喬坨子砂堤堤防生物防護工程設計分析

李世丹

(遼寧江河水利水電工程建設監理有限公司，沈陽110003)

1 概 述

喬坨子砂堤段位于太子河右岸遼陽縣唐馬寨鎮境內，堤防等級為Ⅱ級，防洪標準為50 a一遇。防滲處理總長度1 500 m，斷面樁號T 右17:0 +850 ～T右18:0 +750。

該險工段勘察由遼陽縣水利局委托，遼寧省水利水電勘測設計研究院于2009年3月完成。

喬坨子段堤身主要由粉質黏土組成，局部含有細砂層。堤基由粉質黏土、細砂組成。黏性土為微透水，細砂層為強透水。迎水坡壩炕前沙丘、溝壑較多，堤防兩側均有筑堤取土留下的水坑，地下水連通，極易形成滲透通道，產生滲透破壞。為從根本上消除滲透破壞隱患。需要采取工程處理措施。

該工程基礎防滲設計采用在迎水坡堤腳進行垂直鋪塑的防滲處理方案，選用0.50 mm厚度的LDPE土工膜作為防滲材料，防滲深度8m。防滲帷幕體設在堤防迎水坡堤腳內側［1］。坡面防滲采用在迎水坡坡面上鋪設400 g/m2的復合土工膜，復合土工膜下臥0.80 m。

該工程基礎防滲和坡面防滲施工計劃于2009年5月下旬開始施工，2009年6月末完工，計劃工期40 d。本次設計概算依據遼發改發［2005］1114 號文及遼發改農經［2007］71 號文的有關規定執行。

工程總防滲長度1500m;垂直鋪塑工程量12 000 m2;坡面防滲長度525 m，鋪設復合土工膜工程量10 500 m2;平臺開挖土方量6 510 m3;坡面開挖土方量6 820 m3;坡面生物防護12 075 m2;堤炕毀樹686 棵。工程總投資227.12 萬元。

2 坡面防滲設計

根據地質勘探資料顯示，T 右18:0 +500 剖面堤身有1.9 m厚的細砂層，考慮到本段堤防的安全，所以，此堤段坡面應采取防護措施。在樁號T 右18:0+250 ～T 右18:0 +750 采取堤坡復合土工膜防護措施，防護長度為500 m［2］。

采用機織模袋混凝土護坡、混凝土面板護坡不利于生態平衡，破壞生態環境，投資大，施工費用高。黏土鋪蓋需征占土地，運距遠，費用高。因此，該段堤防堤坡防滲采用復合土工膜的防滲技術，不僅提高了坡面抗滲能力，同時工程造價較其他方案均低，對環境的污染又小［3－5］。采取復合土工膜下臥0.8 m的方式。

2.1 坡面復合土工膜防滲設計

根據喬坨子段砂堤防滲工程的實際情況，堤坡采用復合土工膜進行防滲，將復合土工膜下臥80 cm進行防滲。坡面防滲材料根據以往工程實踐經驗選用規格為400 g/m2的復合土工膜，兩布一膜。

2.2 堤防整體穩定分析

唐馬寨鎮喬坨子砂堤段堤防已經修筑了多年，堤體沉降變形已經趨于穩定，堤防修筑時，完全按照設計斷面進行施工，整體穩定計算已滿足設計要求。

3 堤防生物防護工程設計

3.1 生物防護的必要性

喬坨子段堤防基礎土工膜防滲和坡面復合土工膜防滲工程施工完成后，坡面原有的植被全部被破壞，表土完全裸露，容易遭受侵蝕，所以在該段坡面上要進行生物防護。

綜合考慮該地區的自然條件，并根據遼寧省堤防生物防護的實際工程經驗，按照耐貧瘠、耐干旱、耐鹽堿性、耐寒、抗風沙性強、水土保持性強和管理粗放的物種選擇原則，選擇具有良好抗逆性的防風固沙灌木類防護生物紫穗槐［6－8］。

3.2 防護生物物種選擇

1)沙打旺，多年生草本，豆類黃芪屬植物，高20～50 cm，根粗壯，暗褐色。

莖外傾或直立，被疏毛或近無毛，有條棱。托葉三角形，漸尖，基部結合或分離，膜質或草質，長3 ～5 mm;小葉4 ～15 對，矩圓形、橢圓形或卵狀橢圓形，長6 ～25 mm，寬4 ～10 mm，兩端鈍圓，表面無毛或近無毛，背面疏被丁字毛。

總花梗比葉長或近相等;花序圓筒狀，具多數花，密集，苞片披針形至三角形膜質。莒萼筒鐘形，花冠藍紫色或紫色，旗瓣倒卵狀匙形。

分布于我國東北、華北和西北地區。生長于河灘、潮濕地、鹽漬化沙地、黃土高原。具有抗寒、耐旱、耐瘠的特點，適應性強，生長旺盛［9］。

2)紫穗槐，又名棉槐，為豆科、紫穗槐屬落葉灌木。

叢生狀，株高1.5 ～4 m，樹皮暗灰色，平滑，小枝嫩時被短毛，老枝則光滑無毛。單數羽狀復葉互生，小葉11—25 枚，卵圓形或橢圓形，兩面均被白色柔毛，葉肉散生腺點。

穗狀花序紫色。莢果彎曲，棕黑色有瘤狀腺點。花期5月，9月果熟。

紫穗槐喜光喜濕。耐干旱，耐瘠薄，耐堿性土，耐寒，也耐陰，是抗性較強的植物。耐修剪，管理粗放，可以通過控制株高來增加萌生枝和擴大覆蓋面積。紫穗槐根系發達，枝葉茂盛，適應性強，又耐水濕，是極好的地被和護坡樹種［10］。

可用它固沙、防風，作為開荒的先鋒樹。近年來經過多方面調查，它是鹽堿地的覆蓋植物，具有根瘤菌，可改良土壤。

3.3 生物防護設計

在迎水坡的坡面按1.5 m ×1.5 m建植紫穗槐，每穴建植兩株。當雨水降落到灌木時，雨滴的勢能就會被削減，不致在坡面上濺起，使土粒不隨徑流而流失。

此種防護方式為非工程的柔性防護措施，以人工治理與自然恢復相結合的原則，前期建植維護，后期結合自然恢復［11］。

3.4 坡面生物防護

基礎防滲和坡面防滲工程施工完成后，為保證坡面的土質不被風力及雨水侵蝕沖刷破壞，防止水土流失再度形成雨淋溝壑，應采用人工治理與自然恢復相結合的原則，坡面應根據當地氣候特點建植草本和灌木。

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