格宾护垫护坡技术在河道岸坡治理中应用

周树朋，荆惠霖，范华峰

（山东省海河淮河小清河流域水利管理服务中心，山东 济南 250000）

近年来，我国生态型护坡技术在充分吸收国外河道整治和其他领域生态护坡研究基础之上发展迅速，不仅满足防洪需求，同时兼顾生态环境的完美融合，具有传统自然护岸的稳定性，又有自然护岸的生态性和景观性。格宾网河道生态护岸的坡面植被不仅可以带来流速的变化，为鱼类等水生动物和两栖类动物提供觅食、栖息和避难的场所，对保持生物多样性也具有积极意义，也具有耐久性好、不易碎、无风化优势。本文分析了格宾护垫生态护坡技术在大汶河泰安段河道岸坡治理的应用现状，以促进生态护坡技术的广泛发展。

1 工程现状

大汶河泰安段河道弯曲，中泓摇摆不定，河槽多为砂纸河床，在河道凹岸主流冲刷河岸，滩地或阶地陡坎迎溜处受水流顶冲坍塌严重，存在岸坡稳定问题，大部分无漫滩，河水直接冲刷岸坡，容易造成岸坡坍塌，影响防洪安全，尤其是在弯道凹岸处，冲刷严重。

根据已建工程经验和实际情况，迎水坡采用浆砌石、格宾护垫两种方案进行比较。

2 方案和设计计算

2.1 设计方案

方案Ⅰ：M10 浆砌石护坡，护坡厚度为0.3 m，下设碎石垫层厚10 cm。

方案Ⅱ：格宾护垫结构，护坡厚度为0.3 m，下设碎石垫层厚10 cm。

2.2 堤岸冲刷深度计算

护岸基础采用矩形断面，其埋置深度根据水流局部冲刷深度确定。按照《堤防工程设计规范》（D2.2-2）公式计算：

式中：Δhp为从河底算起的局部深度，m；α 为水流流向与岸坡交角；m为防护建筑物迎水面边坡系数；d 为坡脚处土壤计算粒径；Vj为水流的局部冲刷速度，m/s。

经计算，护岸和护坡工程基础埋深取1~2.0 m，宽度取0.5~1.0 m。

2.3 护坡、护脚计算

1）在水流作用下，防护工程护坡、护脚块石保持稳定的抗冲粒径按下式计算：

式中：d 为折算直径，m；S 为石块体积，m；v为水流速度；g 为重力加速度，g/cm3；c 为石块运动的稳定系数；rs为石块的重率；r 为水的重率。

2）在波浪作用下，单个块体、块石的质量及护坡厚度按下式计算：

式中：Q 为护面块体、块石个体质量，kg；rb为人工块体或块石的重度；r 为水的重率；H 为设计波高；KD为稳定系数；t为块体或块石护面层厚度；n 为护面块体或块石的层数；c为系数。

经计算，各护岸段块体或块石的质量不超过26.1 kg，护面层厚度不超过0.28 m。经分析比较，本次设计选取的护岸厚度为0.3 m，块石的质量应大于35 kg。

2.4 护岸结构设计

方案Ⅰ：M10 浆砌石护坡，护坡厚度为0.3 m，下设碎石垫层厚10 cm，边坡为1∶2.5，铺设土工布。基础采用浆砌块石结构，15 m 设一道伸缩缝，缝宽为2.0 cm，缝内填塞沥青杉板，每道缝两侧各设0.3 m 0.6 m 的基础埋深及宽度分别为2.0 m、1.0 m。

方案Ⅱ：格宾护垫结构，护坡厚度为0.3 m，格宾护垫规格为1 000 mm，边坡为1∶2.5.格宾是由机器机器编织扭绕成六边形的网箱，箱内填充适当尺寸的毛石，各单元结构用高镀锌六角线联结。

2.5 护岸抗滑、抗倾稳定计算

护坡抗倾稳定按《堤防工程设计规范》附录F 中 F.0.5 公式计算：

结合本工程实际情况，将护坡与基础作为一个整体进行稳定计算。经计算，各段抗滑、抗倾稳定最小安全系数分别为1.48（规范要求安全系数：2 级堤防 1.30，3 级堤防 1.25）和 2.96（规范要求安全系数：2 级堤防 1.55，3 级堤防 1.50），均大于规范要求最小稳定安全系数，满足设计要求。

由表1 可知：方案Ⅱ具有耐冲刷和整体性好的优点，且工厂化生产，机械化施工，运输快捷方便，填充物可以充分利用施工现场材料大大降低材料运输成本；墙体能适应较大的变形，且无需设置专门的排水和导水设施；这种类型的护坡不仅满足工程的需要，而且可改善生态环境，能有效的减少对环境的影响，与大自然融为一体。经综合分析比较，大汶河泰安段护坡形式采用格宾护垫护坡。

表1 护坡方案综合比较表

格宾护垫护坡不仅操作简单，施工和运用非常简便，具有承受大范围的变形能力和抵御自然破坏、耐腐蚀、耐冲刷能力，有利于植物自然生长，而且经济实用，节能省力。

3 结 语

河道生态护坡技术近几年在我国已经有了长足的发展，产生了一系列理论成果和工程实践。但还有许多方面需要进一步研究、发展和推广：1）河道生态护坡技术体系的完整理论体系和评价标准体系的建立，对工程应用从传统的定性分析到定量分析提供坚实的理论基础；2）生态护坡新型材料技术的研究，目前生态护坡材料的技术和产品多数从国外进口，工程实践中成本太高或者国外技术不适应我国生态环境，难以大规模推广应用，下一步应加快国产替代技术研发和产品量产；3）生态景观与生态环境相融合技术理论研究，根据生态环境采用相适应的生态护坡技术达到自然和谐优美的生态景观，综合考虑不同植物与护坡结构体的融合，既能提高护坡力学性能又能增加美观和耐久性。