生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)工程技術(shù)在長江三峽三斗坪護坡工程的應用

張紹華

生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)工程技術(shù)是繼傳統(tǒng)漿砌石結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)之后，于20世紀90年代新出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)技術(shù)。這種生態(tài)新型結(jié)構(gòu)技術(shù)由無錫金利達生態(tài)科技有限公司研究開發(fā)并投入工程應用，目前已在國內(nèi)外千余項工程中得到良好使用，這些工程涉及水利、交通、市政、園林、海洋、航道、巖土等。長江三峽三斗坪護坡工程是金利達公司新型結(jié)構(gòu)技術(shù)應用于超大工程的一個成功案例。

長江三峽水電工程位于三斗坪，該工程由于規(guī)模宏大舉世矚目。三斗坪護坡工程于2005年實施，至今已有10年，隨著時間的延續(xù)，生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)工程技術(shù)的生態(tài)優(yōu)勢逐漸現(xiàn)顯。該岸坡縱向上總體呈波狀，凹凸相間，以凹形坡為主，局部平直，橫向上岸坡為折線坡或斜線中一陡坡，局部為緩坡。經(jīng)業(yè)主和設(shè)計部門反復比較，最終選定用生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)實施該護坡工程，這是金利達公司產(chǎn)品在特大型工程中的首次應用。

傳統(tǒng)護坡存在的主要問題

防潮標準低，波浪越堤破壞。長江大堤大多建于20世紀80—90年代，限于當時的建設(shè)條件，潮位資料和風速資料系列短，無堤防設(shè)計規(guī)范作依據(jù)，加上未經(jīng)嚴格設(shè)計和審批程序控制，對設(shè)計潮位未進行論證，對風浪爬高未詳細計算，尤其是對風浪爬高未采取有效措施加以限制，堤頂高程的控制一般均憑經(jīng)驗確定，致使所建海堤標準普遍偏低，一般為5年一遇～10年一遇，少數(shù)達50年一遇，遇較大風暴潮便形成波浪越堤破壞，如1998年長江大洪水，南岸地區(qū)大部分潰堤均屬該類型破壞。

工程建設(shè)質(zhì)量差。長江護堤建設(shè)時，限于當時的條件，從設(shè)計到施工，對質(zhì)量要求均不嚴。在設(shè)計上對筑堤材料和填筑質(zhì)量均未明確要求，在施工上則就近取材，采用人工挑填，未經(jīng)碾壓，部分填段采用松散的中細砂填筑，護坡采用低標號漿砌石砌筑，砂漿易受潮浪沖蝕流失形成干砌石，加上無反濾墊層。因此，因堤身松散、護坡不牢、受波浪沖刷引起堤身沙土流失而塌坡是較常見的破壞類型。

生態(tài)效果差。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)材料(包括堿化骨料) 的水化反應、炭化反應及各種添加劑(如早強劑、抗凍劑、膨脹劑等) 在水中發(fā)生反應對水質(zhì)和水環(huán)境產(chǎn)生影響，河道失去了原有的水生態(tài)環(huán)境。

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)對河道坡面采取了封閉的形式，河道中的生物和微生物失去了賴以生存的環(huán)境，河道的自凈能力遭到了破壞。同時，各種水生植物也難以在堅硬的結(jié)構(gòu)坡面上生長，各種水生動物也因此失去了生存環(huán)境而無法生存。

護坡結(jié)構(gòu)優(yōu)選

長江護岸建設(shè)主要是加固整治好原有江堤，新建護堤較少，根據(jù)長江護岸的特點和破壞類型，堤岸建設(shè)的重點是迎海面護坡加固，主要結(jié)構(gòu)有混凝土預制磚護坡、生態(tài)型護坡、現(xiàn)澆混凝土護坡、混凝土護坡，共設(shè)計了4個方案。方案一為M10漿砌C20混凝土預制磚單一護坡，其優(yōu)點為外觀效果佳、護坡受力比步級護坡小等；不足之處是造價較高、波浪爬高較大、堤頂高程較高、新舊護坡結(jié)合不牢固，并且施工難度較大、工期長，質(zhì)量不易保證。方案二為現(xiàn)澆C20混凝土單一護坡，其優(yōu)點為新舊護坡結(jié)合牢固、護坡受力較小、不易拉裂等，且施工便易，工期較短，護坡外觀較好；不足之處是波浪爬高大、堤頂高程較高、投資較大、生態(tài)效果差。方案三為現(xiàn)澆C20混凝土混合護坡，其優(yōu)點為投資省、波浪爬高小、堤頂高程低、護坡受力小、新舊護坡結(jié)合牢固、容易施工、質(zhì)量易保證等；不足之處是護坡上部需立模施工，如處理不好會影響外觀質(zhì)量。方案四為生態(tài)型護坡，其優(yōu)點為投資省、抗沖刷強、防浪性好、施工簡便、工期短、質(zhì)量易保證等，同時，該方案污染較少，生態(tài)效果好；但生態(tài)型護坡要求坡面要平整，受護坡坡比影響，對墻后填土要求較高。生態(tài)型護坡斷面詳見圖1。

經(jīng)過方案比選，生態(tài)型護坡結(jié)構(gòu)比其他結(jié)構(gòu)在投資因素、工程安全度、限制波浪爬高、工程質(zhì)量等方面均有顯著的綜合優(yōu)點。最終專家選定采用金利達生態(tài)格網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)。長江南岸三斗坪護坡采用生態(tài)型護坡后受力平順，整體受力好；護坡以上的波浪爬高區(qū)波浪作用力大幅度減小。由于采用生態(tài)型護坡方案，限制了波浪爬高，降低了堤頂高程，達到了節(jié)省投資的目的（見圖2）。通過工程實踐證明，在1∶1.5左右原有較平整的砌石護坡上采用生態(tài)型護坡，可以達到護坡和減少投資的效果。

生態(tài)格網(wǎng)護坡可布置在河道寬闊、河底坡底較緩的護坡范圍內(nèi)，也可布置在河道護岸較緩的土堤表面作為固堤之用。同時，可依自然地貌情況，在其表面種植草皮等植被，以實現(xiàn)美化水環(huán)境的需要; 在常水位以下的生態(tài)格網(wǎng)，由于填料一般為卵石或塊石，可為水中的小魚、蝦提供良好的棲息場所。此外，在寬闊的堤段，可在生態(tài)格網(wǎng)頂常水位以上修筑一條簡易人行道，非汛期時可作為人們娛樂、休閑和親水的平臺。