土工格栅石垫植草护坡在长江护岸中的应用

董文杰 李海东 陈治明

摘要：枝江市三峡后续工作长江河道整治工程第2标段是对枝江城区四合垸段岸坡进行综合整治和防护的工程。通过对长江枝江段水位、流速、风浪等因素的分析，二级护坡（高程40.0～44.5m）结构型式由浆砌石护坡变更为土工格栅石垫植草生态护坡，变更后的方案具有工程造价低、生态环保、景观效益好等特点，同时满足工程安全运行要求。经实践证明，土工格栅石垫植草护坡方案是可行的，其践行了工程建设的生态发展，实现了人与自然和谐共生。

关键词：长江护岸；枝江城区；土工格栅石垫植草；控制要点

1、工程概况

枝江市三峡后续工作河道整治工程第 2 标段位于长江中游北岸枝江市主城区段，起于滨江公园下百里堤防0号桩位置，止于东干渠出口（桩号2+260）。工程主要建设内容是：新建2.26km的长江护岸工程。该工程也是枝江滨江公园生态环境基础设施建设的一个重要组成部分。同时也是长江中下游护岸首次采用的土工格栅石垫与植草护坡相结合的技术护岸，良好的工程效果为“三峡后续工作长江河道整治工程”提供了一个新的思路与方法。

1.1自然条件

宜枝河段全长约60.8km，为顺直弯曲河道。流经低山丘陵地带，是长江由山区性河流向冲积平原河流过渡的地带。河道主要有五龙山、虎牙滩、城背溪、云池、白洋、枝城等基岩节点控制。

工程河段洪水主要来自于长江上游，具有高水位出现频繁且持续时间长，洪峰流量大等特点。当上游洪水与洞庭湖水系洪水遭遇，或受洞庭湖水系洪水顶托影响时，更易出现本河段的高洪水位。根据宜昌站资料统计，自1890年以来，超过警戒水位53.00m的有51年，以1896年55.94m为最高，1954年55.73m次之，1981年55.38m居第三。自1950年以来，宜昌站有8年洪峰流量超过60000 m3/s，其中以1981年7月18日的70800 m3/s为最大。三峡工程建成运用后，遇百年一遇以下洪水时，控制下泄最大流量不超过56700 m3/s，则枝江江段近岸流速应在4m/s以下。

该河段岸坡主要由第四系冲积（alQ4）粉细砂、砂壤土及粉质壤土、粉质粘土组成，呈单层、双层和多层结构类型。

1.2工程作用

三峡工程建成后，清水下泄导致本河段发生冲刷，使现状河道岸坡不断后退，崩岸险情频繁发生，主城区四合垸段近岸河床刷深2～5m，岸坡后退，危及堤防及枝江滨江公园安全。为了保障枝江主城区堤防的防洪安全、河势稳定，针对三峡蓄水后的河道崩岸险情，对该段进行守护。该工程主要作用为：消除因三峡工程清水下泄导致该段的崩岸险情，同时作为枝江滨江公园生态环境基础设施建设的一个重要组成部分。

1.3设计变更由来

原設计护岸工程结构形式为：以枯水平台为界，上部为两级坡和人行步道，岸顶设有排水沟及压顶，枯水平台外为水下抛石护脚，两级坡均采用浆砌石护坡（图1）。本护岸工程位于枝江主城区滨江公园段，作为市民休闲观景的场所，应体现出人与自然的和谐，工程建设应与环境改造结合起来，以满足人民群众日益增长的物质文化精神需要。而浆砌石护坡虽抗御风浪的效果较好，但是有型有面适用于浆砌石护坡的石料需分拣或二次人工解块，一定程度上增加了施工质量的控制难度，使块石间不平整，块石之间的空隙密实较困难，单位工程造价相对较高，也达不到生态要求。

为了进一步优化设计，发挥现代河道护岸工程布置既要经济合理的护坡功能，又要满足生态功能。项目法人会同设计单位前往汉口江滩、武昌江滩、宜昌江滩等城市护岸现场考察，经对枝江河段长江水位、流速进行调查分析研究，决定采用浆砌石护坡和土工格栅石垫绿化植草护坡相结合的护坡型式，即水位浸泡时间较长的部位（人行步道以下）采用抗御风浪效果较好浆砌块石护坡型式，水位浸泡时间相对较短的部位（人行步道以上）采用易于植物生长，景观效果较好的土工格栅石垫植草护坡型式（图2）。

2、土工格栅石垫植草护坡的优越性

随着复合材料研究的发展，土工格栅已具备了良好的耐久性及抗拉强度，其比重为0.9-0.91，耐温范围-30～140℃，耐化学济性能较好，惰性强，价格低廉。而格栅石垫上采取覆土20cm进行草皮护坡，有效的解决了格栅遇明火或环境温度高于350℃时会发生燃烧的问题；同时也解决了土工格栅的被盗问题。随着植物生长、成熟，植物与土工格栅石垫共同对边坡起到了长期防护、绿化作用，土工格栅石垫植草护坡能够承受4～5m/s流速的水流冲刷，与浆砌石护坡相比，土工格栅石垫植草护坡在满足工程安全的同时，具备工程造价低、景观效果好等优点，体现出了工程建设中以生态环境为基础建设为主导的思想。

3、土工格栅石垫植草护坡技术指标

3.1土工格栅网垫

本次采用双向土工格栅，土工格栅原材料为聚丙烯（PP），网孔节距为61mm*61mm。其主要技术指标：碳黑含量≧2%，单位面积质量﹥0.33kg/m2，耐低温抗弯折温度≦-30℃，纵、横向拉伸强度≧40KN/m，纵/横2%伸长率时的拉伸强度≧14KN/m，纵/横5%伸长率时的拉伸强度≧28KN/m，纵/横标称伸长率≦15%/13%。由土工格栅制作成宽1m、长2m和高0.23m的网垫，绑扎材料为高密度聚乙烯（PE）合股绳，直径为5mm，单根绳子抗断裂强度≧1.5KN，碳黑含量≧2%。

3.2填充石料

填充土工格栅石垫的石料，选用粒径为7.5～15cm的卵石，湿抗压强度大于50Mpa，软化系数大于0.7，密度不小于2.55t/m3。不允许使用薄片、条状、尖角等形状的块石；风化岩石、泥岩等不得用作充填石料。

3.3土料

石垫上覆土的土料为黏性土加一定比例的复合肥或泥炭肥混合而成。

3.4草种

长江护岸受水流冲刷和淹没周期性的影响大，选择具有较高抗冲能力，适于堤防大面积、快速施工且价格较低、适合本地环境气候、在长江堤防枝江段存活率较高的草种，即百慕大草，俗称狗牙根，同时为了加大成坪绿色效益，保持四季常青，间播黑麦草草种。狗牙根草皮40天基本成坪，覆盖度达到95%，虽在主汛期可能淹没于水下1个月，草皮会枯黄，但水退后仍可逐步返青成活，特别适用于河流护岸。

4、土工格栅石垫植草护坡施工工艺

土工格栅石垫植草护坡施工工序为：削坡→修导滤沟、排水沟→铺设土工布→制作格栅石垫→装填卵石→人工拣平→盖笼盖→进行绑扎→覆土→植草→浆砌石截流沟。自下至上逐步施工。

4.1削坡

在测量人员现场放样开口线后，现场施工人员立即在开口线上打桩、拉线，然后反铲挖掘机就位开挖；在临近设计边坡时，现场施工人员采用水平尺和自制的坡度尺跟踪检验并校核坡比，直至符合设计要求。

4.2铺设土工布

铺土工布前，先进行平整，对于有过大的凸凹不平的地方，用人工整平后再铺土工布，使土工布能与坡面紧贴，可使得土工布处于较好的状态，以免影响土工布的铺设质量。

4.3单个土工格栅石垫制作

从网卷上按照设计规格2m×1m×0.23m整齐的裁下组成石笼的格栅体外围的网片；再将底部网片铺设在成型的坡面上，用聚丙烯绳连接绑扎成片；再将下部、侧部的隔栅系结成笼型，搭接按要求用聚丙烯绳人工缝合，石笼采用专用竹钉固定，固定深度25～30cm。

4.4石料装填

石垫中的7.5～15cm粒径卵石采用PC350长臂挖机装填，为防止滑动、变形，采用从底部向顶部、两边对称的装填顺序，待厚度达到23cm时，人工拣平，用格栅盖覆盖其表面，边缘处用聚丙烯绳连接系扎，形成一个整體，然后将各笼之间的连接按要求系死，系统间距为20～30cm，连接绳成“之”形绑扎，每个节点处打一死结（见图3）。

4.5格栅石垫上覆土与压实施工

将种植土土料粉碎均匀，摊铺时采用PC350长臂挖机摊铺人工配合覆盖至石垫上，摊铺厚度应均匀一致，表面平整。利用挖机斗进行轻度压实，施工人员采用水平尺和自制的坡度尺控制坡比。填土机具不得在未覆盖填料的格栅上行使。

4.6植草

植草采取草块裁植铺设法移植时，将草块切成30×30cm，厚2～3cm的方块，运至现场。铺设草皮采用密铺，密铺应互相衔接不留间歇，要求快速成坪，草块铺设后用铁锹拍压后用竹钉固定。草块铺设后及时压实、浇水。

5、施工质量控制要点

5.1采购环节控制

土工格栅和草皮的质量是关系整个工程成败的关键，必须经业主、设计、监理、施工方共同市场调研，确定满足工程要求的土工合成材料和草皮供应商。

5.2土工格栅检测

对每批次进场的土工格栅均有材质合格证书和质量保证书；施工前，对进场的土工格栅材料按规范和设计要求抽取试样，进行极限强度和延伸率检验，确保材料符合设计和施工要求。铺设前对基面标高进行复测，以保证土工格栅的铺设标高。

5.3施工工序验收

格栅石垫植草护坡施工工序共有削坡、土工布铺设、格栅石笼制作与装填、覆盖种植土和草皮铺设5道工序，必须确保每一道的施工工序经监理验收合格。

5.4施工过程控制

按照单元工程质量评定表的质量标准进行检验，施工单位质检人员进行自检，即初检、复检、终检三检，监理工程师进行复核。

5.5草皮成活率控制

草皮需采用雾化浇水养护，养护用水应无毒、无妨碍植株生长的水，在养护期内，确保草皮无枯死，生长正常，确保满足景观要求。

6、结语

枝江市三峡后续工作河道整治工程第 2 标段已顺利实施完毕，枝江城区长江护岸建成2.26km。土工格栅石垫植草护坡面积达24000余m2，目前草皮覆盖率达到95%（图4-5施工前后岸坡对比照片），彻底消除了因三峡工程清水下泄导致该段的崩岸险情，也成功的在长江中下游打造出了一道靓丽的风景线，同时与枝江滨江公园有机融为一体，为市民提供了休闲、纳凉的好去处。土工格栅石垫植草护坡在三峡后续工作河道整治工程中达到了预期的效果，具有极高的推广价值。

参考文献

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作者简介：董文杰，男，工程师。

（作者单位：湖北江能水利水电建设有限公司）