坝后绿化生态护坡在夹岩水利枢纽工程中的应用

李正江 李国祥 马现军 王可

摘要：传统的水利工程坝后护坡方式因施工强度高和绿化效果差，已无法满足生态文明建设的需求，有必要开展坝后绿化生态护坡技术的研究和应用。从工程应用角度分析了水利工程坝后绿化生态护坡的发展现状，总结了植被护坡、土工材料复合种植基护坡、多孔材料护坡、生态格网护坡等4种绿化生态护坡工艺的适宜条件及优缺点。介绍了夹岩工程采用生态格网护坡代替坝后干砌石护坡的方案。应用结果表明，该方案技术可行，经济合理，且能达到整体美观、绿化环境、生态修复的目的。

关键词：坝后绿化;生态护坡;生态格网护坡;生态格网梁;夹岩水利枢纽工程;贵州省

中图法分类号：TV861文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.09.027

Abstract： Due to high construction intensity and poor afforestation effect， the traditional protection on dam back slope in water conservancy projects can not meet the requirements of future ecological civilization construction. Therefore， the green ecological protection technology on dam back slope should be studied and applied. The state quo of green ecological protection on dam back slope of water conservancy projects was analyzed from the perspective of engineering application， and the applicable conditions， advantages and disadvantages of 4 green ecological slope protection technologies， such as slope vegetation， composite slope protection of geotechnical material and phytyl， porous material slope protection and ecological grid slope protection， were summarized. The ecological grid slope was applied in Jiayan Hydro-complex Project instead of dry stone slope protection on the dam back. The application showed that the ecological grid slope protection was feasible technically， economic and reasonable， and realized the aims of scenery， afforestation and ecological restoration.

Key words： afforestation on dam back; ecological slope protection; ecological grid and beam; Jiayan Hydro-complex Project; Guizhou Province

1 研究背景

目前，我國大部分传统水利枢纽工程坝后护坡多采用钢筋混凝土、浆砌石等刚性护坡方式。这虽然保证了工程的安全性，且暂时防止了水土流失，但忽视了边坡的生态功能及其景观效果。

随着社会的进步和人们生态环境保护意识的增强，水利水电工程的生态文明建设也显得越来越重要和紧迫[1-2]，现有传统刚性护坡方式已经不能满足生态环境保护的要求。因此，发展具有整体美观、绿化环境、生态修复的柔性或刚柔结合型水利枢纽工程坝后绿化生态护坡技术已经成为未来发展新趋势[3-5]。柔性或刚柔结合型的水利枢纽工程坝后绿化生态护坡技术是综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对水工大坝进行支护，形成由单一植物（柔性绿化生态护坡）或植物和刚性结构组成的综合性护坡系统（刚柔结合型绿化生态护坡）[6]。同时，柔性或刚柔结合型的水利枢纽工程坝后绿化生态护坡技术还具有改善环境的功能，可以净化空气、调节气候、美化环境、维持生态系统的平衡。

本文通过比较不同水利工程坝后绿化生态护坡技术，分析了不同技术的适宜条件及其优缺点。同时，研究与分析了水利工程坝后绿化生态护坡在夹岩水利枢纽工程（以下简称“夹岩工程”）中的应用，以期为建设符合环保理念的水利工程储备技术和积累经验，同时为全国水利工程坝后绿化生态护坡技术的研究提供案例参考。

2 水利工程坝后绿化生态护坡现状

我国是开展绿化生态护坡技术应用最早的国家，早在1591年，柳树等大型植物已被用于河岸边坡的加固与保护;17世纪开始，生态护坡技术已应用于黄河河岸的保护[7]。但是，我国水利工程坝后绿化生态护坡技术方面的研究却起步较晚，近几年该技术才应用于水利工程[8-9]。按照设计方法、施工材料等的不同，水利工程坝后绿化生态护坡技术可分为植被护坡、土工材料复合种植基护坡、多孔材料护坡和生态格网护坡四大类型[10]，其适宜条件及优缺点见表1。

（1）植被护坡。这是通过在边坡上种植植物，利用植物根系的力学效应（深根锚固和浅根加筋）和水文效应（降低孔压、削弱溅蚀和控制径流）来固土保土、防止水土流失[11]（见图1）。目前，植被护坡的功能已从单纯的护坡转向护坡与景观改善并举，甚至以景观改善为主要目的[12]。按照不同的设计方法和施工材料，植被护坡可分为人工种草护坡、草皮草毯护坡以及目前较为新型的抗冲生物毯护坡和生态袋护坡。

（2）土工材料复合种植基护坡。这是一类将土工材料和植物结合在一起，在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统，通过植物的生长对边坡进行加固的生态护坡技术[13]（见图2）。按照不同的设计方法和施工材料，土工材料复合种植基护坡可以分为三维土工网垫固和土工格固土种植基护坡[14]。

（3）多孔结构护坡。这是一类利用多孔砖、原生木桩或仿生木桩等材料进行植草固土的护坡技术[15-16]（见图3），其连续贯穿的多孔结构可以为动植物提供良好的生存空间和栖息场所，同时植物根系的盘根交织对基础坡体也有锚固作用，起到了透气、透水、保土、固坡的效果。按照不同的设计方法和施工材料，多孔结构护坡可以分为自嵌式挡土墙护坡、铰接式砌块护坡和木桩护坡。

（4）生态格网护坡。这是一种可以将刚性材料和植物有机结合的刚柔结合型护坡技术，具有良好的工程安全性、透水性、耐久性和生态性[17-18]（见图4）。按照不同的施工方法、施工工艺和材料，生态格网护坡可以分为混凝土骨架护坡、格宾网石笼护坡与雷诺护垫护坡。

3 应用案例

3.1 工程概况

夹岩工程位于乌江左岸一级支流六冲河中游河段，以灌溉和供水效益为主，是国务院纳入规划建设的172项重大水利工程之一，也是贵州省水利建设的“①号工程”。工程最大坝高154 m，水库正常蓄水位1 323 m，截至2019年6月30日，大坝已填筑到高程1 300 m，并提前完成一期面板施工工作[19]。

夹岩工程坝后绿化生态护坡总面积约4.6万m2，工程于2019年3月1日正式开工，预计于2020年11月完成施工，现阶段正在进行网格梁的预制和安装工作（见图5）。

3.2 绿化生态护坡设计

夹岩工程坝后绿化生态护坡工程设计边坡坡度较高，且坝后冲蚀现象比较严重，故坝后绿化生态护坡主要采用适宜边坡坡度高、边坡稳定性高、具有绿化性能的生态格网护坡代替坝后干砌石护坡。该技术不仅技术上可行，经济合理，且能达到整体美观、绿化环境、生态修复的目的。综合考虑不同生态护坡技术适宜条件及优缺点，夹岩工程坝后绿化生态格网护坡设计为混凝土骨架护坡。

（1）混凝土骨架护坡设计。主要利用混凝土骨架形成的框架式构筑物，在框架中间植草防护，以防止边坡溜坍，并进行边坡防护[20]。工程采用预制格网梁型式的混凝土骨架格网，预制混凝土格网梁横截面尺寸一般为250 mm×400 mm（宽×高），菱形布置，中心线间距3.0 m×3.0 m。格网梁结构型式见图6～7。

（2）混凝土骨架護坡施工工艺。采用预制后吊装安装工艺，待格网梁预制后达到起吊强度即可进行安装。根据坝后地形配置适合的吊装机具，通过自制的吊具进行格网梁安装，过程中可配置反铲挖机，对于机械无法安装到位的部位，采用人工配合安装。

格网梁就位后在节点连接孔内人工插入2根Φ28 mm钢筋，然后采用M25水泥砂浆封孔，使格网梁形成整体。为减少对坝体填筑的影响，正常情况下坝体每上升6 m，进行一次格网梁的安装，每次安装2层。在格网梁安装的同时坝体前部（坝后留出宽20 m的安装场地即可）继续填筑。

因生态土袋具有整体结构稳定，施工快捷，抗冲性能突出，工期短等特点，生态格网梁内采用生态土袋填充。种植土采购当地耕植土，待部分混凝土格网梁安装完成后，在坝面人工将草籽与种植土混合均匀，并装填生态土袋。人工沿大坝下游坡面将生态土袋搬运至格网梁内（采用人工摆放整齐），再采用遮阳网覆盖并定期洒水养护。同时，根据确定的格网梁参数选取适当的人造土工布料及土袋的规格尺寸，同时根据草种的选择，在生态土袋中加入适当的营养素。

（3）植物选择。根据工程所在地的生态环境，选取适合当地的草种类型，以达到契合当地生态环境、整体美观的目的。因此，夹岩工程坝后绿化生态格网护坡主要以贵州省引进的生态恢复草种以白三叶、红三叶、杂三叶、紫花苜蓿、多年生黑麦草、1a生黑麦草、高羊茅、百喜草、狗牙根和爬山虎等为主。

4 结 语

大坝坝后绿化生态护坡既能满足对边坡表层稳定的要求，又能维持生态系统的平衡，应用较为普遍。如何因地制宜地、科学规范地选择合适的生态护坡工艺是大坝坝后生态护坡技术应用的基础。在夹岩工程中，利用生态格网护坡技术具有适宜边坡坡度高、边坡稳定性强、绿化性能良好等优点。将该技术应用于坝后绿化生态护坡中，解决了传统干砌块石护坡施工速度慢、易发生变形隆起或塌陷以及与当地景观不协调等问题。通过坝后生态护坡的成功运用，达到整体美观、绿化环境的目的，兼顾了夹岩工程改善生态环境的任务，有利于后期的旅游开发和区域扶贫。同时，该技术的应用还为面板堆石坝坝后护坡增加了一种新的生态护坡型式，为建设符合环保理念的水利工程储备了技术并积累了经验。

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（编辑：李 慧）