游文蓀

(江西省水利科學(xué)研究院，江西 南昌 330029)

0 引 言

河流在社會(huì)發(fā)展中一方面具有供水、防洪、航運(yùn)等社會(huì)功能，還具有水文、地貌、廊道等自然生態(tài)功能[1]。健康的河流應(yīng)能發(fā)揮良好的自然生態(tài)功能，并滿(mǎn)足人類(lèi)社會(huì)合理的需求，當(dāng)人類(lèi)需求損害到河流自然、生態(tài)功能時(shí)，應(yīng)適當(dāng)控制人類(lèi)需求，以維護(hù)河流自然、生態(tài)功能良好[1，2]。江西省位長(zhǎng)江中下游南岸，水系發(fā)達(dá)，水資源量豐富，流域面積10km2以上河流達(dá)3 771條[3]，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要的作用，同時(shí)，人類(lèi)需求不斷持續(xù)增長(zhǎng)的脅迫下，也造成河流功能?chē)?yán)重受損。隨著防洪體系建設(shè)的深入推進(jìn)，目前，河道治理從大江大河治理轉(zhuǎn)向了中小河流治理，中小河流普遍存在河道淤積、岸坡崩塌、建筑物老化、水環(huán)境惡化、管理薄弱等問(wèn)題，岸坡整治作為中小河流治理中的重要內(nèi)容，護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式也越來(lái)越多樣化，從表現(xiàn)形式來(lái)看可分為全硬化、半硬化及非硬化等[4]。生態(tài)袋護(hù)坡作為一種新型柔性護(hù)坡形式，具有較好河道岸坡防護(hù)及發(fā)揮岸坡生態(tài)功能的作用，目前已在許多地方得到較好推廣應(yīng)用[5-8]。

1 金字塔邊坡柔性生態(tài)防護(hù)技術(shù)

金字塔邊坡柔性生態(tài)防護(hù)技術(shù)是東莞金字塔綠色科技有限公司研發(fā)的適宜山體和河流湖泊邊坡防護(hù)，具有節(jié)能、減排、生態(tài)、環(huán)保、綠化柔性支護(hù)為一體的新型生態(tài)環(huán)保技術(shù)。該技術(shù)是通過(guò)使用透水不透土、耐酸堿、無(wú)毒不易降解、抗紫外線(xiàn)、對(duì)植物友善又可植被綠化的聚丙烯(PP)土工材料，經(jīng)過(guò)高溫?zé)釅?、針刺合成的生態(tài)袋，在生態(tài)袋內(nèi)填裝就地取材的土體，使用連接扣、粘合劑、錨桿、土工格柵等特有的加固組件，依據(jù)科學(xué)的堆放理論技術(shù)，形成牢固的護(hù)坡結(jié)構(gòu)，構(gòu)造成透水不透土，對(duì)植物生長(zhǎng)具備良好條件的新型軟體邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)，具有科學(xué)的穩(wěn)定性，對(duì)外界的沖擊力有吸能緩沖的作用，集邊坡防護(hù)和生態(tài)綠化為一體。該技術(shù)在河道岸坡的防護(hù)中的應(yīng)用，一方面可實(shí)現(xiàn)岸坡的有效地防護(hù)，另一方面可較好的維護(hù)和保護(hù)河道生態(tài)環(huán)境。

1.1 金字塔生態(tài)袋技術(shù)性能

生態(tài)袋作為金字塔邊坡柔性防護(hù)技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)中最為重要的組件，它的性能直接關(guān)系到系統(tǒng)的技術(shù)性能。經(jīng)檢測(cè)表明，金字塔生態(tài)袋具有較好的物理力學(xué)性能，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，產(chǎn)品技術(shù)要求見(jiàn)表2。

檢測(cè)結(jié)果表明，金字塔GTX生態(tài)袋的基本項(xiàng)技術(shù)要求滿(mǎn)足標(biāo)稱(chēng)斷裂強(qiáng)度7.50 kN/m產(chǎn)品質(zhì)量要求。

同時(shí)，生態(tài)袋具有較好的其它性能：①抗紫外線(xiàn)性能評(píng)定結(jié)果為4～5級(jí)；②不吸收水分，水分的出現(xiàn)不會(huì)破壞袋子，袋子也不會(huì)變形，不溶于污染液體；③對(duì)一定濃度的酸堿化學(xué)物品有很強(qiáng)的抵抗力，可應(yīng)用于絕大多數(shù)固體和嚴(yán)重污染地點(diǎn)；④不支持、不吸收、不幫助菌類(lèi)生長(zhǎng)，不腐爛、不發(fā)霉、不變質(zhì)。生態(tài)袋不會(huì)被昆蟲(chóng)和有關(guān)動(dòng)物消化，不會(huì)成為肯齒動(dòng)物的食物；⑤可以承受150℃高溫而不融化，可以承受最低溫度為-40℃。

表1 金字塔GTX生態(tài)袋性能檢測(cè)結(jié)果

1.2 邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)

1.2.1 堆疊加固法邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)

堆疊加固法是具有內(nèi)加固緊鎖結(jié)構(gòu)的擋土結(jié)構(gòu)，由多個(gè)填充滿(mǎn)植生土袋體(短袋)堆疊連接加固，袋體之間設(shè)置加固層，該加固層采用連接扣和金字塔粘合劑，使生態(tài)袋體間形成一體，生態(tài)袋墻體整體受力。堆疊加固法邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)型式如圖1。生態(tài)袋堆疊擺放形式有以下幾種：全順、二順一丁、一順一丁、全丁4種形式。

圖1 堆疊加固法邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)

項(xiàng)目指標(biāo)標(biāo)稱(chēng)斷裂強(qiáng)度/(kN/m)4．507．5010．0015．0020．0025．0030．0040．0050．00縱橫向斷裂強(qiáng)度/(kN/m)4．507．5010．0015．0020．0025．0030．0040．0050．00斷裂伸長(zhǎng)率/%40～80CBR頂破強(qiáng)力/kN0．801．601．902．903．905．306．407．908．50縱橫向撕破強(qiáng)力/kN0．140．210．280．420．560．700．821．101．25等效孔徑Q90(Q95)/mm0．05～0．20垂直滲透系數(shù)/(cm/s)K×(10-1～10-3) K=1．0～9．9

1.2.2 長(zhǎng)袋錨固法邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)袋錨固法利用生態(tài)長(zhǎng)袋沿坡體縱向鋪設(shè)，袋體之間由連接扣和粘合劑連接，通過(guò)生態(tài)錨桿將生態(tài)袋固定在邊坡之上，可使生態(tài)袋與坡體形成縱向加固、橫向連接的穩(wěn)定邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)，形成受力整體。生態(tài)袋的長(zhǎng)度可根據(jù)坡面長(zhǎng)度靈活選取，裝土后的生態(tài)袋寬度為40 cm左右。長(zhǎng)袋錨固法邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)型式如圖2。

2 施工工藝

2.1 施工過(guò)程

施工主要包括基礎(chǔ)開(kāi)挖、岸坡修整、生態(tài)袋裝土封裝、生態(tài)袋安裝、封頂、坡面綠化等環(huán)節(jié)。

(1)基礎(chǔ)開(kāi)挖。根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求，按一定的穩(wěn)定邊坡將基礎(chǔ)開(kāi)挖到滿(mǎn)足抗沖刷深度要求及滿(mǎn)足施工的基礎(chǔ)底寬。

(2)岸坡修整。按照設(shè)計(jì)邊坡坡度及邊坡穩(wěn)定的要求對(duì)邊坡進(jìn)行開(kāi)挖修理，清理邊坡的雜土、雜物、雜草、亂石等，為生態(tài)袋的安裝提供施工邊坡條件。

(3)生態(tài)袋裝土封裝。在施工現(xiàn)場(chǎng)就地取土拌制植生土裝填生態(tài)袋。土料要基本適合植物生長(zhǎng)，并加入保水劑、肥料、中粗砂等摻合料。每立方米植生土中摻入約30%的砂(以增強(qiáng)土體的透水性，防止土體板結(jié)影響植物生長(zhǎng))。生態(tài)袋裝土密實(shí)飽滿(mǎn)后，對(duì)生態(tài)袋進(jìn)行封口。

圖2 長(zhǎng)袋錨固法邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)

(4)生態(tài)袋安裝。堆疊加固法生態(tài)袋安裝：將生態(tài)袋按擺放形式一個(gè)緊貼一個(gè)排列，把連接扣順向放在兩個(gè)生態(tài)袋之間的生態(tài)袋頂面上，把已填充植生土的生態(tài)袋放置于下層兩個(gè)生態(tài)袋之間的連接扣上，搖晃上疊加層已填充植生土的生態(tài)袋使連接扣穿透生態(tài)袋，確保連接扣和生態(tài)袋間的良好連接。長(zhǎng)袋錨固法生態(tài)袋安裝：坡面安裝長(zhǎng)袋時(shí)應(yīng)首先掛線(xiàn)，按設(shè)計(jì)距離豎橫掛線(xiàn)(豎向按生態(tài)袋體的中心線(xiàn)位置布線(xiàn)、橫向按設(shè)計(jì)錨桿位置布線(xiàn))，豎橫線(xiàn)之間的交點(diǎn)即為所有的錨桿鉆孔點(diǎn)(注意錨桿一般都是梅花形布置，沿豎向鉆孔應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)間距進(jìn)行)。順邊坡放下未裝植生土的生態(tài)長(zhǎng)袋，然后在邊坡頂部填裝植生土。當(dāng)填充土至錨孔附近時(shí)據(jù)錨孔位置進(jìn)行錨桿錨固，錨桿在邊坡外保留一定長(zhǎng)度，繼續(xù)填充植生土，填充完長(zhǎng)袋后，錨桿打入設(shè)計(jì)的深度。生態(tài)袋應(yīng)填充飽滿(mǎn)，填充安裝后的袋體厚度、寬度應(yīng)大體一致，大面平整、線(xiàn)形順直、連接緊固。相鄰兩排生態(tài)袋間的底部應(yīng)按設(shè)計(jì)布設(shè)工程扣連接扣，以保證完工后形成一個(gè)統(tǒng)一的生態(tài)袋受力墻體。

(5)封頂與壓頂。堆疊加固法護(hù)坡頂：把生態(tài)袋豎向垂直邊坡放置，以提供一個(gè)可靠的頂部；長(zhǎng)袋錨固法護(hù)坡頂：生態(tài)長(zhǎng)袋延長(zhǎng)錨掛一定長(zhǎng)度，順延至截水溝或嵌入坡面實(shí)體。坡頂設(shè)置砼或漿砌塊石壓頂。

(6)坡面綠化。坡面綠化可選用抗逆性強(qiáng)、耐寒、耐旱、耐貧瘠、根系發(fā)達(dá)，入土深，適應(yīng)性強(qiáng)的鄉(xiāng)土草坪植物、地被植物、木本植物、水生植物、藤本植物。植物種植方法有噴播、摸種、鋪草皮、直栽、壓播、裝袋等。

2.2 施工技術(shù)要求

(1)生態(tài)袋護(hù)岸基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿(mǎn)足抗沖刷深度要求或設(shè)置其它穩(wěn)固基礎(chǔ)(如砼腳槽等)，護(hù)岸頂應(yīng)設(shè)置砼或漿砌塊石壓頂。

(2)生態(tài)袋填充時(shí)，確保生態(tài)袋是完全地被填滿(mǎn)，以達(dá)到生態(tài)袋填充標(biāo)準(zhǔn)，保證每個(gè)袋子灌裝量均勻，重量接近；填充土料要基本適合植物生長(zhǎng)，土料中摻入約30%的砂，壓實(shí)度要求達(dá)到60%～70%，不要夯得太實(shí)，適合植物生長(zhǎng)但不要沉降太嚴(yán)重。

(3)袋體安裝時(shí)，填充后生態(tài)袋要求擺放平整，連接扣要求扣入生態(tài)袋，達(dá)到連接良好的程度，對(duì)坡面、頂面、聯(lián)接側(cè)面進(jìn)行整形，做到坡面平順，頂面平整，側(cè)面咬合緊密，確保生態(tài)袋堆疊質(zhì)量和外觀質(zhì)量。

(4)生態(tài)邊坡完成后要求盡快綠化，確保生態(tài)袋的壽命更長(zhǎng)。植物選擇以土生植物、草灌花結(jié)合、易成活、少(免)維護(hù)的本土植物為主。生態(tài)邊坡綠化后的成活率要求達(dá)到90%以上，注意保肥保水，以及病蟲(chóng)害的防治。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

對(duì)金字塔生態(tài)袋護(hù)坡與目前河道岸坡防護(hù)中較常用的干砌塊石護(hù)坡及砼預(yù)制塊護(hù)坡成本進(jìn)行比較分析，各護(hù)坡1 m2的主要工程量及成本比較分析詳見(jiàn)表3。據(jù)分析，金字塔生態(tài)袋護(hù)坡成本較普通的護(hù)坡成本略高一些。主要原因是此技術(shù)成本主要是生態(tài)袋材料成本，我省應(yīng)用此技術(shù)較少，生態(tài)袋價(jià)格偏高，隨著應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大，成本可較大降低。但金字塔生態(tài)袋護(hù)坡具有普通護(hù)坡無(wú)法比擬的生態(tài)環(huán)境效益。

表3 1 m2護(hù)坡成本比較分析表

4 技術(shù)示范應(yīng)用情況

在江西省永豐縣沿陂鎮(zhèn)鹿港水整治工程中對(duì)金字塔邊坡柔性生態(tài)防護(hù)技術(shù)進(jìn)行示范應(yīng)用。鹿港水樁號(hào)14+810～15+160段，原河道寬度42.00 m，岸坡高度4.00 m，原河道為原狀土岸坡，抗沖刷能力較差，每年洪水季節(jié)岸坡坍塌沖刷嚴(yán)重。因此，對(duì)樁號(hào)14+810～14+910(右岸)河岸采用生態(tài)袋堆疊法護(hù)岸，14+910～15+160(左岸)河岸采用生態(tài)袋長(zhǎng)袋法護(hù)岸，在河岸設(shè)計(jì)洪水位處設(shè)置寬為0.50 m的砼平臺(tái)，平臺(tái)以上設(shè)計(jì)邊坡為1∶2.00，進(jìn)行草皮護(hù)坡；平臺(tái)以下，進(jìn)行堆疊法或長(zhǎng)袋法生態(tài)袋柔性生態(tài)襯護(hù)，設(shè)計(jì)邊坡為1∶1.50，坡腳設(shè)砼防沖腳槽，腳槽外拋石固腳。

示范工程經(jīng)2個(gè)汛期運(yùn)行后，生態(tài)袋護(hù)坡結(jié)構(gòu)完整穩(wěn)固，不存在滑坡、塌陷、沖刷、脫落、松動(dòng)等情況；生態(tài)袋護(hù)坡已被綠化后的草體覆蓋，在日曬、風(fēng)吹、水浸等野外環(huán)境下，未發(fā)現(xiàn)生態(tài)袋有降解、腐蝕、破損及動(dòng)物破壞現(xiàn)象，生態(tài)袋本身完好無(wú)損；生態(tài)袋護(hù)坡在綠化實(shí)施一個(gè)半月后，岸坡就基本上已被綠草所覆蓋，岸坡植物經(jīng)過(guò)自然生長(zhǎng)，綠草根系已深深地扎入生態(tài)袋坡面，坡面全部被綠草植物所覆蓋，坡面綠草植物與生態(tài)袋護(hù)坡形成了一個(gè)整體，不但強(qiáng)化了對(duì)岸坡的防護(hù)作用，還達(dá)到岸綠景美的效果，應(yīng)用效果非常好，工程施工完成后見(jiàn)照片1，生態(tài)袋完好見(jiàn)照片2，工程綠化一個(gè)半月后照片3。

照片1 工程施工完成后 照片2 二個(gè)汛期后生態(tài)袋完好 照片3 工程綠化一個(gè)半月后

5 結(jié) 論

(1)金字塔生態(tài)袋其物理力學(xué)性能可達(dá)到標(biāo)稱(chēng)斷裂強(qiáng)度7.50 kN/m產(chǎn)品質(zhì)量要求。生態(tài)袋具有透水不透土、強(qiáng)抗紫外線(xiàn)性能、抗?jié)癯毙阅?、抗化學(xué)腐蝕性能、抗生物降解和動(dòng)物破壞、抗高溫低溫等優(yōu)良性能。

(2)金字塔邊坡柔性防護(hù)技術(shù)主要有堆疊加固法邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)與長(zhǎng)袋錨固法邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)型式。

(3)金字塔邊坡柔性防護(hù)技術(shù)具有以下特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，對(duì)外界沖擊力有吸能緩沖作用，抗震性能方面?zhèn)鹘y(tǒng)硬體邊坡無(wú)法比擬；②生態(tài)環(huán)保，工程綠化與自然生態(tài)環(huán)境完美融合。透水不透土結(jié)構(gòu)保證了河道與岸坡的水力聯(lián)系；施工時(shí)不產(chǎn)生建筑垃圾和施工噪音；綠化植被選擇可多樣化，喬、灌、藤、花、草的有機(jī)結(jié)合，有利于生態(tài)系統(tǒng)良性的快速恢復(fù)或營(yíng)造，將邊坡環(huán)境迅速還原成自然狀態(tài)；③施工簡(jiǎn)易、快速、安全、強(qiáng)度低、人人可為。依據(jù)施工指南或技術(shù)人員的指導(dǎo)，即可順利進(jìn)行施工作業(yè)?？旖?、方便，材料搬運(yùn)輕便，施工設(shè)備簡(jiǎn)單，施工安全性高，施工速度快；④一般不需對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行特別處理，適應(yīng)變形能力強(qiáng)。對(duì)不均勻沉降的適用性是本系統(tǒng)的特點(diǎn)之一，同時(shí)防護(hù)結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，無(wú)需設(shè)置溫度縫。

(4)生態(tài)袋護(hù)坡綠化可采用噴播、摸種、鋪草皮、直栽、壓播、裝袋等多種措施，物種采用本土草坪植物、地被植物、木本植物、水生植物、藤本植物，岸坡復(fù)綠速度快、效果好。

(5)通過(guò)分析，金字塔邊坡柔性防護(hù)技術(shù)護(hù)坡成本較普通干砌塊石護(hù)坡及砼預(yù)制塊護(hù)坡成本略高。

(6)示范應(yīng)用工程經(jīng)過(guò)2個(gè)汛期洪水的考驗(yàn)后，護(hù)坡結(jié)構(gòu)完整穩(wěn)固，結(jié)構(gòu)運(yùn)行良好；生態(tài)袋本身完好無(wú)損；在綠化實(shí)施一個(gè)半月后，岸坡就基本上已被綠草所覆蓋，綠化效果非常明顯，根系已深深地扎入生態(tài)袋坡面，坡面綠草植物與生態(tài)袋護(hù)坡(護(hù)岸)形成了一個(gè)整體，不但強(qiáng)化了對(duì)岸坡的防護(hù)作用，還達(dá)到岸綠景美的效果。

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