裝配式生態(tài)駁岸實用技術(shù)研究

宋文杰，劉 珊，鄧仁貴，何香建

(湖南省水利水電科學(xué)研究院，湖南 長沙 410007)

傳統(tǒng)的農(nóng)村小微水體治理工程，重點考慮保持岸坡穩(wěn)定、防止水土流失等目標(biāo)，大量采用漿砌石、混凝土等傳統(tǒng)駁岸技術(shù)，在一定程度上破壞了小微水體原有的景觀和生態(tài)環(huán)境，且該類駁岸措施的施工進(jìn)度和工程質(zhì)量也難以保障。因此，在農(nóng)村小微水體治理工程中，突破傳統(tǒng)駁岸技術(shù)的范圍局限，開發(fā)并應(yīng)用可進(jìn)行植生作業(yè)，具有水質(zhì)凈化、恢復(fù)和保護(hù)環(huán)境、改善生態(tài)條件，具有防護(hù)功能、施工效率高的裝配式生態(tài)駁岸實用技術(shù)是非常必要的。目前，國內(nèi)對裝配式生態(tài)駁岸實用技術(shù)的研究和應(yīng)用還處于起步階段。20世紀(jì)90年代末開始，吉林省的一些企業(yè)引進(jìn)日本技術(shù)，董建偉、曹載宏等[1-6]立足于我國北方氣候及環(huán)境條件，開展了一系列的技術(shù)研究工作，內(nèi)容涉及植物營養(yǎng)供給、堿性水環(huán)境改造、混凝土結(jié)構(gòu)改良、植生混凝土的生態(tài)環(huán)境功能等多方面。但是在將裝配式生態(tài)構(gòu)件技術(shù)在中國進(jìn)行推廣時，由于價格太高，效果不理想。此后，東南大學(xué)和江蘇大學(xué)等高校和機構(gòu)對裝配式生態(tài)構(gòu)件進(jìn)行了深入而廣泛的研究并進(jìn)行了實地應(yīng)用，取得了良好的生態(tài)效果。

在湖南省水利科技項目“裝配式生態(tài)駁岸技術(shù)在農(nóng)村小微水體治理中的應(yīng)用”的支持下，湖南省水利水電科學(xué)研究院的技術(shù)團(tuán)隊針對傳統(tǒng)駁岸技術(shù)存在的問題，研發(fā)了多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型裝配式生態(tài)駁岸實用技術(shù)。本文匯總整理了本技術(shù)團(tuán)隊自主研發(fā)的“一種裝配式四翼生態(tài)護(hù)坡筒及生態(tài)護(hù)坡”等3項典型裝配式生態(tài)駁岸技術(shù)的研究成果，以期為農(nóng)村小微水體綜合整治工程提供關(guān)鍵的實用技術(shù)。

1 裝配式四翼生態(tài)護(hù)坡筒及生態(tài)護(hù)坡

1.1 方案設(shè)計

裝配式四翼生態(tài)護(hù)坡筒及生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，裝配式四翼生態(tài)護(hù)坡筒包括中部筒體和等距連接于中部筒體外表面中央位置的側(cè)翼；側(cè)翼為弧形狀設(shè)置，且側(cè)翼設(shè)置有兩組；兩組側(cè)翼可形成整體結(jié)構(gòu)置于中部筒體內(nèi)，并與中部筒體內(nèi)側(cè)壁之間存在摩擦力。該技術(shù)通過對四翼護(hù)坡筒模塊進(jìn)行組成成型的同時，可對拆卸的側(cè)結(jié)構(gòu)與中部結(jié)構(gòu)向配合定位，解決了傳統(tǒng)的四翼生態(tài)護(hù)坡筒損壞成本高以及拆卸后易散落丟失等問題[7]。該技術(shù)已申報取得了國家知識產(chǎn)權(quán)局頒布的實用新型專利證書(專利號：2023201004517)。

圖1 裝配式四翼生態(tài)護(hù)坡筒及生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意圖圖中：100、四翼護(hù)坡筒模塊；110、中部筒體；120、側(cè)翼；130、卡塊；140、卡槽；200、連接模塊；210、連接塊；220、套管；230、把控柱；240、防滑套。

1.2 具體實施方式

在依次對多個四翼護(hù)坡筒模塊進(jìn)行組裝成型后，再經(jīng)由防滑套對把控柱進(jìn)行結(jié)構(gòu)的把控后，將把控柱的底端依次與連接塊上的套管相套接，并經(jīng)由連接塊對相連一組四翼護(hù)坡筒模塊進(jìn)行連接成型；并通過底端延伸凸起與土壤之間的插接連接，便可完成裝配式四翼生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)的組裝成型，在護(hù)坡筒的孔洞內(nèi)回填種植土，撒播植物種子，進(jìn)行簡單園林養(yǎng)護(hù)，至植被長出并覆蓋護(hù)坡表面。

1.3 技術(shù)效果

該技術(shù)通過采用卡塊、卡槽之間的卡接連接方式，進(jìn)行側(cè)翼、中部筒體之間的連接，卡接的方式，可便捷的進(jìn)行損壞結(jié)構(gòu)的拆卸更換，有助于節(jié)約成本，且拆卸后的側(cè)翼可統(tǒng)一置于中部筒體內(nèi)，以形成較小整體結(jié)構(gòu)，用于運輸放置；同時，進(jìn)行相連中部筒體連接的連接塊，可在套管、把控柱的配合使用下，便捷的對拆裝所需的力進(jìn)行施加，易于使用。

2 裝配式新型生態(tài)護(hù)坡

2.1 方案設(shè)計

裝配式新型生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，裝配式新型生態(tài)護(hù)坡包括多個堆疊設(shè)置的護(hù)坡砌塊，相鄰護(hù)坡砌塊之間安裝有加固機構(gòu)；加固機構(gòu)包括對稱構(gòu)造在護(hù)坡砌塊頂部的兩個T形槽，護(hù)坡砌塊的底部一體成型有和T形槽對應(yīng)的T形塊，且T形塊滑動插接在對應(yīng)的T形槽內(nèi)，護(hù)坡砌塊的頂部均勻開設(shè)有多個固定孔，且對應(yīng)的固定孔之間螺接有固定螺栓，最下側(cè)護(hù)坡砌塊的底部支撐有支撐砌塊，且支撐砌塊的頂部均勻開設(shè)有多個和固定孔對應(yīng)的加固孔，且固定螺栓的尾部螺接在對應(yīng)的加固孔內(nèi)[8]。該技術(shù)已申報取得了國家知識產(chǎn)權(quán)局頒布的實用新型專利證書(專利號：2022229001854)。

圖2 裝配式新型生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意圖圖中：1、護(hù)坡砌塊；2、加固機構(gòu)；3、T形塊；4、T形槽；5、固定孔；6、固定螺栓；7、支撐砌塊；8、加固孔；9、加固板；10、連接孔；11、種植槽

2.2 具體實施方式

通過螺釘在護(hù)坡砌塊對稱的兩側(cè)壁安裝加固板，加固板和護(hù)坡砌塊之間并排開設(shè)有多個連通的連接孔，插入連接桿后可以用于固定對齊同水平方向的其他護(hù)坡砌塊；護(hù)坡砌塊的頂部均勻開設(shè)有多個固定孔，且對應(yīng)的固定孔之間采用固定螺栓螺接；護(hù)坡砌塊的頂部設(shè)有用于種植草皮的種植槽，可以在種植槽內(nèi)鋪設(shè)種植草皮，且固定孔位于種植槽內(nèi)，草皮正好可以遮掩固定孔和固定螺栓；底部護(hù)坡砌塊的底面支撐有支撐砌塊，且支撐砌塊的頂部均勻開設(shè)有多個和固定孔對應(yīng)的加固孔，固定螺栓的尾部螺接在對應(yīng)的加固孔內(nèi)，可增加底部護(hù)坡砌塊的穩(wěn)定性。

2.3 技術(shù)效果

該技術(shù)通過將上部的護(hù)坡砌塊通過T形塊插入T形槽內(nèi)并推到底，然后在對應(yīng)的固定孔內(nèi)螺接固定螺栓即可完成安裝，安裝方便、施工效率高；多個固定螺栓可以避免相鄰的護(hù)坡砌塊在橫向上發(fā)生相對移動，而T形塊和對應(yīng)的T形槽又可以避免相鄰的護(hù)坡砌塊在縱向上發(fā)生相對移動，駁岸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更高。

3 河道生態(tài)治理用護(hù)坡結(jié)構(gòu)

3.1 方案設(shè)計

河道生態(tài)治理用護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，在河道邊坡的坡面上嵌入設(shè)置安裝槽，安裝槽內(nèi)豎直滑動安裝綠植種植箱，綠植種植箱的底部與安裝槽的下端連接有第一彈簧，在綠植種植箱內(nèi)含有充足水分的時候，綠植種植箱位置固定，在天氣炎熱，水分蒸發(fā)而導(dǎo)致綠植種植箱的重量急劇減小時，在第一彈簧的彈力作用下，使得綠植種植箱上升，綠植種植箱上升時，在反向推動機構(gòu)的作用下，使得空氣增壓推板向下滑動并壓縮柱槽上端與空氣增壓推板之間的空氣，使得壓強增大，將柱槽底部的水通過加水管壓入到水管內(nèi)，再通過噴孔噴出到綠植種植箱內(nèi)，實現(xiàn)自動為綠植種植箱內(nèi)的綠植提供水分。

圖3 河道生態(tài)治理用護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意圖圖中：1、斜坡；10、安裝槽；11、柱槽；12、滑軌；13、連通槽；131、轉(zhuǎn)桿；132、傳動齒輪；133、傳動齒條；134、清掃刷；2、綠植種植箱；20、滑塊；3、彈簧；4、空氣增壓推板；41、泄壓孔；5、水管；51、加水管；512、第一管道；511、第二管道；510、安裝架；6、反向推動機構(gòu)；61、第一齒條；62、第二齒條；63、第一軸；64、第二軸；65、第三軸；66、第一齒輪；67、第二齒輪；68、第三齒輪；69、大齒輪；7、種植箱限位機構(gòu)；70、固定桿；71、連接塊、72、第二彈簧；73、連接槽；8、水滲透繩子；9、濾網(wǎng)

3.2 具體實施方式

通過水滲透繩子吸收柱槽內(nèi)的水分，為綠植種植箱內(nèi)的綠植生長提供部分的水分，在綠植種植箱內(nèi)含有充足水分的時候，在綠植種植箱的重力以及與連接塊之間的摩擦力作用下，足以克服第一彈簧的彈力，保持綠植種植箱的靜止，第一彈簧處于壓縮狀態(tài)，在天氣炎熱，水分蒸發(fā)而導(dǎo)致綠植種植箱的重力逐漸減少到一定數(shù)值時，連接塊和連接槽之間的靜止摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒幽Σ亮Γ沟镁G植種植箱緩慢的向上滑動，使得連接塊逐漸向連接槽的下端移動，當(dāng)連接塊和連接槽完全脫離時，綠植種植箱失去了與連接塊之間的摩擦力限制，在第一彈簧的彈力作用下，快速的向上滑動一小段距離，而在綠植種植箱快速向上滑動時，帶動第一齒條快速向上滑動，第一齒條向上移動時帶動第一齒輪順時針轉(zhuǎn)動，第一齒輪順時針轉(zhuǎn)動帶動第二齒輪逆時針轉(zhuǎn)動，第二齒輪逆時針轉(zhuǎn)動帶動第三齒輪順時針轉(zhuǎn)動，第三齒輪順時針轉(zhuǎn)動帶動大齒輪順時針轉(zhuǎn)動，大齒輪順時針轉(zhuǎn)動帶動第二齒條向下移動，又因為第一齒輪的直徑大于第二齒輪的直徑，第二齒輪的直徑大于第三齒輪的直徑，起到了兩級增速的作用，而在第三齒輪上固定大齒輪，通過大齒輪帶動第二齒條滑動，起到的效果是，綠植種植箱向上滑動時，在第一齒輪、第二齒輪的帶動下，使得第三齒輪快速轉(zhuǎn)動，從而使得大齒輪快速的轉(zhuǎn)動，使第二齒條快速的向下滑動，帶動空氣增壓推板在短時間內(nèi)快速的向下滑動較大的距離并擠壓柱槽上端的空氣，將柱槽底部的水通過加水管擠入水管內(nèi)并通過噴孔噴出，起到自動加水的作用，且本發(fā)明通過在連通槽內(nèi)轉(zhuǎn)動設(shè)置轉(zhuǎn)桿，在轉(zhuǎn)桿上固定傳動齒輪，在空氣增壓推板的底部固定傳動齒條，通過傳動齒條與傳動齒輪嚙合連接，在轉(zhuǎn)桿的頭部固定清掃刷，使得空氣增壓推板在柱槽內(nèi)滑動時，帶動傳動齒條滑動，傳動齒條滑動時帶動傳動齒輪轉(zhuǎn)動，傳動齒輪轉(zhuǎn)動時帶動傳動桿轉(zhuǎn)動，傳動桿轉(zhuǎn)動時帶動清掃刷在濾網(wǎng)的表面轉(zhuǎn)動，對濾網(wǎng)的表面進(jìn)行清掃，防止雜物集聚在濾網(wǎng)的表面，起到自動清潔、防止堵塞的作用。

3.3 技術(shù)效果

該技術(shù)實現(xiàn)了自動為綠植種植箱內(nèi)的綠植提供水分的功能；通過補水管道將河道水體引入種植箱并進(jìn)行儲存，可為植物生長提供了穩(wěn)定而連續(xù)的水源供應(yīng)；通過過濾裝置可去除河道水體中的雜質(zhì)和有害物質(zhì)，保證了供給綠植的水源質(zhì)量，減少了有害物質(zhì)對植物生長的影響；該技術(shù)可大幅度降低河道邊坡植被養(yǎng)護(hù)的人工成本和用水成本。

4 結(jié)語

文章提出了3項典型的裝配式生態(tài)駁岸實用技術(shù)，可為農(nóng)村小微水體綜合整治工程提供參考和借鑒。但還有很多技術(shù)問題尚待研究和解決，例如如何研發(fā)一系列滿足工程實際需求的裝配式生態(tài)駁岸技術(shù)、如何規(guī)范裝配式生態(tài)駁岸技術(shù)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、如何降低裝配式生態(tài)駁岸技術(shù)的生產(chǎn)成本和施工成本、如何形成系統(tǒng)的施工工藝、如何準(zhǔn)確地評價裝配式生態(tài)駁岸的生態(tài)效果等等。這些問題都需要科研、設(shè)計、生產(chǎn)和施工等單位共同合作，只有這樣才能使裝配式生態(tài)駁岸技術(shù)得到大力推廣及工程上的廣泛應(yīng)用。