肖江輝 楊 平
(河南省水利勘測有限公司)
在實踐中,傳統(tǒng)的護坡技術僅考慮護坡結構的安全性和耐久性,多采用砌石、混凝土或鋼筋混凝土等硬性材料,工程成本高,施工難度大,此外,該類型護坡隔斷了水陸生態(tài)系統(tǒng)的溝通,破壞了河岸的生態(tài)系統(tǒng),違背了生態(tài)、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念。柔性生態(tài)袋護坡技術的出現(xiàn)彌補了傳統(tǒng)護坡技術的不足,該技術能夠在防護岸坡沖刷的同時,溝通水陸生態(tài)系統(tǒng),實現(xiàn)河流生態(tài)環(huán)境修復,美化造景,實現(xiàn)安全高效、水清岸綠的效果,達到人與水和諧發(fā)展的美好愿景。
柔性生態(tài)袋護坡綠化技術是目前邊坡工程領域采用軟體環(huán)保材料取代高能耗、高污染的鋼筋、水泥、石料等硬體材料建造一種柔性邊坡工程系統(tǒng),并可在邊坡施工前、中或后期根據(jù)邊坡設計需要進行生態(tài)植被修復,所以又被稱之為集生態(tài)、環(huán)保、節(jié)能、柔性結構四位一體的工程防護系統(tǒng)。通過專業(yè)的設計規(guī)劃和項目施工,有效地解決邊坡安全穩(wěn)定防護和生態(tài)植被恢復,更好地達到生態(tài)景觀效果。為進一步深化對柔性護坡技術的理解,文章簡述柔性生態(tài)袋護坡技術的核心材料、原理及工程應用,供大家在護坡工程項目設計和實際應用提供必要的借鑒參考。
柔性護坡技術中使用的生態(tài)袋是由聚丙烯或聚酯纖維為原料制成的無紡布袋子,具有抗腐蝕、抗侵蝕、透水性好、易于植物生長等特點,生態(tài)袋填充材料采用適于植物生長的以本地植壤土為主的基質營養(yǎng)混合料,并摻入一定量的有機肥及保水材料以利于植被生長。生態(tài)袋透水不透土的特性能夠防止填充物的流失,又能實現(xiàn)水分的正常交流,利于植物自由生長。在施工過程中,生態(tài)袋必須通過連接扣、粘結劑等附件形成具有結構性、整體性的生態(tài)袋組件,并結合土工格柵、鐵絲網(wǎng)等使用,成為柔性懸架保護結構。綜上,河道護坡施工中運用柔性護坡技術,主要會使用到的聚丙烯、連接扣、生態(tài)袋、粘接劑、土工格柵等材料。
柔性護坡技術廣泛應用于河道治理工程中,其基礎原理是土木工程原理,同時,它還運用了生態(tài)修復的理論。其三維排水系統(tǒng)的柔性傾斜結構是在優(yōu)質材料和特定功能要求的基礎上形成的,它以位移聚合原理和伸長原理為基礎,生態(tài)袋應用三角內(nèi)磨擦緊鎖結構,形成一個完整的受體,因此具有良好的穩(wěn)定性,確保邊坡的防護更加穩(wěn)定。另外,柔性護坡的植被有深根錨固、淺根加筋的作用,能夠使人工護坡與自然岸坡有機結合,防護體系更加完善,可以對河道岸坡形成很好的防護,確保岸坡不易發(fā)生崩塌和分離。
柔性護坡技術具有較多的優(yōu)點,首先,柔性護坡生態(tài)環(huán)保,自然美觀,能夠與河流生態(tài)環(huán)境完美融合,其植被選擇多樣化,有利于生態(tài)系統(tǒng)的快速恢復;其次護坡對不均勻沉降的適應性較高,且可以隨坡面行成階梯型,特別適于坡度變化大的岸坡。第三,柔性生態(tài)袋護坡施工簡單、快捷,技術經(jīng)驗要求低,施工時不產(chǎn)生建筑垃圾和噪音等。
在實施河道護坡工程之前,需要根據(jù)水系的情況,綜合考慮人們對河道防洪防澇、城市水景觀、水文明的需求,從安全穩(wěn)定、經(jīng)濟適用的角度選擇護岸技術。當今,柔性生態(tài)袋護坡技術是運用較廣、先進科學的技術,但是在實踐中,還要從設計、施工兩方面認真研究、落實,確保柔性生態(tài)袋護坡技術發(fā)揮其安全穩(wěn)定以及生態(tài)修復的優(yōu)勢。
在進行河道治理護坡工程設計時,要對工程區(qū)域進行詳細的勘察,分析河流在區(qū)域規(guī)劃中的功能定位、周邊環(huán)境特征、水文及地址條田等因素,確定河流生態(tài)修復的目標及任務,既要滿足防洪排澇、航運等需求,又要與區(qū)域整體規(guī)劃相協(xié)調(diào),滿足河流水景觀、水生態(tài)文明的需求。在設計河道岸坡時,在滿足安全行洪的同時,坡比設計要貼合河道自然形態(tài),植被的選擇要實現(xiàn)水上水下有機結合,使河道植被快速恢復,保證植被的固土效果和生態(tài)效益;同時常水位以下的岸坡設計中,生態(tài)袋應配合土工格柵等一起使用,提高坡體的整體穩(wěn)定性和抗沖刷能力。
柔性生態(tài)袋護坡技術的施工難度不大,但仍需要把握其施工技術要點和難點,保證施工質量,方能保證護坡效果。
首先,要確定如何制作生態(tài)袋組件,生態(tài)袋組件是柔性護坡技術運用在護坡施工工程中的重要表現(xiàn),其技術含量較高,需要大量數(shù)據(jù)的支持,比如整治的河道長度、洪澇數(shù)據(jù)等等,然后算出該組件需要承受的橫向和縱向力度、垂直的滲透參數(shù)等數(shù)據(jù)。其次,要確定連接生態(tài)袋成為整體的連接扣數(shù)量,保證連接口的透水率等,主要是為了盡可能滿足植被根系生長和排水的需求。
柔性生態(tài)袋護坡施工前,要清楚坡面植被及根系、松石和浮土,按設計邊坡放線,嚴禁超挖,按圖紙設置基礎,夯實后方可砌生態(tài)袋,地基應順直平整,地基壓實度不得小于91%,地基承載力≥130 KPa,保證護坡地基的承載力能夠滿足柔性護坡的建立。
在施工過程中,填充料盡量使用顆粒狀的砂類壤土,優(yōu)點是易夯實且不會沉積過多水分;也可以使用適于植物生長的以本地植壤土為主的基質營養(yǎng)混合料,一般情況不得使用會快速收縮和膨脹的重粘質土以及有機粘土,填充料中不得含有植物枝葉及大粒徑的碎石。為了滿足植被的生長需求,可摻入一定量的有機肥及保水材料以利于植被生長。
在施工過程中,生態(tài)袋要充填密實,袋口要扎緊,防止搬運和砌筑時松脫;在壘砌時要做好外觀控制,可在豎向與水平向拉線,確保每層的平整度和施工坡比;袋口朝向坡內(nèi)側,擺放平整并拍打壓實,袋體之間接觸緊密;上下兩層應錯縫搭接,袋體內(nèi)坡應采用種植土夯實;每壘砌10層,需要對護坡進行預沉處理,采用澆水的方式時,澆水量應使填充料達到最佳含水率;采用夯實預沉時,應每壘砌一層便進行夯實。整坡完成后,應待沉降穩(wěn)定后方可進行壓頂施工,以免因坡體沉降造成上部結構分離。
在防護土質疏松及有荷載要求的邊坡,或坡度較陡、高度較高的邊坡時,生態(tài)袋護坡在設計安裝時應配合土工格柵一起使用,土工格柵和生態(tài)袋之間用工程扣連接,土工格柵的加筋、包裹作用,能防止生態(tài)袋因重力滑脫。施工時要注意以下幾個問題:首先,在鋪設格柵之前要保證坡體的平整;其次,在鋪設的過程中要拉緊格柵確保沒有褶皺,可借助特定鋼釘、錨桿等加以固定;最后,在鋪設完后用土覆蓋住格柵的表面,壓實格柵,覆土為小粒徑種植土并摻肥料,每覆土厚度5 cm。
柔性護坡的防排水采用截水、排水相結合,保證邊坡的排水效果。首先在坡頂設置截水溝,防止坡頂?shù)乇韽搅鬟M入坡面,沖擊坡體;其次坡面排水系統(tǒng)采用Φ50 PVC排水管。在河流常水位以上,每10層布置一排排水管,間距根據(jù)設計要求設置。排水管應傾向河道,傾角5°,內(nèi)端采用無紡布裹口,內(nèi)端與坡面交界處采用集配碎石灌填粗砂反濾。
對于不同的地區(qū),可根據(jù)當?shù)貧夂?、水文、土壤等情況,優(yōu)先選擇易成活、少維護且根系發(fā)達的植被,可采用喬、灌、花、草等多種立體植被,如狗牙根、苜蓿、紫穗槐等,宜采用噴播的方式,做好后期的澆水、施肥等養(yǎng)護管理,保證植被的存活率。
柔性生態(tài)袋護坡技術的運用取代了傳統(tǒng)的護坡方法,減少了護坡施工中對鋼筋混泥土、水泥、砌石等硬性材料的使用,降低了河道施工的成本;柔性護坡上植被根系的固土加筋作用,使人工護坡與自然護坡有機結合,防護體系更完善,另外,柔性護坡技術節(jié)能環(huán)保,具有較好的生態(tài)效益,滿足生態(tài)景觀、生態(tài)文明等方面的要求??傊?,柔性護坡技術在滿足岸坡安全的基礎上,很大程度上滿足人們現(xiàn)在對于水生態(tài)修復的需求,這種技術是生態(tài)水系建設中的一種較為先進的技術,具有許多傳統(tǒng)護坡技術不可比擬的優(yōu)勢。