河河道整治的主要目的是控制現有彎道兌岸，防止水流沖刷岸坡，毀壞農田，保護有限的土地資源。護岸工程布置以主要村屯及沿河農田為主要保護目標，同時兼顧重要公路及鐵路安全。根據蘇子河河道特點，擬定3種護岸型式作為比選方案。

方案 1：綠濱墊生態護岸，堤身為均質土堤結構，采用砂礫料填筑，迎水坡采用0.4 m 厚綠濱墊護坡防護至現狀岸頂，其上覆 0.30 m 厚清基土并鋪設草皮，其下鋪設0.15 m 厚碎石墊層和 400 g/m2反濾土工布，以增加其抵御超標準洪水的能力；護腳采用 1 m×1 m 固濱籠，堤腳種植 3 排灌木，間距為 1 m。

方案 2：混凝土護坡護岸，頂寬 3.0 m，迎水坡坡比 1∶2.5，堤防迎水坡采用 0.2 m 厚混凝土板防護，堤腳采用高 1.4 m，寬 0.5 m 的漿砌石護腳，堤腳種植 3 排灌木，間距為 1.0 m。

方案 3：連鎖磚護坡護岸，頂寬 3.0 m，迎水坡坡比 1∶2.5，堤防迎水坡采用連鎖磚鋪設，下部鋪設 200 g/m2土工布和 100 mm 厚砂墊層，磚孔內種植灌木，堤腳采用高1.4 m，寬 0.5 m 的漿砌石護腳，堤腳種植 3 排灌木，間距為 1.0 m。

3.2 護岸方案比較

研究選一個典型斷面進行斷面設計，以單位長度分別計算各個方案的工程量和相應投資，方案 1 、方案2、方案3單位長度工程投資 2939.92 元、2424.80 元和2857.81 元。由于蘇子河河道形勢多變，各段護岸工程防護型式的選擇應與上、下游及對岸已有防護工程相結合，盡量不擠占河道斷面，考慮施工條件并為城市景觀可持續發展預留足夠空間。因此，蘇子河護岸工程防護型式選擇方案 1 綠濱墊生態護岸，護岸形式主要優缺點見表4。

表4 護岸防護形式比選

3.3 護岸高程與穩定計算

護岸采用 10 a一遇洪水位作為設計水位，護岸頂高程防護至設計洪水位以上0.5 m，對于現狀河岸高于防護高程的河段，防護至設計防護高程；對于河岸不足防護高程段，按當前高程進行建設[9-11]。根據護岸的防護型式，對綠濱墊生態護坡護岸在滲流穩定期及水位驟降期的邊坡穩定進行計算，結合計算結果，各段護岸工程均能滿足抗滑穩定要求，選取的護岸邊坡坡比可以用于工程建設。

新賓縣境內河流眾多，尤其是中小河流面臨著嚴峻的治理形勢，在防護河岸的同時原有的漿砌石、混凝土等防護方法也阻斷了岸坡土體與水流的連通，對岸坡植被造成不利影響[12]，對河流中的魚蝦等生存空間造成一定破壞，不利于沿岸生態的修復與重建。綠濱墊新型材料的應用具有顯著的工程實踐效果，可以解決傳統施工工藝存在的問題，隨著自然環境和生態保護重視程度的提升，在中小河流治理中綠濱墊的推廣應用前景非常廣泛。

4 結 論

在中小河流治理中，堤防和護坡既要保證排澇、防洪等基本功能，還要符合生態景觀等功能要求。本文以新賓縣蘇子河水利提升工程為例，通過比選研究生態堤防及護岸工程形式，結合工程實際和河流特征提出具體設計方案，可以為新賓縣河道生態治理方案設計和優選提供一定支持。采用文中設計方案提升改造后，經一年多運行該工程表現出良好的安全性，并取得顯著的生態景觀效果。當然，我國生態護坡研究還處于初期探索階段，未來仍需結合實際情況進一步研究，為實現生態化河道綜合治理提供技術支持。