組合式生態護坡在白馬湖棄土區防護中的應用

梁 敏,劉榮華,陳 棟,林 馨

(淮安市水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 淮安 223005)

1 工程概況

白馬湖是江蘇省十大湖泊之一，位于高郵湖之北、洪澤湖之東，總面積113.4km2，分屬淮安市淮安區、洪澤區、金湖縣和揚州市寶應縣。白馬湖具有防洪、排澇、供水、旅游、航運、養殖等多種功能，對里下河地區經濟社會發展和生態環境具有重要作用。

白馬湖退圩還湖工程實施后，污染底泥大量清除，形成棄土區9處，總面積1.24萬畝，圍堰總長42.31km，均為土質圍堰，受風浪沖刷，雨淋溝眾多，水土流失嚴重，嚴重影響棄土區的安全，對已實施工程效益的發揮產生了極大的影響。因此《淮安市白馬湖生態環境保護總體方案》列入了白馬湖棄土區生態防護工程，通過對棄土區圍堰迎水面受風浪侵襲嚴重地段填筑消浪平臺，對棄土區圍堰進行生態防護，以固定圍堰形態，防止水土流失，杜絕退還湖工程清除的污染底泥滑落湖中造成二次污染，保證白馬湖水質和庫容，為白馬湖的保護與開發奠定堅實基礎。

2 方案確定

白馬湖棄土區圍堰防護工程的技術難點主要有在棄土區周圍填筑圍堰，難度大，投資高，須在淺水位施工；水位變化范圍大，變化頻率高，防護困難；不同位置風向、水流情況不同，需因地制宜；根據白馬湖生態旅游的開發定位，生態、景觀要求高。

本次圍堰防護形式選取時主要遵循以下原則：①能夠防止堤坡沖刷；②生態性突出，利于水土保持；③景觀效果良好；④能夠淺水位施工；⑤因地制宜，與周圍環境協調融合。對不同防護類型的比選見表1。

根據白馬湖棄土區位置、風力風向、淺水位施工等要求，結合白馬湖生態旅游的開發定位，白馬湖棄土區防護工程主要采用塊石土植草和拋石組合護坡、拋石和鉸接式生態磚組合護坡兩種型式。

表1 不同防護型式優缺點對比表

3 護坡設計

3.1 主要參數

(1)鉸接式生態磚護坡厚度計算

圖1 塊石土植草和拋石組合護坡設計斷面圖

圖2 拋石和鉸接式生態磚組合護坡設計斷面圖

(1)

其中

(2)

經計算，鉸接式護坡厚度D為11cm，因此厚度取12cm。

(2)拋石塊體質量

采用塊石或人工塊體作為護坡面層且斜坡邊坡系數在1.5～5.0之間時，波浪作用下單個塊石(塊體)的質量Q計算公式如下：

(3)

(3)拋石厚度

采用塊石或人工塊體作為護坡面層且斜坡邊坡系數在1.5～5.0之間時，波浪作用下單個塊石(塊體)的面層厚度t計算公式如下：

(4)

式中，t—塊石或塊體防護面層厚度，m；n—塊石或塊的層數，t/m3；c—系數，按規范表D.3.2- 2確定。

經計算，塊石單個質量Q為37.0kg，拋石厚度t為49cm，因此拋石厚度取50cm。

3.2 設計斷面

(1)塊石土植草和拋石組合護坡

塊石土植草和拋石組合護坡，適用于景觀要求較高且風浪沖刷較小的圍堰地段，結合白馬湖常水位，確定高程7.0m以下部分采用拋石護坡，保證防護和景觀效果；高程7.0～7.5m范圍的坡面采用塊石土植草護坡，厚30cm。礫石土由卵礫塊石和土按質量比1∶1混合而成，卵礫塊石粒徑為φ10～25cm，并在土料中植草。設計斷面見圖1。

(2)拋石和鉸接式生態磚組合護坡

拋石和鉸接式生態磚組合護坡適用于風浪沖刷較大的圍堰地段。高程7.0～7.5m采用15cm厚卵石；高程6.5～7.0m采用50cm厚拋石，從高程6.5m至湖底采用鉸接式生態磚護坡，做到岸坡防護和生態景觀有機結合，即解決棄土安全穩定保護，又滿足生態景觀要求。設計斷面見圖2。

3.3 施工要點

(1)鉸接式生態磚護坡施工

采用機械對坡面進行修整、清理，測量定位后，將預先根據設計要求設置好的整幅鉸接式生態磚，采用吊裝機械進行吊裝到位，必要時采用船只和水下作業人員進行配合。

(2)拋石和塊石護坡施工

①提前做好圍堰斷面和迎水側堤腳外施工范圍內的測量工作；②拋石棱體定線放樣，在水域需插設標桿，間距以50m為宜，如相鄰斷面坡比不同，應加密插設標桿，保證斷面間的平順連接；③拋石填筑應滿足《堤防工程施工規范》等技術要求，抗壓強度大于40MPa，軟化系數大于0.8，粒徑不小于0.25m，比重≥2.4t/m3。拋填石料應堅實新鮮，色澤均勻，塊重以20～40kg為宜，拋投時應大小搭配。最下層拋石粒徑應大于50cm，便于擠出河底淤泥，保持岸坡穩定；④陸域和淺水拋石，可采用自卸車輛或裝載車輛以端進法向前延伸立拋，特殊地段可采用人工拋填；⑤拋石棱體達到預定斷面后應留有適當超高，保證初步沉降穩定后，護坡能夠滿足設計要求。

4 總結與思考

岸坡防護工程是關系到河湖安全的基礎工程。近年來水利工程與生態環境相融合受到越來越多的關注和重視，生態護坡技術的應用日益廣泛，組合式生態護坡能夠根據不同情況組合不同的防護型式，揚長避短，博采眾長，是對生態護坡技術的融匯與創新。但是由于受到施工條件的限制，組合的護坡型式較少。經過白馬湖棄土區防護工程實踐證明，組合式生態護坡不僅能夠保持岸坡穩定，而且有利于水土保持和生態修復，工程治理效果明顯，對其它類似工程尤其是需要淺水位施工的岸坡防護工程，具有良好的借鑒意義，具有較大的推廣價值。