生態聯鎖式護坡技術在河道護坡工程中的應用

曹載宏

生態聯鎖式護坡技術在河道護坡工程中的應用

曹載宏

（湖南省岳陽市水利水電勘測設計院 湖南岳陽 414000）

中小河流河道整治工程中，生態理念日益深入人心，生態聯鎖式護坡作為一種生態護坡技術，是一種集護坡、生態恢復、裝飾為一體的生態建設系統，結構具有穩定性、經濟性及施工便捷等諸多優點，本文通過對生態聯鎖式護坡技術的介紹以及結合實際工程案例分析，對其應用效果進行了評價，生態聯鎖式護坡技術具有廣泛的應用價值。

河道整治 生態 聯鎖式護坡

1 引言

在1998年大洪水后，我國對黃河、長江等大江大河進行了卓有成效的加固和整治，但是我國眾多的中小河流在加固和整治工作中，片面地強調經濟發展，再加上治理理念滯后等原因，造成了當前中小河流存在河道淤積嚴重、防洪能力不足、水質污染嚴重、河道形態改變、河網水面積不斷縮小等問題。在人與自然和諧相處，生態理念日益深入人心的今天，將水生態恢復和保持融入到中小河流的綜合治理當中去，是值得深入探討的問題。

維護河流的生態環境并不是拋棄混凝土、塊石等剛性材料的使用，而是在保障河流防洪安全的前提下，適當地采取生態措施，使河流再現生態景觀。也就是說河流整治中，可以采用拋石、砌石、混凝土等剛性材料來加固堤岸，然后在其上建造由植物和土或生態護坡構成的自然、生態河岸，這樣就可以更好地保護生物棲息環境，營造出與自然、生態、和諧的景觀生態河流。

國外在河流生態護坡方面的研究比我國早。日本在河道整治中最早提出“親水”理念，針對生態護坡技術層面進行了研究，推出了植被型生態混凝土護坡技術；法國在建設城市河道時，要求地面工程盡可能建成透水性草地，河道的灘地或城市低洼地帶，開發成綠地、道路等，作為平時交通、公共娛樂場所，當發生洪水時作為應急調洪設施；德國在萊茵河的堤防整治過程中，要求工程建設與環境保護和治理緊密結合。城市附近的堤防采用活動式堤防，減少對城市景觀的影響，平時河邊沒有堤防，人們可以盡情地與河水接觸，當預報有洪水時及時安裝活動式堤防。近年來，在河道治理過程中，我國的生態護坡技術也有很大的發展，如采用袋裝混凝土、植被草、格賓護坡、生態混凝土等形式多樣的生態護坡技術，構成了水與綠結合的濱水環境。17

生態聯鎖式護坡是一種集護坡、生態恢復、裝飾為一體的生態建設系統。它是一種現在在歐洲、美國一些國家廣泛推廣的，適用于中小河流的，控制土壤免受河水侵蝕的，靠人工鋪設的，新型聯鎖式預制混凝土塊鋪面系統。生態聯鎖式護坡聯鎖的設計非常獨特：每塊聯鎖磚塊與附近的六塊磚產生超強連接作用，因此，鋪面系統在河水的沖刷下，仍然保持較高的整體穩定性。并且，隨著聯鎖塊磚的中央孔中植物的生長，不僅能夠提高護坡的耐久性和穩定性，而且起到保護河道生態環境的作用。近年來，生態聯鎖式護坡在中小河流的治理工程中得到了廣泛應用。

2 生態聯鎖式護坡技術

生態聯鎖式護坡是由預制混凝土磚塊組成的鋪面系統，每塊聯鎖式磚與附近六塊磚聯鎖鉸接，整個鋪面為柔性體，溫度變化和輕微的變形不會產生裂縫及錯位破損，耐沖刷能力較強和整體穩定性好。磚孔中可種植草本植被，美化環境。生態聯鎖式護坡操作簡單，施工快捷，與其他生態護坡技術相比工效更高，施工速度更快。

2.1 生態聯鎖式護坡磚結構特點

生態聯鎖式護坡磚是由一定比例的沙石、水泥經全自動混凝土成型機經過高速震動加壓制成，其結構形式如圖1所示：

圖1 超強連鎖的結構設計圖

對聯鎖式護坡塊：403*285*100抽樣檢測，結果詳見表1。

表1 聯鎖式護坡磚抽樣檢測性能指標

經比較，所檢結果符合：N403*285*100 C30 Q/3201un004-2004的標準。

2.2生態聯鎖式護坡施工技術

生態聯鎖式護坡施工時應按照齊備和精確的勘察資料、合理的施工進度安排、使用合格的材料、參照規范的設計按照合理的施工步驟施工。同時，施工過程中必須有施工監理跟蹤監督施工質量。其施工步驟如下：

（1）邊坡平整處理。清除樹根、雜草、垃圾等，用符合規范要求的粘土振實，平整邊坡表面，并滿足設計邊坡坡度要求；

（2）在平整過的基礎面上鋪設級配碎石或土工布；

（3）砌筑下沿趾墻。首先開挖腳槽基坑，坑底采用填充合適的材料并振平壓實，然后用毛石混凝土或混凝土將空余部分的趾墻同嵌入趾墻的生態聯鎖磚塊一起澆筑，填充密實；

（4）生態聯鎖磚鋪設。首先從護坡下邊沿聯鎖鋪設三行護坡磚，聯鎖塊磚長邊與水流的方向相反，護坡下邊沿第一行聯鎖磚的一半嵌入趾墻中，用毛石或混凝土趾墻相澆筑錨固，第二行塊磚的下邊沿與趾墻面相交，然后從左（或右）下角平鋪，其他護坡磚方向與趾墻平行，不得垂直趾墻方向鋪設，防止產生累積誤差；

（5）將聯鎖磚鋪設至上沿擋墻（護肩）內，砌筑上沿擋墻（護肩），使上沿聯鎖磚與上沿擋墻（護肩）相錨固；

（6）用干砂、碎石或土填充磚孔和接縫；如需形成轉角或直邊，可用無齒鋸切割護坡磚以得到相應的規格和角度；

（7）檢查坡面平整度，對不符合的設計標準的局部地區進行再處理，直至達到設計標準。

3 采用生態聯鎖式護坡技術的應用案例

3.1 工程概況

某河道整治工程穿過城鎮，屬于湘江水系，干流全長34km，流域面積222km2，，河道比降1.1‰。根據當地氣象站資料統計：多年平均降水量1367.2mm；多年平均蒸發量1361mm；多年平均氣溫為17.0℃，極端最高氣溫39.7℃（1961年7月23日），極端最低氣溫-13.4℃（1977年1月30日）；多年平均相對濕度81%；多年平均風速1.2m/s，最大風速15.7m/s（1979年4月12日），風向：NNW。 經水文計算推求河道的最大流速為3.0m/s。

工程區地震基本烈度為Ⅵ度，場地為第四系地層所覆蓋，未見斷裂構造。

本河段防洪保安主要為沿流域農村居民生命財產保護及農田保護，結合該河流域遠景規劃，確定本河道堤防工程設計防洪標準洪水重現期為10年。根據《防洪標準》（GB50201-94）和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）、堤防工程設計規范（GB50286-98），確定該堤防工程等別為Ⅴ等，其主要建筑物級別為5級，次要建筑物級別為5級，臨時性建筑物為5級。

主要項目為兩岸堤防整治1.8 km，本次設計擬采用生態聯鎖式護坡的設計形式，對河岸防護處理并進行綠化、美化，同時改造穿堤建筑物和建設配套設施。

3.2 護岸工程護坡型式

河岸的兩側護坡采用坡比為：1:2.0的生態聯鎖式護坡，護至設計水位以上0.5m，護肩為0.5m×0.3 m （寬×高）C15混凝土結構，腳槽為：0.8m×1.0 m （寬×高）C15混凝土結構。

3.3 護岸工程結構設計

（1）河岸穩定復核

根據《河道整治設計規范》（GB50707-2011）附錄B防護工程計算：

式中：K——坡式防護工程整體穩定安全系數；

f1——護坡與土坡的摩擦系數；

p——基礎土的內摩擦角(度)；

見郝桂芹面露疑惑,林小敏并不忙著解釋,而是話鋒一轉,夸起盧一平了。林小敏先夸盧一平的,是盧主席才學好。單位的人論學問,沒人比得上盧主席。林小敏再夸盧一平的,是盧主席心腸好。單位的人我都品了,講熱心腸,講幫助人關心人,盧主席是頭一份。

c——基礎土的凝聚力(kN／m3)；

t——滑動深度(m)；

W1——護坡體重量(kN)；

W2——基礎滑動體重量(kN)；W3——基礎滑動體重量(kN)。

由上述計算可知，滑動安全系數為：1.407。根據《河道整治設計規范》（GB50707-2011）8.2.5防護工程穩定安全系數為：1.25，故河岸采用1:2.0的坡比是穩定的，滿足規范的要求。

（2）聯鎖式護坡磚厚度設計

根據 K.W.Pilarczyk的《護岸的設計》護岸的裹護體的所需厚度，在已知水流的速度前提下，可以利用以下公式進行計算：

式中：

u

D——連鎖護坡磚的厚度(m)；cr ——平均流速；

φ——穩定參數；

C——臨界防護參數；

KT——紊流系數，取 1.0；

Kh——深度系數，取 1.0；

KS——邊坡系數。

根據上述公式當水流流速為3.0m/s時，如果采用聯鎖式護坡厚度達到 85mm，聯鎖式護坡磚的規格為：N403*285*100滿足要求。

4 應用效果評價（1）生態聯鎖式護坡特有的生態性能滿足水土保持的功能。聯鎖式護坡磚的開孔使它透水、透氣性較強，能夠使河水滲入岸坡及岸坡水排出坡面，保證地下水的正常補給和岸坡水的排出；河岸、護岸仍可以生長草本植物，具有凈水功能的微生物、魚類、植物和其它水生生物仍可生存，提高了河水的自凈能力，此外，兩岸采用聯鎖護坡磚護岸，磚孔中生長的植物作為過濾屏障，對防止岸坡頂的水土流失、垃圾及有害水體在地表徑流作用下直接進入河道，起到一定的凈化與阻礙作用，降低對河水的污染，同時，植物的根系深人土層對坡面結構也起到一定的加固作用。

（2）生態聯鎖式護坡施工簡單快捷。護坡磚不需要水泥砂漿勾縫和機械設備，只是簡單的聯鎖，直接鋪裝，施工快捷，普通工人經簡單的培訓就能操作，使人工費用降低，工期縮短。

（3）本工程采用生態聯鎖式護坡技術，與傳統的混凝土預制塊或漿砌石技術相比，由于土工布的使用代替了傳統工程中的的砂、石料反濾層，使整個襯砌結構上有了創新，坡面反濾材料得到簡化，成本降低，經粗略估算工程造價節省了10%-20%。

（4）生態聯鎖式護坡施工完后即可發揮效益，避免了混凝土及砌石結構需要一定養護期工程發揮效益延時的問題。

5 結論

水利工程建設與生態環境的融合越來越多的受到人們的重視和關注，生態護坡是融現代水利工程學、生物科學、生態學、環境科學、美學等學科于一體的水利工程措施，它有助于河流保持生物多樣性和改善水質，以及提供給人們一個見水，近水，親水的美好生存環境。因此，生態護坡是現代中小河流治理的發展新趨勢，是水利建設發展到一種相對高級形態的必然結果。生態聯鎖式護坡技術是生態護坡的一種新技術，其生態性能良好、施工簡單快捷、造價低等良好的性能使其在中小河流整治、溢洪道、防洪等工程及城市河道護坡改造等工程中必將得到廣泛的應用。

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10.3969/j.issn.1672-2469.2014.01.017

TV87

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1672-2469（2014）01-0051-03

曹載宏 （1968年—），男，高級工程師。