基于生態保護的護岸邊坡設計

孫仁駿（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴陽 550081）

1 生態護坡設計的優勢

現階段，在水電站下游邊坡建設和保護的具體措施中，生態護坡設計的優勢最為明顯， 其整體模式預留的植被孔隙較大，工程設計人員可在此模式的基礎上，具體規劃護坡工程中綠色植被的種植和分布， 可有效改善護岸邊坡范圍內綠色植被的生存條件， 發揮堤岸結構優勢， 凸顯生態護坡設計的效果，起到穩定護岸邊坡的作用。 同時，生態護坡的自我修復能力較強，工程建設人員在建設護坡的過程中，施工操作較為簡單，且整體的施工建設無須投入較多成本[1]。

2 生態護坡的現狀與原則

2.1 生態護坡的應用現狀

水電站工程在施工期間不可避免地會因過度開發河道造成河道水域面積減少，導致河床寬度變窄的情況出現，甚至有的河道會在施工期間因垃圾堆積嚴重擁堵， 不僅不利于河道汛期的泄洪，而且對周邊的生態環境造成了一定的破壞。 針對此類問題，工程建設人員通過研究探討和技術研發，創設了由新型建材和技術建設而成的生態護坡。 現階段，生態護坡技術已經取得了一定的成效， 不僅能有效穩固河道兩側邊坡的穩定性，還能改善周邊環境問題，但其在建設和發展過程中仍存在較多問題。 現階段，根據防沖刷材料及類型河道建設的生態護坡可以分為以下幾種。

1）混凝土類剛性護坡。

2）土工格柵（網墊）或生物袋類柔性護坡。 在迎流頂沖等沖刷嚴重的險工險段應采用硬支護，即剛性支護。

3）高壓噴射防滲墻。 其作用為：能夠使堤防地基的抗變形性能得到有效提升；加固堤防地基，減少由于堤防地基變形而誘發的滲漏問題，降低堤防地基的漏水性，有效提高堤防地基的抗滲效果。

4）干砌石護坡。 通常情況下，干砌石護坡具有比較強的整體性，其能夠有效抵御8 級大風和水流沖刷，在河灘變形輕微處得到了廣泛應用。 在干砌石護坡施工中，一般會結合土質和河灘形式采用1∶2.5～1∶3 的坡地，特殊情況下可適當變坡。同時，在坡腳砌1 m2的斷面，使護坡的穩定性得到提升。 護坡一般會選擇厚度為30 cm 的單層塊石， 上砌石厚度控制在23～30 cm，下鋪碎石厚度為7 cm。

2.2 生態護坡的基本思路和設計原則

現階段，河道生態護坡建設的基本思路和設計原則如下。

1）在河道自然環境生態系統設計方面：工程建設人員首先要擴展河道水域面積和河床寬度， 同時還要關注河道兩側綠植的分布，給綠植等自然生物劃分合適的生長區域，有效實現對河道周邊生態環境及水質的保護， 建立有效的河道自然環境生態系統。

2）河道周邊景觀設計方面：在工程建設的過程中，生態護坡的景觀設計要與周圍環境相互協調呼應，規避突兀的建筑，保障自然景觀的協調[2]，景觀設計與周邊環境的連續性與融合。

3）在河道親水性設計方面：工程建設人員要運用科學的手段，合理建設親水空間，通過親水平臺、步級臺階、碼頭、綠地等設施的建設，保障人文景觀與自然的相互融合。

4）在河道循環空間的設計方面：工程建設人員要優先注重環境保護問題， 在材料的選擇上要依據工程建設的相關標準選擇符合工程建設的綠色環保材料， 在避免環境二次污染的基礎上，控制施工廢棄物的產生，從而達到環保要求。

3 生態護坡設計的常見類型

3.1 液壓噴播植草護坡

進行液壓噴播植草護坡施工時， 工程技術人員要將調制好的草籽混合肥料和黏合劑加工攪拌之后， 運用液壓槍噴射到邊坡上。 此類植草護坡的制作成本較低， 施工操作較為簡單，短時間內即可完成河道兩岸的跖草施工操作，整個綠化項目及與周圍環境之間的創設工作也可以在2 個月內完工。 就現階段而言， 液壓噴播植草護坡在護岸邊坡的創設應用中較為普遍，但同時也存在一定的局限性。 比如，根據其本身的特性，只能應用于河道背水一面的護坡中，不能運用于河道親水一面的護坡施工。

3.2 采用植物自然原型護坡

自然原型護坡是采用綠植對河道堤防實施加固的邊坡設計。 工程技術人員以綠色環保為理念，以原生態的綠色植被作為固土材料，通常情況下，多采用當地根系較為發達的植物用作自然原型護坡的建設， 以達到美觀的效果， 協調周圍的環境，保障生態護岸邊坡的整體設計效果。

3.3 客土植生植被護坡

工程建設人員在采用客土植生植被邊坡時， 應依據當地的氣候條件，結合河道兩旁的實際環境進行材料配置。 通常情況下，會采用植物纖維、黏合劑、腐殖土等材料，將其充分混合加工、調制均勻后形成一定厚度的客土，再運用相應的設備，將調整好的客土與河道兩端的坡面進行有效結合。 這種護坡的制作工藝較簡單，且工期較短，成品護坡的透氣性較好，有助于綠植的生長，同時，因其機械化的程度較高，在現階段的應用中較為廣泛， 且這種護坡設計在后期的維護打理中不需要頻繁地進行維護操作，不僅可以節約后期的維護成本，還可以達到良好的效果。 但是客土植生植被護坡也存在一定的局限性，現階段只能應用于河道護坡的背水面。

3.4 蜂巢式網格紙草護坡

蜂巢式網格紙草護坡施工時， 工程建設人員會對河道兩邊邊坡的面積進行一定的削填處理， 以保障坡面的坡度比控制在工程建設標準的范圍內， 再將混合有添加劑的混凝土框架磚，沿六邊形網格進行平鋪。 在鋪設六邊形網格的過程中，工程技術人員會配合做到對六邊形網格內草籽及草皮的整理，并適當地回填種植土。 這類邊坡從設計到施工方式相對復雜，且造價較高，但具有諸多方面的優勢。

1）蜂巢式網格紙草護坡能夠有效針對雨水或汛期的河水進行徑流分散， 其蜂巢狀的六邊形坡面能夠有效承受雨水及河水的沖刷。

2）其特殊的受力結構在分散沖刷力的同時，還能輔助打造美觀的景觀效果，既可以固定河道兩邊的邊坡，還能使河道兩面邊坡與自然環境有效結合。 這種蜂巢式網格植草護坡設計要嚴格依據當地的實際情況及氣候條件進行選擇， 工程建設人員應先對當地的地質、水文、地形等進行精準勘測，形成有效的數據報告，為后續的施工操作提供數據支持。

4 下游生態護坡設計方法

4.1 正常水位以下的生態護坡設計

1）經相關材料研究表明，當河流水流流速達到0.8 m/s時，其水流對河道兩岸邊坡及河底的沖刷力量相當大。 工程建設人員可運用自然形坡面設計，通過傳統的拋石壓柳方法，對河道兩岸邊坡進行保護。

具體的施工設計方法如下：（1）選用大塊石塊和柳條作為邊坡護岸的建設材料，選取直徑較粗的柳條，用繩索捆綁固定成大約10～20 m 厚度的柳排，再運用相應的設備和機械，將柳排沉入河岸需要建設防護的大致位置上， 再采用水利工程上常用作搶險的沉排法最終確定其具體位置。 （2）緊接著用大塊的石塊拋入水中，壓在柳排之上，將柳排作為河道邊坡兩側的防沖墊層，以此來防護河道邊坡，避免被河流及雨水的過度沖刷。 （3）為保證制作柳排的柳條能夠有足夠的韌性，在選用柳條時，要選用春季3～4 月份生長的柳條進行切割和選擇。

2）當水流流速在0.8 m/s 以下時，水流對于河道兩側邊坡及河底的沖擊力相對較弱，工程建設人員可選用拋石壓柳法，結合石籠對河道邊坡進行護岸設計。 這種方法通常是將拋石壓柳設計在護岸的下部位置，再優選一些向陽喜水性的綠植，將其預先裝配在石籠中，適當拌入合適的綠植種子，再將其護砌在護岸邊坡的上部，從而保持綠植能夠有足夠的生長空間。

4.2 水位變動區的生態護坡設計

相對于施工建設條件和綠植生長環境， 水位變動區的生態護坡設計存在更多的自然優勢， 在此區域內的綠植擁有得天獨厚的生長條件，因此，對河道邊坡可以形成自然的防護效果。 依據其周邊環境及地理條件，工程技術人員在施工過程中應有效結合護岸綠植進行邊坡設計， 并在此基礎上完善河道兩側邊坡在外形及綠植防護方面的設計。 通常情況下，工程技術人員會選用喬木類樹種在水位變動區的河岸邊坡進行栽種，然后依次對整個河道邊坡進行表層設計。 通常情況下，喬木樹種的栽種密度要維持在1 m×1 m～1 m×2 m， 綠化混凝土可有效防護綠植生長，并對周邊的自然環境起到保護作用，改善河道兩岸邊坡的綠植生長條件，因此，在對邊坡表層進行防護處理時，工程技術人員可適當運用綠化混凝土進行施工[3]。

現階段， 運用于河道生態保護邊坡設計的綠化混凝土多為多孔連續型的綠化混凝土。 依據這種混凝土的特性，工程技術人員可適當運用預制件在現場進行澆筑， 能夠起到很好的防護效果。 在這類混凝土上種植的綠植長勢旺盛，多以灌木及當地自然生長的草本植物為主。 在工程施工過程中，工程技術人員會在灌木綠植的樹根周圍預制直徑為20～30 cm 圓形孔洞，并在孔洞中填充大小不等的鵝卵石，以促進灌木綠植根部的生長， 防止根系受到綠化混凝土的擠壓而影響喬木整體的生長趨勢。

5 結語

在基于生態保護的護岸邊坡設計中，工程建設人員要先確定河流水流速是否滿足標準的行洪能力，并在保護生態環境的前提下，保障護岸邊坡設計的安全性和耐久性。 工程技術人員需要通過技術創造，不斷完善河道兩邊邊坡設計與自然環境的協調保護，多采用水系、土體以及綠色植被進行設計研究，取代傳統的人工河堤護岸方式，在保護自然生態環境的前提下，選擇適合的綠色植被進行護岸邊坡的創設。 同時，相關工程建設企業可引進先進的技術和相應人才，在新思路和新技術的引導下， 創設一個和諧共生的護岸邊坡環境，提升工程建設技術的核心能力，推進水利水電工程行業的穩定發展。