黃 倩 王 偉 許福丁 張柏英 王 玨
(馬克菲爾(長沙)新型支檔科技開發(fā)有限公司 長沙市 410600)
在建設(shè)和諧社會的今天,水利工程建設(shè)要高度重視生態(tài)影響問題,在工程設(shè)計中采用柔性生態(tài)護岸技術(shù),打造人與自然和諧相處的生態(tài)環(huán)境,實現(xiàn)水利建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。
柔性生態(tài)護岸技術(shù)主要是采用自然材料來形成一種“可滲透性”的界面,其方式包括采用雙絞合金屬網(wǎng)柔性網(wǎng)墊網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)以及采用加筋生態(tài)網(wǎng)結(jié)構(gòu),是一種既能符合防沖護岸要求,又適合綠色植被在上面生長的新型生態(tài)護岸技術(shù)。
自1894年成立至今,馬克菲爾集團一直致力于研發(fā)柔性生態(tài)產(chǎn)品,其開發(fā)的格賓、(綠色)加筋格賓、雷諾護墊、植生型護墊、加筋麥克墊等多種技術(shù)和產(chǎn)品已成功地應(yīng)用于水利工程、公路、鐵路工程、堤防的保護工程中,在世界范圍內(nèi)已經(jīng)成為保護河堤河床、治理滑坡、防治泥石流、防止落石兼顧環(huán)境保護的首選結(jié)構(gòu)型式。
坡式護岸宜在無地形限制且無占地要求等情況時采用,其對河床邊界條件改變和對近岸水流條件的影響均較小,是一種較為常見的護岸形式。馬克菲爾開發(fā)了輕型、中型和重型防護三個層級的坡式護岸技術(shù),以滿足不同的工程需求。
(1) 輕、中型防護。
常水位以下采用雷諾護墊防護,常水位以上采用加筋麥克墊防護。雷諾護墊底部需鋪設(shè)聚酯長纖無紡布進行反濾,加筋麥克墊利用U型釘和錨固溝固定。
圖1 輕、中型防護示意圖
(2)重型防護。
當受到的水流作用較大時,則可采用格賓墊結(jié)合臺階型格賓進行護坡,格賓墊底部和格賓后需鋪設(shè)聚酯長纖無紡布進行反濾。
與傳統(tǒng)剛性護岸結(jié)構(gòu)相比,雷諾護墊、加筋麥克墊和格賓墊防護方案具有柔性、透水性、環(huán)境親和性和施工便捷性等卓越性能。
墻式護岸一般分為重力式結(jié)構(gòu)和加筋土結(jié)構(gòu)。常用于河道狹窄、堤防臨水側(cè)無灘易受水流沖刷、保護對象重要、受地形條件或已建建筑物限制的河岸。
(1)重力式結(jié)構(gòu)。
重力式格賓擋墻是由格賓填充石料形成的一種柔性防護結(jié)構(gòu),屬于典型的重力式柔性支擋結(jié)構(gòu)。
圖2 重型防護示意圖
圖3 重力式格賓擋墻
與傳統(tǒng)混凝土、漿砌石以及干砌石重力式支擋結(jié)構(gòu)相比,重力式格賓擋墻具有柔性、生態(tài)性、整體性、施工便捷性、經(jīng)濟性、自透水性等卓越性能。
(2)加筋土結(jié)構(gòu)。
加筋格賓及綠色加筋格賓[1]擋墻是利用加筋土技術(shù)形成的一種支擋結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程實際情況、占地、景觀綠化等要求,可采用加筋格賓和綠色加筋格賓兩種結(jié)構(gòu)形式。筋材則可選取六邊形雙絞合金屬網(wǎng)面或高強土工格柵,以滿足不同的工程需求。
圖4 加筋土擋墻
加筋土結(jié)構(gòu)最大的特點是可以做成很高的垂直填土邊坡,從而可以減少占地面積;是柔性結(jié)構(gòu),能適應(yīng)地基的不均勻變形;而且施工便捷、抗震性能好、造型美觀、投資省。加筋格賓面板為多孔隙結(jié)構(gòu),具有優(yōu)良的可植被性且自身抗沖刷能力強;綠色加筋格賓面板綠化效果好
三維快速植生墊、植生型護墊快速綠化技術(shù)能盡早建立植被,在給人美好視覺感官的同時,也給土坡披上植被防護層,大大提高土坡抵抗水力和風(fēng)力侵蝕的能力。
三維快速植生墊、植生型護墊兼顧雷諾護墊與加筋麥克墊及高性能生態(tài)基材的特點,既能提供長期有效的邊坡沖刷和侵蝕防護,又能快速達到邊坡綠化的效果。
當需要水下施工時,可采用賽克格賓解決方案。相較于拋投塊石,賽克格賓[2]能夠利用粒徑較小的石料,其施工簡單、經(jīng)濟性強、易于計量。近年來在我國的水利工程中得到廣泛應(yīng)用。
格賓墊結(jié)構(gòu)自身良好的柔性、透水性、表面粗糙性和抗沖性能,能很好的滿足海漫結(jié)構(gòu)消減水流剩余能量,使水流均勻擴散,調(diào)整流速分布,減小下游河床沖刷的要求[3]。
丁壩為最常見的岸坡沖刷防護建筑物之一。格賓、賽克格賓丁壩及雷諾護墊壩面防護等解決方案在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。此類結(jié)構(gòu)能夠有效適應(yīng)地基不均勻沉降,保證工程安全;亦能就地取材,便于施工,從而降低工程造價。
格賓堰能夠平緩縱坡,降低水流流速并消減其能量;穩(wěn)定河床,防止河床下切和岸坡坍塌;攔蓄泥沙石塊等固體物質(zhì),減弱洪水對下游的破壞。
建設(shè)時間:2011~2013 年。
產(chǎn)品:雷諾護墊護坡結(jié)合加筋麥克墊護坡。
(1)工程概述。
本工程的主要任務(wù)是通過堤防整治,結(jié)合環(huán)湖馬拉松賽道并輔以相關(guān)的工程建設(shè),提高沾天湖堤防防洪能力,達到確保常德市防洪保安的目的,適應(yīng)常德市城市發(fā)展包括柳葉湖旅游事業(yè)發(fā)展的需要。
(2)解決方案。
從防洪要求及景觀需求等方面考慮,工程采用了馬克菲爾雷諾護墊與加筋麥克墊護坡的生態(tài)組合方案,水上部分采用鍍高爾凡加筋麥克墊護坡并覆土綠化,水下部分采用雷諾護墊護坡結(jié)合漿砌石擋墻進行防護(圖5)。
(3)方案特點。
該項目在施工過程中結(jié)構(gòu)上就開始有植被生長,施工半年后整體覆綠效果極佳,從項目完工至今已逾4年,經(jīng)歷了各種自然環(huán)境,坡體本身穩(wěn)固,植被生長茂盛,生態(tài)景觀效果更為顯著。
圖6 完工后1年
建設(shè)時間:2013~2014 年。
產(chǎn)品:格賓,加筋格賓,加筋麥克墊,雷諾護墊。
(1)工程概述。
清水江防洪堤河段范圍內(nèi)防洪基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,每逢上游發(fā)生較大強度降雨,河道水位暴漲,而河道經(jīng)過的劍河縣區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟發(fā)達、人口密集地段,地理位置和社會經(jīng)濟地位十分重要,現(xiàn)有防洪能力不能滿足需要,河道治理迫在眉睫。
(2)解決方案。
盡量保持原河勢流態(tài)、彎曲走向、蜿蜒形態(tài),防止河道渠化。在滿足泄洪排水、堤岸安全的要求下選擇更生態(tài)的防護方案。
侵蝕深槽河段方案:加筋格賓擋墻+加筋麥克墊生態(tài)護坡+雷諾護墊護腳。
填方防洪堤方案:格賓擋墻+雷諾護墊/加筋麥克墊生態(tài)護坡+雷諾護墊護腳。
(3)方案特點。
①工程中采用的加筋格賓擋墻,坡比為1∶0.25收縮坡腳,極大的減少了占地面積。該方案比原漿砌石擋墻方案節(jié)省圬工95%~97%,造價節(jié)省20%以上。
②侵蝕深槽河段采用格賓擋墻。格賓擋墻抗沖刷能力較強,其結(jié)構(gòu)孔隙可以迅速沉積土壤,促進植被生長,利用綠色植被降低水流對結(jié)構(gòu)的沖刷。
圖7 完工后6個月
建設(shè)時間:2015年。產(chǎn)品:植生型護墊[4]。(1)工程概述。
為了提高居民生活品質(zhì),伊川縣進行濱河新區(qū)水系工程建設(shè),建設(shè)內(nèi)容包括堤防工程、橡膠壩、景觀水系及景觀工程[4]。該工程要實現(xiàn)以河道治理為目的,通過生態(tài)河床和生態(tài)護岸等生態(tài)工程的技術(shù)手段,形成自然生態(tài)和諧、安全穩(wěn)定性高的非自然原生型河道,同時要實現(xiàn)河道兩岸的快速綠化。
(2)解決方案。
基于業(yè)主對快速綠化的要求,設(shè)計方案采用植生型護墊和三維快速植生墊結(jié)構(gòu),既滿足防洪要求,又能滿足工程的快速綠化需求。
(3)方案特點。
工程完工至今,伊川縣濱河新區(qū)水系工程已布滿茂盛的植被。實踐證明,馬克菲爾植生型護墊和三維快速植生墊具有卓越的快速綠化性能。
①完工12天后現(xiàn)場回訪,工程現(xiàn)場植被生長迅速,坡面植被開始恢復(fù);完工3個月后現(xiàn)場回訪,植生型護墊植被覆綠已全部完成,坡面布滿茂盛的植被和花卉。
②植生型護墊和三維快速植生墊生態(tài)非常好,營造出“山水相映、林草豐茂、溪流云飄、鳥飛魚翔”的美麗自然景觀。
圖8 完工后3個月
在國內(nèi)生態(tài)水利建設(shè)工程中,采用具有良好生態(tài)性的雷諾護墊、格賓、植生型護墊、(綠色)加筋格賓、加筋麥克墊等結(jié)構(gòu),能很好的改善河流環(huán)境,維護原始的植物群落及動物種群的正常生活及繁衍;初步實現(xiàn)了提高河流生境及生物群落多樣性,促進人水和諧的工程目標。河流生態(tài)治理的綜合性非常強,需科研設(shè)計施工多方面共同參與,共同推進國內(nèi)生態(tài)水利建設(shè)工程。
[1]王坤,薛鵬,楊榮華,等.加筋格賓擋土墻和雷諾護墊在河道整治中的應(yīng)用[J].水利水電快報, 2010,31(12):9-12.
[2]王曉玲,王玨.格賓與雷諾護墊河岸防護結(jié)構(gòu)類型[J].湖南水利水電,2006,(2):84-86.
[3]曲振會,祝華威,李季.雷諾護墊技術(shù)在海漫工程中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào),2011,(12):59-61.
[4]閆大鵬,李德營,張琳,等.伊川縣濱河新區(qū)水系景觀工程研究[J].河南水利與南水北調(diào),2012,(20):70-71.