復式緩坡斷面坡式護岸襯砌方案比選

王思瑞，印錫平，杜榮波，夏新波，梁鑫

（1.中電建路橋集團有限公司，北京 100160；2.中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710024）

0 引言

傳統護坡技術大多采用干砌石、預制混凝土塊及現澆混凝土等剛性結構[1]，這種剛性護坡結構雖然能夠保證堤岸的穩定性，但阻止了河道水體與自然界的物質交換，對河流水質、生態治理及周圍環境都會產生不利的影響[2～4]。隨著我國生態文明建設的步伐越來越快，傳統的護坡技術已無法滿足生態發展的需要，生態護坡逐漸成為現在和未來護坡形式的發展趨勢及要求[5～6]，將植物與其他工程材料有機結合，形成具備防洪功能、生態功能、景觀功能為一體的多功能防護系統[6～7]。

本文以太平河綜合生態治理為背景，分析對比了聯鎖式混凝土預制塊、賓格石籠覆土襯砌、賓格石籠+節能（PET）土工固袋內填土料襯砌及PCA蜂巢約束系統襯砌四種不同的襯砌方案，通過對其施工工藝及優缺點的分析，希望能夠為同類工程坡式護岸襯砌方案的選擇提供一定的參考。

1 工程概況

太平河位于西安市西部，皂河的一級支流，自高新區市政箱涵出水口至入皂河口，為西安市城市排水系統中皂河排水系統的重要組成部分。太平河改造總長度為23.84km，項目整體包含水利工程、水生態工程及水質提升工程，重點打造一條水清、岸綠、景美的城中河，打造構筑“城市生態長廊”，創造“水、林、城”于一體的特色風景線。按照生態自然、經濟適用、滿足城市發展等要求，結合新建液壓壩蓄水范圍、高程以及現在河堤兩側的現有道路和建筑的不同情況，共劃分四種斷面形式，分別為非蓄水區緩坡梯形斷面、復式緩坡斷面、復式直墻斷面、復式直墻緩坡斷面，不同的斷面形式采用不同的護坡方案。

2 方案比選

根據分析計算，設計洪水情況下斷面平均流速一般為0.96 m/s～4.31m/s，超過了堤身材料的允許沖刷流速，因此必須對堤防進行砌護處理，以減輕水流對堤身的淘刷破壞，確保堤防的安全。為滿足海綿城市的設計理念，本文提出了四種襯砌方案，分別進行比選，從生態環保、柔性治水、綠色抗沖等多方面綜合選用合適的防沖襯砌方案，以滿足河道過洪要求。

2.1 聯鎖式混凝土預制塊襯砌

圖1 某工程聯鎖式預制混凝土塊護坡實例

聯鎖式混凝土預制塊襯砌是由一組尺寸、形狀和重量一致的預制混凝土塊組裝成的護坡形式。該方案采用廠制聯鎖式C20混凝土預制塊進行襯砌，厚度為10cm，預制塊之間通過鎖扣連接形成整體，預制塊底部鋪設一層300g/cm2土工布進行反濾，預制塊中的預留孔內可在回填素土后種植綠化。

2.2 賓格石籠覆土襯砌

賓格石籠覆土襯砌是以格賓石籠為基礎，鋪設整齊后在賓格石籠表面覆土植草的一種生態護坡技術，該方案采用30cm厚的格賓石籠（內填70mm～150mm石料）進行襯砌，底部鋪設一層300g/m2土工布進行反濾，頂部鋪設0.3m厚素土進行綠化。賓格石籠網是由抗腐蝕、高強度、有一定延展性的低碳鐵絲包裹PVC材料編制而成的鐵絲籠，具有結構穩定、抗變形能力強、延展性高、透水性強、施工速度快、可固結水土等特點，在滿足防洪護坡等基本功能的同時，可以與其他植物材料相結合，使河道水流能夠與其他基質有效接觸，有利于生態恢復。

2.3 格賓石籠+節能（PET）土工固袋

圖3 某工程賓格石籠覆土襯砌實例

圖4 賓格石籠覆土襯砌做法示意圖

該方案將賓格石籠與土工固袋有效結合，在30cm厚的格賓石籠內裝節能PET（即聚對苯二甲酸乙二醇酯）土工固袋，袋內回填現場開挖土料，石籠底部鋪設一層300g/m2土工布進行反濾，頂部鋪設0.2m厚素土進行綠化。本方案用土工固袋代替格賓籠中的石料，解決了格賓石籠局部破損造成籠內石材滑落影響按坡穩定的問題，可有效提高施工安全性及支護穩定性。

2.4 PCA蜂巢約束系統襯砌

PCA蜂巢約束系統由20cm厚PCA（聚酯/聚酰胺納米纖維分散于乙烯基質內形成的高分子材料）土工格室、連接件、錨桿、限位帽、回填土料等共同組成，形成整體防沖結構，土工格室內填種植土，底部鋪設一層300g/m2土工布進行反濾。其中，土工格室是該系統的核心元件，用于約束和固定坡面淺層土體從而形成防護結構層，同時可以起到一定的排水作用。鋪設于格室底部的土工布具有良好的導水性和表面附著力，可以在排水的同時截留固體顆粒。限位帽與錨桿配合將格室固定于坡面土體中，以防止巢室發生位移。

圖5 PCA蜂巢約束系統襯砌實例

圖6 PCA蜂巢約束系統襯砌做法示意圖

2.5 方案比選

以上四種襯砌方案的技術經濟比較成果如表1所示。

襯砌方案對比分析表 表1

3 應用實例

經綜合分析，并結合本工程設計洪水流速情況，同時為保證生態河岸多樣性，本次工程確定迎水坡襯砌方案采用賓格石籠覆土襯砌和PCA蜂巢約束系統襯砌。在復式緩坡斷面，下部緩坡采用賓格石籠覆土襯砌，上部緩坡采用蜂巢約束系統襯砌。

3.1 施工工藝

3.1.1 PCA蜂巢約束系統襯砌

其施工程序：測量施工放樣→清坡清基、護腳齒槽開挖→護坡粘土防滲層回填→土工布鋪設→護腳混凝土→護坡PCA蜂巢格室鋪設。

①測量施工放樣

開挖施工前需進行測量放樣，標示出開挖邊線和位置，并用白灰或木樁標示出開挖邊線。開挖面展開后，測量放樣建基面標高，采用標桿標示，清坡修坡開挖利用坡度尺隨時控制邊坡坡度，有效控制坡面平整度，坡底坡腳線平行河道軸線，盡量順直。

②清坡清基

待測量放樣標示出開挖區域后，進行護坡覆蓋層清基土方開挖，覆蓋層開挖采用人工清理開挖區域內的雜草雜物，清理范圍延伸至開挖線外側至少0.5m的距離。然后進行30cm厚的清基土方開挖，清基土方開挖采用挖掘機配合人工進行，清基土方的有用土料堆置到臨時堆放區集中堆放。雜草、垃圾、表層不合格土等采用人工配合推土機清理推至開挖區外，并由ZL50型裝載機裝車，20t自卸汽車運至棄渣場。

③護坡粘土防滲層回填

采用推土機、挖掘機等進行填筑，以“薄填、慢駛、多次”的原則由里向外碾壓，碾輪路線需重合搭接，填方邊緣壓實不到之處采用人工蛙式夯實，每壓實一層后，用羊足碾等機械進行表面拉毛，以利于結合，分層檢查結果合格后方可進行下步施工。

④蜂巢格室鋪設

本工程采用的PCA蜂巢格室厚度20cm。

a.PCA蜂巢格室鋪設流程：安裝巢室組塊→放置填料→綠化種植。

b.安裝巢室組塊

由坡頂到坡腳的施工順序，預先確定好單片巢室的鋪設中心線位置再行施工。使用長800mm的螺紋錨釬固定展開的巢室組塊四周及指定部位，錨釬通過限制帽固定在巢室壁上，錨釬長度可根據現場墊層情況而加長。將巢室塊順坡向下拉展到指定長度，相鄰兩塊側邊搭接部位用專用的連鍵通過巢室槽孔連接。

c.放置填料

當全部錨固工作完成后，人工配合挖掘機按照從坡頂到坡底的順序放置填料，填料放置要均勻且超出巢室5cm，以便表面加固填充壓實，壓實不可過度。

d.綠化種植

根據后續綠化設計對格室進行綠化施工。

3.1.2 賓格石籠覆土襯砌

施工流程：邊坡整形→反濾層鋪設→賓格石籠下籠、填料、封蓋→覆土→鋪草皮→養護。賓格石籠必須是國家認證的合格產品，并出具產品合格證明。格賓石籠鋪設前，先將基面夯實并人工平整。選用質地堅硬的大塊石料和河卵石為填料，石料規格應不小于15cm，不得使用風化石或尖角石料。

石料裝砌完后，經檢查合格方可進行覆蓋并用賓格綁扎，綁扎間距為30cm，使裝好石籠的格賓網緊密地裹在石料上，綁扎絲的斷頭應向下插入格賓石籠的填石中，嚴禁向上露出過長。

3.2 應用效果分析

堤岸防護作為太平河生態綜合整治項目中一項重要的工程，具有良好的社會效益、生態環境效益和顯著的經濟效益，為加快區域經濟發展、全面提高城市綜合實力、增強活力創造了良好的發展環境。

4 結論

本文從原材料來源及壽命、施工難易程度、抗沖能力、綠化效果及造價等四個方面，對比分析了聯鎖式預制混凝土塊襯砌、賓格石籠覆土襯砌、賓格石籠+PET土工固袋及PCA蜂巢約束系統襯砌等四種坡式護岸襯砌方案。經綜合分析并結合本工程設計洪水流速情況，同時為保證生態河岸多樣性，本次工程確定迎水坡襯砌方案采用賓格石籠覆土襯砌和PCA蜂巢約束系統襯砌，在實際應用過程中賓格石籠與蜂巢約束系統共同作用，固土保濕，既滿足了防洪抗沖等硬性防護要求，又促進了太平河水域的生態恢復，達到了預期的效果。