淺析淮干王臨段工程防護一體化型式生態護坡設計

王長明 李 輝 王慧玲 沙 涵

（中水淮河規劃設計研究有限公司 合肥 230601）

1 概述

1.1 河道概況

淮河中游洪河口（王家壩）至洪澤湖出口（中渡）段，長490km，地面落差16m，中渡以上流域面積15.80萬km2，其中洪河口至中渡區間集水面積12.76 萬 km2。

王臨段位于淮河中游的前端，全長110.98km，北岸有洪汝河等支流匯入，南岸有白露河、史灌河等支流匯入。淮河王家壩至南照集段為分汊河道，南側為淮河干流北側為濛河分洪道，兩汊之間為濛洼蓄洪區；北支濛河分洪道有洪河分洪道和谷河等入匯，南支在三河尖有史河入匯；南照集至臨淮崗上引河口段僅有潤河等流域面積較小的支流入匯，在河道左側分布有南潤段和邱家湖2處行洪區，河道右側有臨王段一般堤防保護區和城西湖蓄洪區。

1.2 工程現狀

濛河分洪道全長54.12km（中泓長），主要承泄淮河和大洪河部分來水，以及洪河分洪道、谷河和陶孜河全部來水。為方便莊臺居民出行及汛期搶險，在濛河分洪道右側堤防修建濛洼防汛搶險通道，通道起始點位于王家壩濛洼大橋下游（堤防樁號2+126），終點曹臺閘（堤防樁號43+663），全長41.58km。

根據現場調查，現狀濛河分洪道右堤姑嫂廟排灌站段、木郢莊臺段、段臺莊臺段、安臺莊臺段、曹臺莊臺段、曹臺排澇站段迎河側坡面有護坡。

2 護坡概述

在河道治理工程中，護坡是為防止洪水沖刷及風浪拍擊對邊坡或岸坡的破壞，在河道兩岸坡面上所做的各種防止沖刷破壞鋪砌栽植等設施的統稱。

傳統的護坡形式通常采用硬性材料（如水泥、石料、混凝土等）作為主要建筑材料。這類護坡雖然堅固耐用、工序簡單、適應性高，但在一定程度上削弱了河道的景觀性、破壞了河道的生態性。

生態護坡主要由植物、植生土壤、石料、混凝土等材料組成的護坡系統，在材料使用上兼顧防護性和生態性能，是一種集工程力學、生態學等于一體的岸坡保護技術。生態護坡大致可以分為自然材料生態護坡（植草護坡、木樁植被復合護坡、厚層基材噴薄技術）、金屬材料生態護坡（生態石籠網結構護坡、金屬絲網箱護坡）、混凝土材料生態護坡（預制混凝土連鎖塊體結構、水泥生態種植基技術、植被型生態混凝土護坡、土壤固化劑技術）、土工材料生態護坡（生態袋護岸、土工格室生態護岸、三維植被網護坡技術）、生態護坡新技術（特拉錨墊生態修復、蜂巢格室約束系統生態護坡、“雷諾護墊+高性能基材層”護坡）等。生態護坡與傳統硬質護坡相比，具有更好的生態性、雨水涵養性、親民性，對河道原有的生態環境影響小，且能夠增加綠化面積，提升區域的生態性和經濟性。不同護坡形式優缺點及適用范圍對比見表1。

表1 護坡形式優缺點及適用范圍表

3 水位分析

通過對1972年非汛期洪水（約5年一遇）調洪演算，推薦蓄水方案淮干沿程最高水位淮濱為26.89m、王家壩為24.92m、史河口為23.62m、潤河集為23.39m，本次護坡工程范圍內非汛期5年一遇水位約24.5m。

統計王家壩1952—2020年共69年、潤河集1951—2018年共68年的站點水位出現天數和持續時間見表2。

根據國內相關研究和三峽庫區消落帶狗牙根復生恢復相關觀測資料，狗牙根具有較強的耐水淹脅迫能力，且具有全淹沒后繼續恢復生長的能力。

根據表2可知，王家壩站點27m水位出現的平均天數為13天，最大連續天數8天，潤河集26m平均出現天數14天，平均最大連續天數11天，王家壩27m和潤河集26m平均最大連續天數均在10天左右，有利于狗牙根在淹沒后復生，本次護坡范圍位于王家壩和潤河集之間，取兩者水位平均值較為合適，因此，本次生態護坡鋪設水位分界點取26.5m。通過對護坡頂高程統計，本護坡工程頂高程約29m，取26.5m作為生態護坡底高程將在坡面上形成寬約8m的植被帶，生態效果好。

表2 王家壩和潤河集站點水位出現天數和持續時間統計表

4 護坡選型及抗沖性、復生性分析

4.1 護坡選型

濛河分洪道灘地至26.5m，采用空隙率25%～30%左右的C25生態預制塊，厚150mm。護坡開孔框格內填種植土。墊層為厚100mm碎石墊層，墊層下敷設350g/m2長絲針刺土工布。

高程26.5m至設計洪水位以上0.5m，采用生態護坡工程防護一體化結構形式，結構形式從下至上分別為350g/m2長絲針刺土工布、100mm厚植被混凝土、10mm厚植生基材、9mm厚壤土、草皮護坡。護坡結構典型斷面圖見圖1，自鎖式空心混凝土預制塊大樣圖見圖2。

圖1 護坡結構典型斷面圖

圖2 自鎖式空心混凝土預制塊大樣圖

4.2 防護一體化型式生態護坡抗沖性能分析

防護一體化型式生態護坡以一定厚度的大孔隙混凝土為骨架，孔隙內填充植生基材，混凝土板上層覆蓋土層，播撒草種或鋪設草皮，根系穿過混凝土板，扎入下層土壤，將混凝土板固定在土體表面，使植被、混凝土板及下層土連為整體，從而起到固土護坡的作用。

2020年8月14日，湯河右岸入沭河口塌岸應急修復工程生態護坡處流量722m3/s，流速達到3m/s，則生態護坡不沖流速最少可以達到單層漿砌卵石水平。

濛河分洪道流速約0.3～0.7m/s，遠小于湯河右岸入沭河口處流速3m/s，防護一體化型式生態護坡在濛河分洪道能滿足防沖要求。

4.3 防護一體化型式生態護坡復生性分析

淮河干流中游河道比降平緩，局部河段呈倒比降，致使淮河中游洪水無法順暢下泄。因此，每當淮河大水，干支流洪水并漲，大量洪水滯留在中游，洪水位長時間居高不下。草皮護坡在中游發生較大洪水時，汛后需進行補種。

沂南縣大莊沂河大橋工程防洪影響防治工程位于臨沂市沂南縣大莊鎮，防護面積8000m2，2022年5月完工，采用植被混凝土護坡形式，播撒草種，目前草皮長勢良好。因此，根據相關經驗，撒播草籽可在汛后恢復其生態效果。

5 施工工藝及要點

5.1 混凝土預制塊護坡

濛河分洪道灘地至26.5m，采用混凝土生態預制塊護坡。預制塊護坡在專業廠家生產完成，經檢測合格后，汽車運輸到施工現場，采用機動翻斗車或手推車運至砌筑部位。先鋪碎石找平層，再從鎮腳一側開始由鎮腳向封頂按標高控制線逐行砌筑。在鋪設砌塊時，采用“抬運→就位→放下→找平→錘實”等步驟完成對混凝土砌塊的鋪設。在同一作業面內，混凝土砌塊的砌筑應從底部一側開始沿水平方向逐行進行，防止產生累積誤差，影響砌筑質量。

5.2 防護一體化型式生態護坡

高程26.0m至設計洪水位以上0.5m，采用生態護坡工程防護一體化結構形式。根據“放樣測量→坡面修理→混凝土基礎澆筑→土工布鋪設→框格梁澆筑→現澆植被混凝土→降堿→客土回填→綠化種植及養護”的步驟依次進行。

施工時先對斷面控制點進行放樣，然后對坡面進行修整；修整后采用機械開挖基槽，開挖至基底設計標高20cm時，預留保護層采用人工挖除；混凝土基礎采用C25商品混凝土澆筑，先用機械開挖基槽，開挖至基底設計標高20cm時，預留保護層采用人工挖除，混凝土振搗采用插入式振搗器，混凝土基礎澆筑后，表面用木桿刮平，再用木抹子搓平，混凝土澆筑完畢初凝前應避免倉面積水等，混凝土初凝后可采取灑水等方式進行養護；土工布鋪設前，應將坡面上樹根、雜草和尖石等清除干凈，保證鋪設面平整，鋪設力求平順，無張拉受力、折疊、打鼓等情況發生；生態護坡應根據設計要求設置框格，框格梁采用C30混凝土，采用插入式振搗器振搗；以框格梁作為抗凍植被混凝土的模板，在框內澆筑100mm厚植被混凝土，抗凍植被混凝土澆筑完成后，需對其進行降堿處理；在降堿完成后的植被混凝土上回填壤土，挖掘機回填，人工松土整平，回填厚度10cm，之后將采購的草皮鋪在護坡坡面上（滿鋪），并進行固定，定期灑水養護、除草、修剪。

6 結語

該工程采用的防護一體化型式生態護坡是貫徹綠色發展理念、推進生態文明建設的需求，是推進鄉村振興、建設美麗鄉村的需求，也是與王家壩國家濕地公園相匹配，達到與整體相協調的需求。且防護一體化型式生態護坡能夠滿足生態修復、水環境改善與防洪等需求，能夠實現河道的陸生生態系統和水生生態系統循環聯系