淺析混合生態結構防護設計

劉睿

摘要：混合生態結構防護是改善河湖健康的一種生態友好型岸坡防護形式。主要包括生態混凝土防護、預制混凝土空芯塊植草防護、生態模袋防護、加筋土護坡及擋墻、土釘植草固坡等，其結構具有良好的植物生長的能力。

關鍵詞：生態混凝土；預制混凝土空芯塊植草；生態模袋；加筋土護坡及擋墻；土釘植草固坡

1混合生態結構防護的定義

混合生態結構防護是工程結構與植物種植結構的有機結合，通過其共同作用達到固土護坡的效果，是改善河湖健康的一種生態友好型岸坡防護形式。

2混合生態結構型式

混合生態結構主要包括生態混凝土防護、預制混凝土空芯塊植草防護、生態模袋防護、加筋土護坡及擋墻、土釘植草固坡等，其結構具有良好的植物生長的能力。

2.1生態混凝土防護

生態混凝土是通過材料篩選、采用特殊工藝制造出來的多孔隙無砂混凝土，存在大量單獨或連通的孔隙，具有良好的透水、透氣和植物生長的性能。生態混凝土適用于深層穩定的邊坡上，一般用于常水位以上且生態環境要求較高的岸坡。不適宜植物生長的寒冷地區，或存在季節性冰推、冰凍的防護面上，不宜采用生態混凝土進行防護。

生態混凝土一般采用現場澆筑的方式進行防護，也可預制成生態混凝土預制塊現場鋪設防護，生態混凝土制成品具有：

1） 在工程性能方面：重度不應小于 1800kg/m3，抗壓強度不應小于 5MPa，飽和凍融循環不應小于50 次。

2） 在生態性能方面：空隙率宜為 25%～30%，人工營養基有效期不應小于 8 年，一次播種綠化年限不應小于 8 年，綠化覆蓋率不應小于 95%，成活率不宜小于 90%。

生態混凝土護坡的構造要求：

1） 當被保護土體的滲流出逸點的滲透坡降不滿足滲透穩定要求時，應設置反濾層；2） 生態混凝土護坡的堤腳和戧臺應設置基座，基礎應埋置到安全深度；坡頂應設置封頂；3） 營造生態混凝土表面植被時，可根據工程位置、綠化要求，選擇適合本地區生長的一種或幾種草籽進行混播；4） 采用生態混凝土的護坡結構應選擇適宜的防護結構營養基質。

2.2預制混凝土空芯塊植草防護

預制混凝土空芯塊植草防護多用于常水位以上，且深層穩定的邊坡上，通過根、莖、葉在地上和地下的空間分布實現其固土護坡的作用。

預制混凝土空芯塊的分類形式有多種：

1） 按開孔數量分為一塊一孔和一塊多孔；2） 按照預制塊的外形可分為普通預制塊和異型預制塊；3） 按照預制塊之間的連接方式可分為緊鋪式、聯鎖式和鉸接式；4） 按照生產方式可分為預制廠集中預制和現場預制。

預制混凝土空芯塊防護結構的構造要求：

1） 預制混凝土空芯塊的厚度不宜小于 6cm，最大邊長與厚度的比值應小于 5.0；2） 預制混凝土空芯塊開孔率，一塊一孔的不宜小于 60%，一塊多孔的不宜小于 25%；3） 當邊坡高度大于 6.0m 時應分級設置，分級處設置寬度不小于 1.0m 的馬道。風浪較大的臨水側邊坡宜設置消浪平臺、其寬度可為設計浪高的 1 倍～2 倍，且不宜小于 3.0m；4） 受水流沖刷、波浪淘刷嚴重，彎道頂沖以及易遭受冰或漂浮物撞擊作用的部位應適當加厚、加大塊體尺寸，或采取其他加固措施；5） 護坡坡頂應封頂，兩側應封邊，封頂封邊寬度不宜小于 0.5m；6） 空芯內應填充種植土，并種植適宜當地生長的植物。

2.3生態模袋防護

生態模袋亦稱生態袋，袋體無紡布由聚丙烯（PP）、聚酯纖維（PET）等高分子材料通過雙面熨燙針刺工藝而成，袋內充填混有植物種子的營養土。生態模袋適用于各種岸坡的防護。

生態模袋護坡形式根據水位、水深、邊坡的穩定性以及被保護土體的地質條件綜合分析確定，常用生態模袋護岸結構形式有：單純生態模袋護坡結構；生態模袋加筋土體護坡結構；生態模袋加筋土體擋墻防護結構。

生態模袋及其加筋防護結構一般由土工模袋、填料、筋材、連接件等材料組成，各種材料的物理力學性質要求：生態模袋材質具有耐久性；抗沖刷、耐磨損性能強；筋材具有較高的抗拉強度及延伸率；填充材料應適應植物生長，盡可能就地取材。

單純生態模袋護坡，適用于深層穩定的邊坡。生態模袋護坡厚度、自身抗滑穩定計算可參照干砌石護坡進行，護坡最小厚度不宜小于 15cm。生態模袋加筋土護坡適用于軟土地基、局部不穩定的邊坡；對地基承載力要求不高，具有較強的適應變形能力和抗震性能。

2.4加筋土護坡及擋墻

在土中加入條帶、纖維或網格等筋材構成加筋土，利用填料與拉筋之間的摩擦力來平衡墻面所承受的水平土壓力，改善土體的變形條件和提高土體的工程特性，從而達到穩定土體的目的。

加筋土結構按邊坡坡度的不同可分為加筋土擋墻和加筋土邊坡。加筋土邊坡一般是指邊坡坡度在 35°～70°之間的陡邊坡，超過 70°時，可稱加筋土擋墻。加筋土護坡及擋土墻一般由基礎、填料、在填土中布置的拉筋、拉帶和面板等部分組成。

2.5土釘植草固坡

土釘錨固常用于地下水位以上，一般與坡面格構結構聯合加固深層潛在滑裂面，格構內植草，通過植物根系固定表層坡面土體，形成綜合的生態邊坡防護體系。

土釘長度應按各層土釘受力均勻、各土釘拉力與相應土釘極限承載力的比值相近的原則確定。土釘水平間距和豎向間距宜為 1 m～2 m，當坡面高差較大、土的抗剪強度較低時，土釘間距應取小值。土釘傾角宜為 5°～20°，其夾角應根據土性和施工條件確定。

鋼筋土釘釘材宜采用 HRB400、HRB500 級鋼筋，鋼筋直徑宜為 16 mm～32 mm，成孔注漿鋼筋土釘鉆孔直徑宜為 70 mm～120 mm。鋼管土釘的外徑不宜小于 48 mm，壁厚不宜小于 3 mm，注漿孔的孔徑

宜取 5 mm～8 mm。注漿材料宜采用水泥漿或水泥砂漿，其強度不宜低于 20 MPa。錨固土釘應進行抗拔力試驗，試驗數宜為土釘總數的 1%，且不少于 3 根。

土釘植草固坡的技術要求：

1） 土釘固坡適用于坡率 1：0.2～1：1.0 之間的邊坡，當坡面高差大于 6m 時，宜布置成階梯狀，其間設置一條寬度不小于 1.5m 的馬道。2） 當土釘用于腐蝕性土質、雨水較多的邊坡，或土釘深入到地下水位以下時，應對土釘進行防銹處理。3） 當被保護土體的滲流出逸點的滲透坡降不滿足滲透穩定要求時，應設置反濾層。

3結語

綜上所述，混合生態結構防護應根據工程所在地的地形、地質、水流等條件進行布置，以滿足過流斷面、抗沖刷、岸坡穩定等功能和運用要求。設計生態防護結構時宜充分利用當地材料，并通過經濟技術比較確定。

參考文獻：

[1] GB/T 50290 土工合成材料應用技術規范.

（作者單位：河北省水利水電勘測設計研究院）