绿滨垫在新宾县河道治理工程中的应用分析

张志国

(新宾满族自治县水务事务服务中心，辽宁 抚顺 113200)

1 河流概况

苏子河属浑河一级支流，呈东西走向，由东向西流经红升乡、新宾镇、城郊、夏园村、木奇镇、下营子村、上夹河镇、汤图乡等8个乡镇，最后流入浑河，河长119 km，流域面积2147 km2。苏子河河床纵剖面比较陡峭，一般超过1.5‰，河岸线极不规则且平面形态复杂，河道汇流时间短，降雨强度和径流系数大，洪水来的猛、落得快，峰高而尖瘦。由于受到河床形态影响水流非常紊乱，常出现旋涡、横流、水跃等现象。

近几年尤其是2010 年洪水后，苏子河防洪工程损毁非常严重，暴露了苏子河治理程度的严重不足。针对苏子河现状存在的问题，新宾县水务局近几年对苏子河进行有效治理，护岸结构形式也多样化，有混凝土斜板墙、绿滨垫、混凝土直墙、生物防护等工程措施，部分重要城镇和村屯河段达到了设计洪水标准。但是由于资金短缺，没有全面系统治理，仅对重要城镇和村屯进行治理，固滨笼护砌较少，防洪工程断断续续，没有连续性，使工程不能完全发挥防洪作用，两岸群众生命财产安全仍得不到保障。因此，针对苏子河防洪工程现状及存在的问题，特别是作为大伙房输水工程的输水河道的重要性，实施河道综合治理工程建设，提高沿岸城镇及村屯、耕地的防洪标准，同时完善河道生态是十分必要的。

2021年根据苏子河新宾县段的防洪要求及防洪工程现状存在的主要问题，确定水利提升工程的总体布置，主要为堤防工程、护岸工程、穿堤(交叉)建筑物等。为充分发挥水利提升工程效益，应按照以人为本、和谐相处的原则，在安全与亲水、生态与防洪、景观与水利等方面协调统一，在保证防洪前提下突出工程的生态性，通过治理逐步建成安全度较高的综合防洪体系。

2 堤防加固设计

2.1 防护形式初选

在设计堤防断面时，突出河流的自然特性选择亲水材料，尽可能减少占地和工程造价，在满足《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)规定的前提下进行堤防断面设计[1-3]。依据苏子河现状堤防形式，确定以砂砾石筑堤的土堤形式为基础，针对不同的防护形式进行比选。

方案1：绿滨生态护坡型式堤防，堤身为均质土堤结构，采用砂砾料填筑，堤防设计顶宽3.0 m，迎水坡设计坡度为1∶2.5，背水坡度 1∶2.5。迎水坡堤脚至堤顶设置 0.4 m厚绿滨垫护坡，其上覆 0.3 m 厚清基土并铺设草皮，其下铺设 400 g/m2反滤土工布，以增加其抵御超标准洪水的能力。护脚采用 1.0 m×1.0 m 和 0.5 m×1.5 m 两层固滨笼护脚。堤脚种植 3 排灌木，间距为 1.0 m。

方案2：混凝土板护坡型式堤防，顶宽 3.0 m，迎水坡 1∶2.5，背水坡 1∶2.5，堤防迎水坡采用 0.2 m 厚混凝土板防护，堤脚采用高 1.5 m，宽 0.5 m 的浆砌石护脚。堤脚种植 3 排灌木，间距为 1.0 m。

2.2 堤防方案比较

根据工程范围内的地形、地质条件、河道水流形态、建筑材料料场、储量及工程要求等，经综合比较后确定堤型[4]。本研究选取一个典型断面进行断面设计，以单位长度分别计算各个方案的工程量和相应投资，方案1、方案2的单位长度工程投资为3495元和3166元。对比两种设计方案，方案1比方案2多329元，但方案1优点明显。因此，选择方案1防护形式作为河道治理主要形式，堤型方案比较主要优缺点如表1。

表1 堤防防护形式比选

2.3 绿滨护坡设计

2.3.1 绿滨垫

(1)生态网格绿滨垫技术要求。绿滨垫是利用机器编制的方式，将低碳钢丝制成金属网格，通过组合和填石构成支挡防护结构[5-8]。

①绿滨垫必须按照工程设计定位安置，采用挂线调整定位过程中的平整度。②将隔片、端网片与边网片进行拉直，组装过程中应保证连接可靠且折缝准确。③间隔网与网身应成 90°相交后，才可绑扎，每道绑扎应使用扎丝双股线并绞紧。④根据以下要求合理绑扎绿滨垫网身和间隔网：其一，分别对对网身和间隔网的交角绑扎1道；其二，对网身与间隔网交接处每隔200～250 mm绑扎1道。⑤在铺设河床和岸坡过程中，应沿垂直于或平行于水流方向布设隔片，在铺设陡坡时必须按工程要求或距顶部网片2 m以下打入硬木桩。⑥根据以下要求进行封盖施工：其一，砌垒整平面层石料；其二，每隔200～250 mm对间隔网间、网身与封盖网相交边框线绑扎一道。⑦对于坝下游护坦和水流可以直冲区，采用支撑钢筋垂直布设于顶、底网片区间。⑧绿滨垫绑扎方式宜采用螺旋式缠绕或采用扣件绑扎，并应符合设计要求。⑨对于护坡，一般利用模板固定，合理控制坡面顶顺直度符合工程设计要求。⑩绿滨垫规格型号、网孔规格、钢丝参数见表2。

表2 绿滨垫规格型号、网孔规格和钢丝参数

(2)填筑石料要求。填充材料可以选用强度不低于MU30的卵石或块石，必须符合不易碎且耐久性好的填料，其中值粒径不宜超过 1.5D～2.0D 范围，级配合理，填充后的孔隙率不超过30%。

(3)块石粒径设计。格宾石笼内块石粒径设计参考《生态格网结构技术规程》(CECS 353—2013)进行计算，经计算得格宾石笼护坡的填充块石粒径D=0.10 m，按规范填充块石中值粒径D≥0.15 m，本次设计取0.20 m。

(4)绿滨垫厚度设计。绿滨垫厚度设计参考《生态格网结构技术规程》进行计算，绿滨垫厚度计算结果为t=0.4 m，根据工程本地区工程经验和施工方便确定护坡防护厚度为0.4 m。

2.3.2 无纺布

无纺布作为石笼护坡反滤基础对石笼护坡的稳定和耐久性非常重要，根据工程经验，选定 400 g/m2无纺布作为石笼护坡反滤垫层。无纺布各项主要指标见表3。

表3 无纺布质量指标

2.3.3 筑堤土料

砂砾料筑堤指标按照规范GB 50286—2013要求确定，本工程堤防级别为 4 级和 5 级，因此，砂砾料要求耐风化、水稳定好，含泥量<5%；填筑标准按照相对密度控制，≥0.6。

2.4 植物栽植设计

栽植种类应符合以下要求：使用当地适生树种，考虑区域具体情况栽植；选用的树种要与周边环境相协调；保障可视范围景观效果；迎水侧选择耐水湿、耐瘠薄土壤、固土能力强的适宜岸滩生长的灌木。

为更好地发挥植物的生态效益，形成美观的沿河景观生态带，景观树木应按照美观的设计进行栽植，生态带内树木按“品”字形栽植，本次坡面设计分单一树种和两种树种波浪形交替种植两种型式。结合土球直径、土壤状况及苗木根系特点合理确定植物穴大小，应垂直下挖避免成锅底形。着重考虑迎水灌木带等立地条件差的区域，采取种植穴内客土，保障树木成活。

3 护岸工程设计

3.1 护岸形式初选

苏子河河道整治的主要目的是控制现有弯道兑岸，防止水流冲刷岸坡，毁坏农田，保护有限的土地资源。护岸工程布置以主要村屯及沿河农田为主要保护目标，同时兼顾重要公路及铁路安全。根据苏子河河道特点，拟定3种护岸型式作为比选方案。

方案 1：绿滨垫生态护岸，堤身为均质土堤结构，采用砂砾料填筑，迎水坡采用0.4 m 厚绿滨垫护坡防护至现状岸顶，其上覆 0.30 m 厚清基土并铺设草皮，其下铺设0.15 m 厚碎石垫层和 400 g/m2反滤土工布，以增加其抵御超标准洪水的能力；护脚采用 1 m×1 m 固滨笼，堤脚种植 3 排灌木，间距为 1 m。

方案 2：混凝土护坡护岸，顶宽 3.0 m，迎水坡坡比 1∶2.5，堤防迎水坡采用 0.2 m 厚混凝土板防护，堤脚采用高 1.4 m，宽 0.5 m 的浆砌石护脚，堤脚种植 3 排灌木，间距为 1.0 m。

方案 3：连锁砖护坡护岸，顶宽 3.0 m，迎水坡坡比 1∶2.5，堤防迎水坡采用连锁砖铺设，下部铺设 200 g/m2土工布和 100 mm 厚砂垫层，砖孔内种植灌木，堤脚采用高1.4 m，宽 0.5 m 的浆砌石护脚，堤脚种植 3 排灌木，间距为 1.0 m。

3.2 护岸方案比较

研究选一个典型断面进行断面设计，以单位长度分别计算各个方案的工程量和相应投资，方案 1 、方案2、方案3单位长度工程投资 2939.92 元、2424.80 元和2857.81 元。由于苏子河河道形势多变，各段护岸工程防护型式的选择应与上、下游及对岸已有防护工程相结合，尽量不挤占河道断面，考虑施工条件并为城市景观可持续发展预留足够空间。因此，苏子河护岸工程防护型式选择方案 1 绿滨垫生态护岸，护岸形式主要优缺点见表4。

表4 护岸防护形式比选

3.3 护岸高程与稳定计算

护岸采用 10 a一遇洪水位作为设计水位，护岸顶高程防护至设计洪水位以上0.5 m，对于现状河岸高于防护高程的河段，防护至设计防护高程；对于河岸不足防护高程段，按当前高程进行建设[9-11]。根据护岸的防护型式，对绿滨垫生态护坡护岸在渗流稳定期及水位骤降期的边坡稳定进行计算，结合计算结果，各段护岸工程均能满足抗滑稳定要求，选取的护岸边坡坡比可以用于工程建设。

新宾县境内河流众多，尤其是中小河流面临着严峻的治理形势，在防护河岸的同时原有的浆砌石、混凝土等防护方法也阻断了岸坡土体与水流的连通，对岸坡植被造成不利影响[12]，对河流中的鱼虾等生存空间造成一定破坏，不利于沿岸生态的修复与重建。绿滨垫新型材料的应用具有显著的工程实践效果，可以解决传统施工工艺存在的问题，随着自然环境和生态保护重视程度的提升，在中小河流治理中绿滨垫的推广应用前景非常广泛。

4 结 论

在中小河流治理中，堤防和护坡既要保证排涝、防洪等基本功能，还要符合生态景观等功能要求。本文以新宾县苏子河水利提升工程为例，通过比选研究生态堤防及护岸工程形式，结合工程实际和河流特征提出具体设计方案，可以为新宾县河道生态治理方案设计和优选提供一定支持。采用文中设计方案提升改造后，经一年多运行该工程表现出良好的安全性，并取得显著的生态景观效果。当然，我国生态护坡研究还处于初期探索阶段，未来仍需结合实际情况进一步研究，为实现生态化河道综合治理提供技术支持。