琚澤進(jìn)

（安徽省路橋工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 安徽 合肥 230061）

三維排水生態(tài)邊坡在城市河道中的應(yīng)用

琚澤進(jìn)

（安徽省路橋工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 安徽 合肥 230061）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市建設(shè)步伐的加快，城市河道建設(shè)不僅要使堤岸發(fā)揮出水利工程的功效，而且要適應(yīng)城市發(fā)展的需要。文章結(jié)合三維排水柔性生態(tài)邊坡在卞小河綜合整治工程中應(yīng)用，介紹了三維排水柔性生態(tài)邊坡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理及其設(shè)計施工的要求。

三維排水；生態(tài)邊坡；城市河道；設(shè)計；施工

傳統(tǒng)的河道護(hù)坡主要有漿砌或干砌塊石護(hù)坡、現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡、預(yù)制混凝土塊體護(hù)坡等。這些護(hù)坡工程的造價均相對較高，且水下施工、維護(hù)工作難度較大。其最大的缺點在于，它僅僅從滿足河道岸坡的穩(wěn)定性和河道行洪排澇功能的角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計施工，很少考慮對環(huán)境和生態(tài)的影響。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市建設(shè)步伐的加快，城市河道建設(shè)不僅要使堤岸發(fā)揮出水利工程的功效，而且融入城市園林景觀、生態(tài)環(huán)保、建筑藝術(shù)等多種內(nèi)容。也就是在這種前景下，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)得到人們的廣泛關(guān)注，并且進(jìn)行了一系列的較深入的研究與探索。三維排水柔性生態(tài)邊坡是采用“三角內(nèi)摩擦緊鎖結(jié)構(gòu)+三維排水+植被根系”構(gòu)建 的復(fù)合穩(wěn)定的生態(tài)邊坡，是生態(tài)、環(huán)保節(jié)能與柔性結(jié)構(gòu)四位一體的邊坡建設(shè)新技術(shù)。

1 工程概況

金寨南路綜合改造一期工程位于合肥市肥西縣，包括道排工程、派河大橋工程、卞小河綜合整治工程及青年北路道排工程，全長3045米。其中本次整治的卞小河位于金寨南路以西，全長約920米，由于金寨路拓寬，對河道局部進(jìn)行了裁彎取直，靠近金寨南路側(cè)“以路代堤”。本河道段為肥西縣的主要水景觀帶，因此，堤防斷面除滿足防洪、行人親水要求外，還結(jié)合城市道路規(guī)劃和城市景觀建筑進(jìn)行設(shè)計，采取復(fù)式斷面，堤防平臺以下部分采用三維排水柔性生態(tài)邊坡，平臺以上采用多種自然護(hù)坡，如三維土工網(wǎng)墊固土、生態(tài)植草護(hù)坡等。

2 三維排水柔性生態(tài)邊坡工程系統(tǒng)

三維排水柔性生態(tài)邊坡是集土木工程結(jié)構(gòu)、綠化、環(huán)保、節(jié)能降耗于一體，由具備特殊功能及特定技術(shù)參數(shù)要求的土工格柵、生態(tài)袋、扎口帶、縫袋線及滿足多向排水功能與強(qiáng)度要求的網(wǎng)肋型聯(lián)結(jié)扣等結(jié)構(gòu)組件構(gòu)成，生態(tài)環(huán)保、外表美觀，與自然生態(tài)環(huán)境相融合，并且施工時對環(huán)境無污染。

2.1 主要材料

生態(tài)邊坡主要構(gòu)件生態(tài)袋是以聚丙烯為主要原料，采用無紡針刺工藝經(jīng)單面燒結(jié)制成，具有抗紫外線輻射、抗酸堿鹽、抗微生物侵蝕等功能，植物可扎根生長，透水不透土。生態(tài)袋內(nèi)填充土體后，用扎口帶扎口，扎口帶具有抗紫外線輻射與自鎖結(jié)構(gòu)功能。三維排水聯(lián)接扣是生態(tài)帶單體間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，將生態(tài)帶聯(lián)結(jié)成一個穩(wěn)定的整體護(hù)坡結(jié)構(gòu)，其材料材質(zhì)與生態(tài)袋相同，上下兩面有倒鉤棘爪，雙向凹槽和垂直孔洞組合成相互交錯的非流線型凸肋結(jié)構(gòu)。加筋格柵是一種以合成樹脂為粘結(jié)劑，復(fù)合纖維為增強(qiáng)材料制成的復(fù)合材料，采用拉擠成型方法制成的復(fù)合纖維桿體，具有抗拉強(qiáng)度大、耐腐蝕性強(qiáng)、重量輕、錨固反應(yīng)快等特點。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

三維排水生態(tài)邊坡工程系統(tǒng)的邊坡、擋土墻結(jié)構(gòu)是在成熟的土木工程建設(shè)理論與科學(xué)的生態(tài)恢復(fù)理論基礎(chǔ)上，賦予柔性邊坡結(jié)構(gòu)所必需的具有特殊功能要求的優(yōu)質(zhì)材料前提下的一種高級形態(tài)的結(jié)構(gòu)體系，與傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)之別僅是柔與剛的區(qū)別。三維排水柔性生態(tài)邊坡?lián)跬翂Y(jié)構(gòu)理論依據(jù)是按照土力學(xué)莫爾·庫侖理論發(fā)展的加筋土理論的基本原理。

生態(tài)邊坡墻體是三角內(nèi)磨擦緊鎖結(jié)構(gòu)，而三角內(nèi)摩擦緊鎖結(jié)構(gòu)是按照力學(xué)抗拉及抗剪原理為依據(jù)，其整體受力，穩(wěn)定性好。結(jié)構(gòu)面通過植被的發(fā)達(dá)根系與坡體組合成一個同質(zhì)整體，保證了人工邊坡和原自然邊坡之間緊密聯(lián)結(jié)，避免產(chǎn)生分離、坍塌等現(xiàn)象。并且隨著時間的推移，日趨增強(qiáng)的植被根系使邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及牢固性更強(qiáng)，其工作機(jī)理圖見圖1。

3 三維排水柔性生態(tài)邊坡設(shè)計及施工

圖1 工作機(jī)理圖

3.1 邊坡設(shè)計

由于該邊坡位于城區(qū)內(nèi)，不僅要求安全穩(wěn)定，而且對景觀也有特殊的要求。所以堤防平臺以下部分采用三維排水柔性生態(tài)邊坡，平臺以上采用多種自然護(hù)坡，如三維土工網(wǎng)墊固土、生態(tài)植草護(hù)坡等，基礎(chǔ)設(shè)計要求采用素土夯實，外加條形C25混凝土，具體見圖2。

圖2 生態(tài)擋墻施工示意圖

3.2 生態(tài)邊坡設(shè)計參數(shù)及施工要求

（1）生態(tài)袋力學(xué)參數(shù)為縱向 5.81kN／m，橫向 7.24kN／m，CBR頂破強(qiáng)力 l458N，垂直滲透系數(shù)為 1.72×10-1cm／s。

（2）三維排水聯(lián)接扣上下兩面倒鉤棘爪不小于12個，棘爪高度不小于28mm／個，且非直線排列。為保證多向排濾水及植物根系生長的需要，垂直孔洞不少于32個，每個垂直孔洞直徑≥15mm，網(wǎng)肋型聯(lián)結(jié)扣的透水率≥46%。

（3）生態(tài)邊坡底部地基承載力要求應(yīng)不低于160kPa。原基底土及回填土壓實度不低于0.93。

（4）生態(tài)袋內(nèi)填充砂性土。常水位以下生態(tài)袋內(nèi)填充砂土比例為8∶2；常水位以上生態(tài)袋內(nèi)填充砂土比例為2∶8。

（5）根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況確定有機(jī)肥的種類和摻入量。

（6）生態(tài)袋壘砌施工中，每施工1.0米高，需對填充物進(jìn)行澆水預(yù)沉降后，方可進(jìn)行下道工序。

（7）生態(tài)袋壘砌時，要掛水平線施工，上下層的豎縫要錯開，三維排水聯(lián)結(jié)扣要騎縫放置。

（8）土工格柵鋪設(shè)不得有褶皺，并要拉緊。筋材鋪好后，盡快填土。

（9）坡頂平臺設(shè)置2%斜坡，坡向河道；在寬度2m親水平臺處，先鋪10cmC30細(xì)石砼，再鑲嵌直徑5cm卵石。

（10）砼基礎(chǔ)施工應(yīng)每10-15米設(shè)置一伸縮縫，縫寬2～3cm，縫內(nèi)嵌填瀝青木板。

（11）排水管采用PVC50型，管端用220g／m 規(guī)格土工布包裹，管端向外坡度 5%，根據(jù)水位標(biāo)高情況現(xiàn)場調(diào)整坡體排水管的位置，按梅花狀布置，每4 m設(shè)置1根。

（12）邊坡平臺設(shè)置排水溝，縱向坡度為 2%，排水溝端部設(shè)置急流槽。

（13）植被方案：草本選用適合本地氣候及土壤的高羊茅、黑麥草、狗牙根、百喜草等配合使用，種植方式均采用噴播。

（14）噴播后植被養(yǎng)護(hù)期內(nèi)保證澆水量和澆水次數(shù)。

4 工程效益分析

傳統(tǒng)擋墻主要有漿砌片石及砼擋墻，其主要構(gòu)成材料有塊石、水泥、石子、黃沙、鋼筋等，施工過程中還需消耗電、水等能源，而三維排水柔性生態(tài)邊坡構(gòu)成材料僅為生態(tài)袋、土工格柵、土、沙及連接扣件，其中主要填充物為土及沙，大幅度降低了對資源的消耗量，另外生態(tài)邊坡造價較低，與鋼筋混凝土擋土墻相比，可以減少造價40%左右；與石砌重力式擋土墻相比，也可節(jié)省20%以上。

5 結(jié)語

通過三維排水柔性生態(tài)邊坡在卞小河綜合整治工程的成功應(yīng)用，取代高耗能的鋼筋、混凝土、石材等硬體材料，構(gòu)建柔性生態(tài)邊坡的新技術(shù)，解決了多種傳統(tǒng)剛性邊坡不可突破的技術(shù)難題，使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水土保持與綠化一次完成，是生態(tài)、環(huán)保、節(jié)能與柔性結(jié)構(gòu)四位一體的邊坡建設(shè)新技術(shù)，其不但能滿足“防洪、排澇”的水利工程的一般功效，而且可以融入城市園林景觀、生態(tài)環(huán)保、建筑藝術(shù)等多種內(nèi)容，適應(yīng)城市發(fā)展的需要，筆者認(rèn)為該項技術(shù)值得在城市河道整治工程中推廣應(yīng)用。

［1］徐海波.談城市河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2005（1）:57-59.

［2］趙艷,郭明珠,周智.水對邊坡穩(wěn)定性的影響及邊坡的加固措施分析[J].工業(yè)建筑,2006,36:758-760.

［3］汪洋,周明耀,趙瑞龍,等.城鎮(zhèn)河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望[J].中國水土保持科學(xué),2005,3(1):88-92.

［4］吳世明,楊挺,等.巖土工程新技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

［5］劉世奇，陳靜曦，王吉利，等.植物護(hù)坡技術(shù)淺析[J].土工基礎(chǔ)，2003(9)：49-51.

琚澤進(jìn)（1982—），男，安徽合肥人，碩士。

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