河道格賓生態護岸結構選擇方案設計與質量控制研究

趙慶營

(遼寧省海城市水利事務服務中心，遼寧 海城 114200)

由于特殊的氣候環境和地理條件，北方地區河道護岸易受水流沖刷破壞、水流結冰壓力作用、護岸材料凍脹和流冰撞擊等因素影響[1]。針對以上問題，必須選用更加優質的材料構建河道護岸，以確保河道護岸的長效穩定，多孔生態型護岸因具有較強的滲透性能夠有效解決此類問題。近年來，一種新興的生態網絡格賓護岸在水土保持、水利工程、交通航運等領域中的應用日趨廣泛[2]。為了有效解決傳統的河道護岸穩定性較差及其質量控制、結構設計問題，本文結合水工構筑物運行特點以及遼寧地區實際情況，提出適用性較強的格賓生態護岸質量控制及其方案設計方法，為促進水生態文明建設和加強生態環境保護提供科學指導。

1 格賓生態護岸結構設計

1.1 結構優選

結合區域河道實際情況和北方地區相關研究資料，在確定護岸結構的基礎上合理選擇格格賓生態護岸結構形式[3-5]。目前，河道治理工程中比較常用的格賓產品結構類型，如表1。

表1 格賓護岸類型

受冬天寒冷氣候的影響，在我國北方氣候寒冷地區傳統混凝土結構具有較差的適用性，寒冬氣候很容易使得岸基發生變形。因此，格賓生態護岸設計要結合表1中不同結構類型的應用情況及北方地區特點，充分考慮河道整治要求合理的選擇結構形式。

一般地，我國北方地區具有豐富的石料資源，將石塊填裝至格賓網箱內，能夠確保寒冷冬季條件下生態護岸的功能作用[5]。此外，柔性多孔的格賓網箱結構，可以確保河岸空隙土壤的生態循環以及冬季水體結冰時較強的變形適應性，能夠承受較大的變形而保持整體穩定，如圖1。格賓石籠護岸的滲透性良好，可以有效減少流體靜力造成的破壞，并且運輸過程中可折疊起來節約運輸費用，運往施工現場裝配且無需特殊技術，施工比較簡便；同時，格賓石籠網箱結構可抵抗惡劣氣候影響、抵御自然破壞能力及耐腐蝕性極強，網箱與石頭間存在的淤泥有利于植物生長，能夠有機融合周邊的環境，但實際工程中對裝填的石料有粒徑要求。

本文采用網箱與雙絞結構設計格賓網箱，并將網線增設覆蓋于網箱邊緣以確保網箱結構整體的牢固性。根據以上要求和區域氣候特點，合理確定護岸結構類型、格賓網箱單元以及護岸形式。

圖1 格賓網箱護岸結構

1.2 形式設計

以設定的格賓護岸結構為基礎合理選擇生態護岸形式，在選擇生態護岸形式時應比較各護岸形式的成本，如表2。

表2 格賓網箱護岸成本分析

通過對比斜坡、擋墻、干砌、加筋生態等護岸成本，結合北方地區實際情況和格賓網箱結構最終確定斜坡式護岸形式。格賓網格斜坡護岸不僅能夠節約建筑成本，而且可有效解決嚴寒地區氣候條件引起的護岸破壞問題，不易產生斷裂、跨塌破壞，耐久性好、對基礎要求和施工技術要求不高，在上、中、下游河道中具有較廣的適用性。因此，可結合以上選擇的結構形式合理設計護岸類型，將其應用于遼寧地區河道治理以完成格賓生態護岸工程建設，如圖2。

圖2 格賓護岸結構形式

2 格賓生態護岸質量控制

根據北方地區寒冷氣候特點和以上選擇的格賓護岸結構形式，為確保格賓生態護岸防護質量科學設計河道護岸質量控制方法，具體如下。

2.1 護岸穩定系數設定

護岸施工建設過程中設定統一的尺寸以控制整體施工質量，河岸基礎受格賓護岸作用易發生傾斜與相對滑動的現象。為確保格賓護岸質量以原有抗傾倒、抗滑移安全系數為基礎，結合區域實際情況合理設定穩定系數。

設∑A、∑B為垂直于河道水平面的作用力和全部作用于護岸基地的作用力，M1、M2為護岸厚度與坡角厚，H、N為護岸整體高度和護岸基礎體積，C為河道與護岸之間的摩擦力，可利用下式確定抗滑安全系數，即：

S=C∑A/∑B

(1)

(2)

式中：?為岸坡傾角；設∑C、∑D為基底前趾傾覆力矩和基底傾覆力矩，L、V為護岸寬度和抗傾安全系數，則利用下式可確定V值，即：

V=∑C/∑D

(3)

(4)

結合以上公式計算結果實現對格賓生態護岸穩定性的空時，并考慮北方地區河道情況以保證生態護岸的整體質量。

2.2 材料質量控制設計

在合理運算與統一設定穩定性系數的基礎上，生態護岸質量控制還應考慮建筑材料的控制。材料控制作為河道整治工程的物資基礎，其質量狀況在很大程度上決定了護岸工程效應的發揮。因此，必須從源頭上嚴格把控原材料質量，結合工程實踐經驗將材料質量設定成7個控制環節，如圖3。

圖3 原材料質量控制

在與工程師及時溝通的情況下方可采購大宗的建筑材料，并盡可能一次性訂貨購入以防出現分批采購質量不一的情況。對于材料的搬運與儲存應按照不同的類別存放，并保證建筑材料來源可追溯及其質量。嚴格檢驗施工設備與現場材料狀況，確保河道治理工程所用材料能夠達到工程標準要求，貫徹落實限額制度保證材料手續齊全。最后，在材料使用時要實行跟蹤處理，回收剩余的材料以防出現二次污染，并進一步對材料質量造成不利影響。

2.3 統一施工管理

通過設定穩定性系數以及合理選擇護岸材料，為更加有效地控制護岸質量還需統一管理施工過程。

遵循“先主體、后部分”的原則完成工程建設任務，保證整個建設過程的緊湊連續。通過對工程質量的嚴格控制確保按照工藝要求完成每一項施工。正式開工前，要嚴格審批施工方案，對所存在的問題進行及時的修改完善。施工方案的編制應符合規范要求，并以若干單位細化各項施工方法，對于關鍵部位要保證施工方法的具體、詳細。

科學設計格賓生態護岸施工管理方法，施工過程中最大程度的推廣應用新工藝、新材料、新技術。在保證施工效果的情況下盡量減少投資成本，確保護按工程進度、質量目標的實現，結合以上設計完成河道護岸質量控制。

3 實證分析

為保證質量控制方法的科學性以及格賓護岸結構選擇的適用性，通過對比實驗分析了原有護岸質量控制方法與文中所述設計方法的有效性，并進一步探究了實際工程中生態護岸的位移情況及其整體穩定性。

3.1 實驗準備

本文參照遼寧地區河道護岸以確保對比實驗的有效性，格賓生態護岸施工過程中預埋設12處觀測點，并觀測一段時間后護岸的位移情況。河道左、右岸分別選用文中設計和原有的護岸質量控制方法，以3個月作為實驗時長，定期觀測并準確紀錄護岸的相對垂直位移。

表3 垂直位移觀測結果

3.2 結果分析

本文設計和原有質量控制方法下格賓生態護岸的垂直位移觀測值，如表3。從表3可知，實驗期間內格賓生態護岸的位移距離逐漸平緩。進一步對比分析可知，與原有方法相比本文設計的質量控制方法具有較小的垂直位移距離。采用文中所述方法對格賓生態護岸進行質量控制，施工結束后的護岸位置與格賓生態護岸初始位置比較接近，而與原有控制方法的差距較大。因此，原有方法的質量控制能力較差，其施工要求符合規范要求但控制效果明顯低于文中所述方法。研究表明，本文設計的質量控制方法具有更加穩定的護岸結構，在北方地區河道治理中格賓生態護岸質量控制方法以及選擇的結構形式具有廣泛適用性。

4 結語

隨著工程技術的不斷發展以及材料科學研究的深入，因存在不利于生態保護、維修費用沉重、使用壽命較短等缺點硬岸護岸技術正逐漸退出歷史舞臺。對于我國北方地區的護岸結構設計，必須符合經濟合理、技術先進、施工簡單可行等要求。通過科學設計質量控制方法以及合理選擇格賓結構方法，能夠保證北方地區河道治理中格賓生態護岸的應用，為后續工程技術發展以及水生態文明建設提供技術支持。