小型流域安全生态水系建设工程中柔性护岸对比分析

李文胜

(华城建设集团有限公司，福建 泉州 362000)

0 引 言

随着经济发展、人口增加，生产、生活对环境的影响不断加剧，致使我国南方地区许多小型流域的生态环境有所恶化，阻碍了沿岸经济社会的可持续发展，并影响到水环境及生态环境安全[1]。突出表现为，在长期的水利工程建设中，个别地方、部分河段存在破坏自然环境、违背自然规律的现象，如侵占河道、填湖造地、裁弯取直、过度硬化、河流渠化、千篇一律等，导致河道生态功能退化、生物多样性锐减[2]。为了响应党中央建设“美丽乡村”和实现“山美水美”的政策方针，许多地区对小型流域的生态环境进行了改善。经过几年的建设与实践，安全生态水系建设目标、技术与方法在不断丰富和完善，安全生态水系建设理念和技术方法得到积极推广与应用，深入人心[3]。在建设过程中，出现了能够适应当地环境、运行效果良好的建设方案，同时也经历了一些弯路，文章总结我国南方地区安全生态水系建设工程中柔性护岸的类型及特征，对其进行对比分析，旨在为同类工程提供参考。

1 常用柔性生态护岸形式

1.1 生态格宾石笼

生态格宾石笼是常用的一种护岸结构形式，外侧由热塑钢丝绞合编织成的网箱、内置卵石、碎石等天然材料组成。格宾石笼建设材料绝大多数为原位取材，不会涉及大量原材外运，建设费用相对较低。并且具有抗冲蚀性强、柔韧性良好和适应地基不均匀沉降的能力较强。网箱钢丝外侧热覆塑料，丝径位于2.0-4.0mm之间，抗腐蚀性良好，一般使用年限可以达到10年以上。格宾石笼尺寸大小较为灵活，为了施工方便，格宾石笼长度基本位于1.0-4.0m之间，宽度位于1.0-2.0m之间，高度位于0.3-1.0m之间。根据河岸高度和单个石笼高度，护岸可以做成一层或几层格宾石笼，上下两层之间要求采用钢丝或高强聚合物丝进行绑扎牢固，必要时上下两层之间加入竖向嵌固棍体(如木棍、钢筋)，以增强上下两层之间的稳定性。对于格宾石笼的稳定性，验算内容类似于重力式挡墙，包括抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性和基底地基承载力等内容，底部要位于河流最大冲刷线以下。格宾石笼底部铺设200-300mm厚度的碎石垫层，碾压密实；墙后铺设反滤碎石和土工布，防止墙后细颗粒土体进入到石笼内部。一段典型的生态石笼防护横断面如图1所示。

图1 生态格宾石笼典型断面图

格宾石笼在国内水域整治工程中，应用较广，已取得了众多成功应用案例。格宾石笼在建设过程中，避免使用大型机械直接往石笼内部倾倒块石，应采用人工堆置的方法，不能受到机械设备的猛烈撞击。另外对填料要满足相关规范的要求，不能含有树根、块状黏土和砂土等杂质。

1.2 自嵌式生态砌块

自嵌式生态砌块由钢筋混凝土制成，事先在工厂预制好，运输到现场后经过简单砌筑即可，自身具有的卡锁结构使得砌块之间相互卡住，能够保持整体稳定。生态砌块要求具有一定的孔隙率，在孔隙内部铺设土体，可以种植花草，增加护坡美观性、与周围环境之间的协调性。自嵌式生态砌块与格宾石笼应用场合略有不同，前者主要用于自身能够稳定的岸坡，后者能够对墙后土体进行支挡，因此自嵌式生态砌块护岸边坡坡度通常较小或墙高不大，典型断面如图2所示；若要自嵌式生态砌块也能支挡墙后土体，则做成类似加筋土挡墙的结构形式，砌块尺寸较大，做成墙面板，砌块后方设置锚杆或筋材，嵌入到土体内部，形成加筋式砌块挡墙，如图3和图4所示。墙后填埋土体要求碾压密实，压实度在90%以上。锚杆可采用镀锌钢筋或钢管制成，强度较高、延伸率较低，但耐腐蚀性相对聚合物来说欠佳；土工合成材料可采用单向或双向土工格栅，或钢塑土工带，与土体之间具有较好的摩擦性能，且耐久性和稳定性均良好，可以建设3-5m高度。加筋式自嵌生态砌块挡墙，除了满足类似重力式挡墙的抗倾、抗滑和地基承载力要求外，还需满足筋材的抗拔和抗拉强度要求，筋材需具有足够的抗拉强度和较低的延伸性，与土体之间具有较好的摩擦性能。

图2 自嵌式生态砌块护坡典型断面图

图3 锚杆式砌块挡墙典型断面图

图4 土工格栅砌块挡墙典型断面图

生态砌块在装卸、运输和砌筑过程中，均需轻拿轻放；车上运输时，砌块之间用泡沫或纸皮相互隔离，避免砌块碰撞造成边角破碎；现场堆放高度不宜超过1.0m；筋材不宜暴晒时间过长，压实过程中，不能采用重型机械直接对筋材碾压，填料内不得含有尖锐碎石。另外，选用的种植花草最好选用当地耐寒、不易生病的制备。

1.3 土工网袋

土工网袋是由高分子的聚合物编制而成，具有较高的强度和良好的耐久性，内装土体。植物可以从网袋的网孔生长出来，根系从底部生长到下部土层里，能够进一步将网袋固定在边坡顶部。网袋之间采用聚合物绳索进行绑扎牢固，以增强整体稳定性。一般地，土工网袋护坡仅能防止雨水冲刷，不能够防止河水侵蚀，因此通常做在最大水位线以上。土工网袋自身不能起到支挡岸坡稳定的作用，通常与其它形式的挡墙配合使用，位于挡墙顶部。福建省建瓯市某水域生态建设工程中，采用在浆砌挡墙顶部铺设土工网袋的形式进行防护，网袋尺寸为60cm×40cm，护岸坡度为1∶1.5，如图5所示，建设完成后，运行效果良好。

图5 土工网袋护岸典型断面图

土工网袋采用人工堆置的方法进行铺设，同样避免采用大型机械设备碰撞或碾压；土工网袋铺设完成后，尽快在顶部铺设草皮进行防护，或在间隙里撒播草种，也可直接在网袋填土里混入草种，并掺入适量有机肥，完成后进行浇水养护，利用植被将土工网袋覆盖起来，避免直接日晒。

1.4 生态护毯

生态护毯与土工网袋的防护原理和适用场合类似，同样不能够对墙后土体起到支挡作用。生态护毯由高分子的聚合物支撑，常用有无纺土工织物、有纺土工织物、土工网等结构形式，与填土、草种或草皮配合使用，能够有效防止降雨条件下土体侵蚀冲刷，增强护坡美观性。福建省三明市东牙溪安全生态水系建设中某区段使用生态护毯形式，下部与砌石挡墙搭配，护岸坡率为1∶2，防护效果较好[4]，如图6所示。

图6 生态护毯护岸典型断面图

同样生态护毯不能起到防止河流冲刷，必须建设在最大水位线以上，为了增加护毯与底部土体之间的稳定性，防止沿边坡坡面滑动，护毯每隔一定距离采用U型钉进行固定。

2 柔性护岸形式对比分析

上述各种柔性护岸形式，各有各的优点和确定，也有相应的适用场合，某一项工程具体采用哪一种形式，需要考虑自身的防护要求、建设材料和水文条件等基础资料。对上述的几种柔性护岸形式进度对比分析，总结各自的特点，如表1所示。施工时可针对具体工程特点，选用合适的防护形式。

表1 柔性护岸形式对比分析

3 结 语

对上述几种防护形式进行总结，生态格宾石笼和加筋式自嵌式生态砌块能够有效防护边坡滑动，保持边坡稳定性，又能防止雨水和河水冲刷，但造价陈本较高，工程量较大；护坡式自嵌式生态砌块，不能保持边坡稳定，是一种相对较新的护岸形式，通过种植花草能够与周围环境相协调，工程量较小；土工网袋和生态护毯施工较为简易，成本造价较低，对维持边坡稳定没有积极贡献，仅能用于水上防护工程中。