生態袋擋墻護坡技術在運河航道整治工程中的應用

彭 超 徐洲平

(1.中國建筑材料檢驗認證中心 北京 100024;2.深圳萬向泰富環保科技有限公司 廣東深圳 518023)

1 生態護坡工程系統概述

傳統的護坡工程將整個河岸表面封閉起來,隔絕了土壤與水體之間的物質交換,使土壤和水體中的生物失去了賴以生存的環境。生態護坡是一個系統工程,它首先是護坡,形成一種穩定的護坡擋土結構,其次是生態綠化。生態工程護坡是基于土力學、植物學等學科,在生態袋中裝入營養土,通過種植灌木、草本等植物,結合加筋土工格柵的攔護作用,在坡面構建一個具有長期生長能力的立體生態護坡系統,。

1.1 生態護坡工程系統應用前景

目前,生態邊坡工程在歐美等發達國家已得到廣泛應用。生態護坡工程可實現就地取材,施工簡單、操作方法,能夠使航道、水利、湖泊、河流、高等級公路、鐵路、山體護坡、城市建設等工程中護坡和墻體實現植被化。

1.2 生態邊坡工程系統構件要素組成

生態袋擋墻護坡技術,是在生態袋中裝入客土,再將生態袋通過聯接扣、加筋格柵等組件相互聯接,形成力學穩定的軟體邊坡,既防止土體滑坡,而根植土厚度達0.3m以上,又可讓植物生存生長。

(1)生態袋。生態袋是由聚丙烯纖維或聚酯纖維等土工合成材料制成,具有高強度,耐腐蝕,不降解,抗UV,穩固性好等特點。使用壽命70年以上,具有100%回收率。生態袋具有目標性透水不透土的過濾功能,既能防止填充物 (土壤和營養成分混合物)流失,又能實現水分在土壤中的正常交流。

圖1 排水聯結扣與生態袋

(2)排水聯結扣。聯結扣把無數個生態填充袋聯接在一起,形成穩定的三角內摩擦緊密內鎖結構。其倒鉤棘爪最大限度的將生態袋緊密相連,始終與袋體保持垂直緊貼,對構建穩固的邊坡起到了重要的作用。

(3)扎口帶。扎口帶是一種自鎖式黑色帶,具有抗紫外線及抗拉性強的特點,對保證工程安全穩定起到了不容忽視的作用。

(4)加筋格柵。加筋格柵 (土工格柵)在構筑較陡的回填土邊坡時,排水聯結扣把加筋格柵和抗紫外生態袋進行聯結,同時對外露袋體墻面進行分層反包,對工程的堅固和穩定起到重要作用。

圖2 加筋格柵

1.3 植被原則與方式

盡量采用當地的鄉土植物物種,可選用一種或多種植被方式,應盡量選用本土植物。噴播適用于大面積的綠化作業、施工迅速快捷、成本相對較低、適宜各種坡比情況,但不適宜水位變動部位和暴雨天氣;插播適用于喬、灌、花類植物,使植物層次豐富,也可構筑各色圖案。

2 在航道整治工程中的應用情況

2.1 工程概況

蘇南運河鎮江陵口段土質條件特殊,歷來是險工段,由于航運發展,船舶量急增,船舶大型化,由航線雙線發展為四線,致使陵口段預制混凝土護坡毀壞嚴重,護坡多處土體被沖刷掏空,坍塌嚴重。

重新規劃整治后,斷面結構形式采用復式斷面設計,兩級護岸采用直立式護岸和斜坡式護岸相結合,二級斜坡采用生態袋護岸,護岸全長8500延米,約25500m2。

2.2 二級生態袋護岸特點

(1)升態袋墻是一項新型引進專利應用技術,是現代生態理念,工藝新,難度較大;

(2)墻后回填土壓實要求高;土工格柵周圍土體沒有達到設計標準的壓實度,土工格柵加固效果將受到較大的影響;

(3)近乎垂直面綠化噴播施工及后期養護難度較大,二級護岸結構型式為斜坡式生態袋體墻身,墻面垂直高度3.0m,后仰角15°,近乎垂直面,植被根系保水困難,綠化噴播施工及后期養護難度較大,同時還要防止灌木根系對袋體墻身的破壞。

2.3 二級生態袋護岸施工技術方案

(1)斷面結構設計及系統構件技術參數。

二級護岸結構型式為斜坡式袋體墻身,基礎為C20現澆混凝土底板,基礎頂高程4.1m,墻身頂高程7.1m,墻面垂直高度3.0m,后仰角15°,墻面平整,近于直立,底部布設兩排PVC排水管,墻后填筑40cm寬瓜子片作為倒濾層,外露墻面為反包的網格狀玻纖土工格柵,網格尺寸為12.7mm×12.7mm。

生態袋材料為聚丙烯纖維或聚酯纖維,袋長810mm～840mm,寬420mm～440mm,厚度≥0.8mm;單位面積質量≥140g/m2;斷裂強度:縱向≥5.0kn/m,橫向≥7.0kn/m;斷裂伸長率:縱向40%～80%,橫向 40%～80%;CBR頂破強度:≥1.4kn;漲破強度:≥1.1mpPa;垂直滲透系數:≤(1.0～9.9)×(10-1～10-3)cm/s;等效孔徑 095:0.1～0.16mm;抗 UV強度(mm):70%@500hrs;材料中不含可分解芳香胺染料。

排水聯接扣材料為聚丙烯;長308mm,寬83mm,高度56mm,12個尖刺部分還設置倒鉤;平均剪力:≥360N/個。

土工格柵斷裂強度須達到50kn/m,雙向受力,且鋪設土工格柵時需進行反包,下層土工格柵與上層土工格柵搭接長度不小于150cm。

(2)主要施工工序。

場地清理、壓實→澆筑混凝土底板、設置排水溝→安裝聯接扣、生態袋→鋪設土工布、瓜子片濾層→墻后回填、壓實→鋪設土工格柵并反包→進入下一循環→安裝導水膜并鋪砌壓頂生態袋→綠化噴播→后期養護。

圖3 護岸綠化效果

3 二級護岸綠化噴播

3.1 氣候特征

本工程位于丹陽市陵口鎮,地處長江下游南岸,近幾年冬季偏暖,夏季偏熱,春季雨水多,秋季雨水少,全年日照偏少。年平均氣溫16.5℃,冬季(12～2月)平均氣溫5.9℃,最低氣溫≤0℃的日數共26天,極端最低氣溫 -4.6℃,冬季降水量153.4mm,春季降水量407mm,每年10～1月份相對干旱,在實施過程中要把握梅雨季節的時間和雨量,要充分認識此地區的最低溫度和出現的時間。

3.2 草本噴播和植物栽植布局方式

3.2.1 生態墻面液壓噴播

根據現場實際情況,對生態墻完成的施工面進行噴草綠化,施工次序為:生態墻面處理→藤本灌木點播→運料配比→墻面液壓噴播→蓋無紡布→墻體頂部進行灌木栽植→水肥管理→適當進行補植和間苗→生長季節的水肥管理及病蟲害防治等。

3.2.2 完工后養護管理

4 生態袋擋墻施工中應注意的問題

(1)對二級生態袋擋墻要重點控制好袋內填土的充盈度,確保袋內填充物壓實度≥80%。

(2)灌土時應裝到生態袋的標志處,保證裝土量均勻,重量一致 (50kg～55kg),避免袋體產生較大的變形,對摻加肥料的袋內填土應集中定點拌和灌裝;鋪設生態袋時,上下層嚴禁出現通縫,土工格柵鋪設、倒濾層設置各工序必須銜接到位。

(3)嚴格按設計要求對最下四層生態袋按8∶2的中粗砂∶土比例裝填;在鋪設土工格柵前平整壓實后方回填土,平整度誤差≤5cm;鋪設土工格柵時需進行反包,上下層土工格柵搭接≥150cm。

(4)控制好最底層生態袋安放的順直整齊并壓實,上下疊加層之間在生態袋接縫內緣1/2處按設計要求安裝排水聯結扣,在有鋪設土工格柵層時需滿排鋪設排水聯結扣,使生態袋連成一個整體,增加生態袋墻身的抗傾能力。

(5)袋體安裝時要配備好專用的整形工具,如平板木夯、鐵夯或圓木夯,整形工具必須有一定的重量,以確保整形效果,同時每個作業點要落實好固定的整形人員,對坡面、頂面,聯接側面進行整形,做到坡面平順,頂面平整 (特別是生態袋搭接處),側面生態袋咬合緊密,確保生態袋鋪砌質量和外觀整形質量。

(6)安放排水聯結扣時必須先用小圓木夯夯擊聯結扣,保證排水聯結扣尖刺完全壓入下層生態袋中,然后在安放上層生態袋時再用人工踩實,確保聯結扣尖刺完全壓入上下兩層生態袋中,保證上下生態袋聯接緊密。

(7)整形時,對生態袋必須先用人工踩實,再用木夯或鐵夯夯平、夯實;安放生態袋時必須帶線控制好坡面平順,頂面平整,每層層厚要控制均勻一致,坡面嚴禁出現前傾現象。

(8)在鋪設土工格柵時,先在其上安裝一層生態袋,然后在展開、整平土工格柵,并在中后部壓土預緊;土工格柵鋪設時,墻后填土的平整度、壓實度必須符合設計要求。

(9)倒濾層鋪設必須及時、規范,寬度必須達到40cm,倒濾層與回填土結合部位也必須壓緊、壓實。

10、按設計要求做好排水管、排水溝的設置,回填到頂時按1%坡度做好坡面排水,確保地表水和滲積水能夠及時順利排出,保證墻身袋體的穩定。

(11)按噴播工藝要求做好袋體墻面的綠化噴播工作,安排專人精心做好補播、澆水、施肥、防治病蟲害等后期養護工作的關鍵工序,確保總體綠化覆蓋率達到90%。

(12)注意收聽天氣預報,做好暴雨來臨前土方覆蓋壓實工作,覆蓋土必須做好散水坡,倒濾層必須鋪設到位。同時雨后必須及時清理排水溝槽,確保生態袋基槽排水暢通無積水,下層不得浸泡在水中,否則會嚴重影響整個袋體墻身的穩定。

(13)由于袋體墻身的柔性結構,使其在施工過程中及完工后產生不可避免的沉降與位移,特別是在夏季暴雨季節,如若袋內填土充盈度不足,壓實度不夠,則會產生較大的沉降與位移,因此在施工過程中要做好袋體墻身的沉降和位移觀測工作,一方面嚴格控制好袋內填土的充盈度和墻后回填土的壓實度,另一方面須待生態袋墻體沉降穩定后,方可進行壓頂生態袋的鋪設,同時對頂部袋體亦可進行超高安放,預留沉降量。

(14)應及時對進場的施工班組人員進行技術交底工作,確保主要工種掌握施工技術要領。

5 結束語

生態護坡技術廣泛應用于公路、鐵路、航道及江河湖泊、采石、采礦場等巖土邊坡生態防護工程,在北美已運作多年,該技術被引進后經再度研究,在北京、天津、廣東、內蒙古等16個地區推廣應用。

1 汪松年.《水邊環境建設和建設水環境》,上海水務.2000.

2 董哲仁.《生態水工學探索》,中國水利水電出版社.2007.

3 季永興等.《城市河道整治中生態型護坡結構探討》,水土保持研究.2001.

4 劉志龍.《淺談深圳市特區內城市河流生態修復》,