装配式生态驳岸实用技术研究

宋文杰，刘 珊，邓仁贵，何香建

(湖南省水利水电科学研究院，湖南 长沙 410007)

传统的农村小微水体治理工程，重点考虑保持岸坡稳定、防止水土流失等目标，大量采用浆砌石、混凝土等传统驳岸技术，在一定程度上破坏了小微水体原有的景观和生态环境，且该类驳岸措施的施工进度和工程质量也难以保障。因此，在农村小微水体治理工程中，突破传统驳岸技术的范围局限，开发并应用可进行植生作业，具有水质净化、恢复和保护环境、改善生态条件，具有防护功能、施工效率高的装配式生态驳岸实用技术是非常必要的。目前，国内对装配式生态驳岸实用技术的研究和应用还处于起步阶段。20世纪90年代末开始，吉林省的一些企业引进日本技术，董建伟、曹载宏等[1-6]立足于我国北方气候及环境条件，开展了一系列的技术研究工作，内容涉及植物营养供给、碱性水环境改造、混凝土结构改良、植生混凝土的生态环境功能等多方面。但是在将装配式生态构件技术在中国进行推广时，由于价格太高，效果不理想。此后，东南大学和江苏大学等高校和机构对装配式生态构件进行了深入而广泛的研究并进行了实地应用，取得了良好的生态效果。

在湖南省水利科技项目“装配式生态驳岸技术在农村小微水体治理中的应用”的支持下，湖南省水利水电科学研究院的技术团队针对传统驳岸技术存在的问题，研发了多项具有自主知识产权的新型装配式生态驳岸实用技术。本文汇总整理了本技术团队自主研发的“一种装配式四翼生态护坡筒及生态护坡”等3项典型装配式生态驳岸技术的研究成果，以期为农村小微水体综合整治工程提供关键的实用技术。

1 装配式四翼生态护坡筒及生态护坡

1.1 方案设计

装配式四翼生态护坡筒及生态护坡结构示意图如图1所示，装配式四翼生态护坡筒包括中部筒体和等距连接于中部筒体外表面中央位置的侧翼；侧翼为弧形状设置，且侧翼设置有两组；两组侧翼可形成整体结构置于中部筒体内，并与中部筒体内侧壁之间存在摩擦力。该技术通过对四翼护坡筒模块进行组成成型的同时，可对拆卸的侧结构与中部结构向配合定位，解决了传统的四翼生态护坡筒损坏成本高以及拆卸后易散落丢失等问题[7]。该技术已申报取得了国家知识产权局颁布的实用新型专利证书(专利号：2023201004517)。

图1 装配式四翼生态护坡筒及生态护坡结构示意图图中：100、四翼护坡筒模块；110、中部筒体；120、侧翼；130、卡块；140、卡槽；200、连接模块；210、连接块；220、套管；230、把控柱；240、防滑套。

1.2 具体实施方式

在依次对多个四翼护坡筒模块进行组装成型后，再经由防滑套对把控柱进行结构的把控后，将把控柱的底端依次与连接块上的套管相套接，并经由连接块对相连一组四翼护坡筒模块进行连接成型；并通过底端延伸凸起与土壤之间的插接连接，便可完成装配式四翼生态护坡结构的组装成型，在护坡筒的孔洞内回填种植土，撒播植物种子，进行简单园林养护，至植被长出并覆盖护坡表面。

1.3 技术效果

该技术通过采用卡块、卡槽之间的卡接连接方式，进行侧翼、中部筒体之间的连接，卡接的方式，可便捷的进行损坏结构的拆卸更换，有助于节约成本，且拆卸后的侧翼可统一置于中部筒体内，以形成较小整体结构，用于运输放置；同时，进行相连中部筒体连接的连接块，可在套管、把控柱的配合使用下，便捷的对拆装所需的力进行施加，易于使用。

2 装配式新型生态护坡

2.1 方案设计

装配式新型生态护坡结构示意图如图2所示，装配式新型生态护坡包括多个堆叠设置的护坡砌块，相邻护坡砌块之间安装有加固机构；加固机构包括对称构造在护坡砌块顶部的两个T形槽，护坡砌块的底部一体成型有和T形槽对应的T形块，且T形块滑动插接在对应的T形槽内，护坡砌块的顶部均匀开设有多个固定孔，且对应的固定孔之间螺接有固定螺栓，最下侧护坡砌块的底部支撑有支撑砌块，且支撑砌块的顶部均匀开设有多个和固定孔对应的加固孔，且固定螺栓的尾部螺接在对应的加固孔内[8]。该技术已申报取得了国家知识产权局颁布的实用新型专利证书(专利号：2022229001854)。

图2 装配式新型生态护坡结构示意图图中：1、护坡砌块；2、加固机构；3、T形块；4、T形槽；5、固定孔；6、固定螺栓；7、支撑砌块；8、加固孔；9、加固板；10、连接孔；11、种植槽

2.2 具体实施方式

通过螺钉在护坡砌块对称的两侧壁安装加固板，加固板和护坡砌块之间并排开设有多个连通的连接孔，插入连接杆后可以用于固定对齐同水平方向的其他护坡砌块；护坡砌块的顶部均匀开设有多个固定孔，且对应的固定孔之间采用固定螺栓螺接；护坡砌块的顶部设有用于种植草皮的种植槽，可以在种植槽内铺设种植草皮，且固定孔位于种植槽内，草皮正好可以遮掩固定孔和固定螺栓；底部护坡砌块的底面支撑有支撑砌块，且支撑砌块的顶部均匀开设有多个和固定孔对应的加固孔，固定螺栓的尾部螺接在对应的加固孔内，可增加底部护坡砌块的稳定性。

2.3 技术效果

该技术通过将上部的护坡砌块通过T形块插入T形槽内并推到底，然后在对应的固定孔内螺接固定螺栓即可完成安装，安装方便、施工效率高；多个固定螺栓可以避免相邻的护坡砌块在横向上发生相对移动，而T形块和对应的T形槽又可以避免相邻的护坡砌块在纵向上发生相对移动，驳岸结构的稳定性更高。

3 河道生态治理用护坡结构

3.1 方案设计

河道生态治理用护坡结构示意图如图3所示，在河道边坡的坡面上嵌入设置安装槽，安装槽内竖直滑动安装绿植种植箱，绿植种植箱的底部与安装槽的下端连接有第一弹簧，在绿植种植箱内含有充足水分的时候，绿植种植箱位置固定，在天气炎热，水分蒸发而导致绿植种植箱的重量急剧减小时，在第一弹簧的弹力作用下，使得绿植种植箱上升，绿植种植箱上升时，在反向推动机构的作用下，使得空气增压推板向下滑动并压缩柱槽上端与空气增压推板之间的空气，使得压强增大，将柱槽底部的水通过加水管压入到水管内，再通过喷孔喷出到绿植种植箱内，实现自动为绿植种植箱内的绿植提供水分。

图3 河道生态治理用护坡结构示意图图中：1、斜坡；10、安装槽；11、柱槽；12、滑轨；13、连通槽；131、转杆；132、传动齿轮；133、传动齿条；134、清扫刷；2、绿植种植箱；20、滑块；3、弹簧；4、空气增压推板；41、泄压孔；5、水管；51、加水管；512、第一管道；511、第二管道；510、安装架；6、反向推动机构；61、第一齿条；62、第二齿条；63、第一轴；64、第二轴；65、第三轴；66、第一齿轮；67、第二齿轮；68、第三齿轮；69、大齿轮；7、种植箱限位机构；70、固定杆；71、连接块、72、第二弹簧；73、连接槽；8、水渗透绳子；9、滤网

3.2 具体实施方式

通过水渗透绳子吸收柱槽内的水分，为绿植种植箱内的绿植生长提供部分的水分，在绿植种植箱内含有充足水分的时候，在绿植种植箱的重力以及与连接块之间的摩擦力作用下，足以克服第一弹簧的弹力，保持绿植种植箱的静止，第一弹簧处于压缩状态，在天气炎热，水分蒸发而导致绿植种植箱的重力逐渐减少到一定数值时，连接块和连接槽之间的静止摩擦力转变为滑动摩擦力，使得绿植种植箱缓慢的向上滑动，使得连接块逐渐向连接槽的下端移动，当连接块和连接槽完全脱离时，绿植种植箱失去了与连接块之间的摩擦力限制，在第一弹簧的弹力作用下，快速的向上滑动一小段距离，而在绿植种植箱快速向上滑动时，带动第一齿条快速向上滑动，第一齿条向上移动时带动第一齿轮顺时针转动，第一齿轮顺时针转动带动第二齿轮逆时针转动，第二齿轮逆时针转动带动第三齿轮顺时针转动，第三齿轮顺时针转动带动大齿轮顺时针转动，大齿轮顺时针转动带动第二齿条向下移动，又因为第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径，第二齿轮的直径大于第三齿轮的直径，起到了两级增速的作用，而在第三齿轮上固定大齿轮，通过大齿轮带动第二齿条滑动，起到的效果是，绿植种植箱向上滑动时，在第一齿轮、第二齿轮的带动下，使得第三齿轮快速转动，从而使得大齿轮快速的转动，使第二齿条快速的向下滑动，带动空气增压推板在短时间内快速的向下滑动较大的距离并挤压柱槽上端的空气，将柱槽底部的水通过加水管挤入水管内并通过喷孔喷出，起到自动加水的作用，且本发明通过在连通槽内转动设置转杆，在转杆上固定传动齿轮，在空气增压推板的底部固定传动齿条，通过传动齿条与传动齿轮啮合连接，在转杆的头部固定清扫刷，使得空气增压推板在柱槽内滑动时，带动传动齿条滑动，传动齿条滑动时带动传动齿轮转动，传动齿轮转动时带动传动杆转动，传动杆转动时带动清扫刷在滤网的表面转动，对滤网的表面进行清扫，防止杂物集聚在滤网的表面，起到自动清洁、防止堵塞的作用。

3.3 技术效果

该技术实现了自动为绿植种植箱内的绿植提供水分的功能；通过补水管道将河道水体引入种植箱并进行储存，可为植物生长提供了稳定而连续的水源供应；通过过滤装置可去除河道水体中的杂质和有害物质，保证了供给绿植的水源质量，减少了有害物质对植物生长的影响；该技术可大幅度降低河道边坡植被养护的人工成本和用水成本。

4 结语

文章提出了3项典型的装配式生态驳岸实用技术，可为农村小微水体综合整治工程提供参考和借鉴。但还有很多技术问题尚待研究和解决，例如如何研发一系列满足工程实际需求的装配式生态驳岸技术、如何规范装配式生态驳岸技术的设计标准、如何降低装配式生态驳岸技术的生产成本和施工成本、如何形成系统的施工工艺、如何准确地评价装配式生态驳岸的生态效果等等。这些问题都需要科研、设计、生产和施工等单位共同合作，只有这样才能使装配式生态驳岸技术得到大力推广及工程上的广泛应用。