王富欣，李甲榮，郭 瑞，戴壽曄

(江蘇省淮安市水利勘測設計研究院有限公司，223005，淮安)

一、工程概況

白馬湖地處淮河流域下游，是江蘇省十大淡水湖之一，面積108 km2，貯水量1.05億m3。受圍湖造田、圈圩養(yǎng)殖等人為活動影響，白馬湖水面大幅度縮小，水質(zhì)惡化，生態(tài)環(huán)境遭受嚴重破壞。2010年開始治理，白馬湖蓄水面積和生態(tài)環(huán)境得到有效恢復，但又出現(xiàn)新問題——水面開闊之后，風浪對堤防的沖刷影響顯現(xiàn)出來，部分堤岸沖刷嚴重，甚至發(fā)生了滑坡、坍塌，堤防安全受到嚴重影響。因此，2013年江蘇省水利廳批復實施“白馬湖堤防防護應急工程”，對白馬湖沖刷嚴重的岸坡進行防護。

白馬湖堤頂?shù)缆犯叱虨?.0 m左右，消浪平臺高程為8.0 m，寬15 m，消浪平臺外邊緣接1∶5土坡伸至湖底，土坡沒有防護措施，湖底高程在3.5～5.5 m之間。本工程對消浪平臺外邊緣1∶5的土坡進行防護，防護的垂直范圍確定為高程6.0～8.0 m。白馬湖堤防級別為3級，工程區(qū)域地震設計烈度為Ⅵ度。白馬湖正常蓄水位6.50 m，排澇水位7.50 m，防洪水位8.00 m，多年平均水位為6.56 m。

二、生態(tài)護坡介紹及初選

結合工程情況，選擇護坡形式時應遵循以下原則：滿足堤防防沖刷和穩(wěn)定要求；具有生態(tài)性，有利于水土保持；具有一定的景觀效果，適應白馬湖景區(qū)遠期發(fā)展；方便施工和節(jié)省投資，優(yōu)先選用便于淺水施工的護坡；盡量與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

（1）草皮護坡

草皮護坡作為一種常見的傳統(tǒng)護坡，是在土坡上植草以形成具有防護功能的坡面。主要優(yōu)點：美化環(huán)境，具有生態(tài)性；施工簡單快捷；造價低廉。主要缺點：防沖刷能力不強；整體穩(wěn)定性一般。鑒于草皮護坡防沖刷能力不強，本工程不推薦草皮護坡。

（2）土工網(wǎng)墊植草護坡

土工網(wǎng)墊植草護坡通常采用三維土工網(wǎng)墊鋪設在坡面上，植物穿過網(wǎng)孔生長在土工網(wǎng)墊下方的土坡上。此種護坡的主要優(yōu)點與普通草皮護坡相同，但比草皮護坡防沖刷能力和穩(wěn)定性強一些。此種護坡的主要缺點：防沖刷能力不強。本工程不推薦此種護坡。

（3）生態(tài)袋護坡

生態(tài)袋是由聚丙烯及一系列輔料復合加工而成，袋內(nèi)裝填土料之后扎口，在袋內(nèi)土中植草，或在生態(tài)袋表面噴涂泥漿并植草。把許多生態(tài)袋有序碼放在坡面上，形成生態(tài)袋護坡。生態(tài)袋護坡的主要優(yōu)點：生長植被，具有生態(tài)性；施工比較簡便；防沖刷能力強于土工網(wǎng)墊植草護坡和草皮護坡。生態(tài)袋護坡的主要缺點：景觀效果稍差，人工痕跡明顯；由于空間環(huán)境所限，后期植被生存條件受到限制。綜合考慮，本工程不推薦生態(tài)袋護坡。

（4）植被型生態(tài)混凝土護坡

植被型生態(tài)混凝土護坡主要由多孔混凝土、保水材料、緩釋肥料和表層土組成。植物以多孔混凝土中的孔洞作為生長空間，汲取孔洞中的養(yǎng)分生根發(fā)芽，后期植物的根系能夠穿透多孔混凝土，扎入土坡內(nèi)，起到加固作用。此種護坡的主要優(yōu)點：多孔混凝土具有透氣、透水性；較好的抗沖刷能力；具有較好的景觀效果和一定的生態(tài)性；整體穩(wěn)定性強；適應性強。植被型生態(tài)混凝土護坡主要缺點：生態(tài)混凝土表面的土層會逐漸被水流帶走；工程投資較高。本工程選取現(xiàn)澆綠化混凝土護坡作為比選方案之一。

（5）混凝土格柵護坡

混凝土格柵護坡是將預制混凝土格柵（亦稱為混凝土生態(tài)磚）鋪設在坡面上，通常在其下鋪一層土工布以防止水流沖刷泥土?；炷粮駯啪哂锌锥矗梢灾膊?。此類護坡的主要優(yōu)點：抗沖刷能力較強；屬于柔性護坡，可適應邊坡的小規(guī)模變形；透水性好，具有生態(tài)性和景觀效果；整體穩(wěn)定性較好。此類護坡主要缺點是：工程投資稍高。本工程選取鉸接式生態(tài)磚護坡和自鎖式生態(tài)磚護坡作為比選方案。

（6）石籠護墊

石籠是由鐵絲網(wǎng)籠內(nèi)填充石料而成，既可以用作護坡,又可以做成砌體擋土墻。石籠護坡通常厚度不大，又稱為石籠護墊、雷諾護墊、綠濱墊。石籠護墊的主要優(yōu)點：具有良好的透水性；具有很強的抗沖刷能力；整體穩(wěn)定性強。石籠護墊的主要缺點：鐵絲網(wǎng)籠易銹蝕；景觀效果稍差。本工程選取石籠護墊作為比選方案之一，并對其結構進行優(yōu)化。

（7）排樁護岸

排樁護岸是以緊密的木排樁代替?zhèn)鹘y(tǒng)塊石擋墻來護坡固土,木樁并排緊密布置，平面上構成一道木樁擋墻。排樁護岸的主要優(yōu)點：木樁是原生態(tài)材質(zhì)，不破壞原有堤岸的生態(tài)平衡；具有一定的景觀效果，親水性強；適應性強；穩(wěn)定性良好；不縮小原有水域?qū)挾龋皇褂脡勖L。排樁護岸主要缺點：景觀效果一般；排樁背水側的土?？赡苈赝ㄟ^樁間縫隙被水流淘刷帶走。本工程選取松木樁護岸作為比選方案之一。

（8）沉排護岸

沉排護岸根據(jù)材料的不同，可分為柴排和土工織物軟體排兩大類。柴排護岸是用圓木或捆扎梢料做成柴排，鋪設在坡面和坡腳上。土工織物軟體排是以土工織物為基本材料做成大片排體形式。沉排護岸的主要優(yōu)點：具有良好的柔韌性和整體性；具有較大的抗拉強度；整體穩(wěn)定性較強。沉排護岸的主要缺點：使用壽命不長；生態(tài)效果和景觀效果差。綜合考慮，本工程不推薦沉排護岸。

（9）客土植生植物護坡

客土植生植物護坡是將客土鋪設在坡面上，在客土上植草，以形成護坡。此類護坡的主要優(yōu)點：透水性和生態(tài)效果較好；具有一定的景觀效果；適應性強。此類護坡的主要缺點：防沖刷能力不強。本工程選取塊石土植草護坡作為比選方案之一。

（10）網(wǎng)格植草護坡

網(wǎng)格植草護坡是由磚、石、混凝土砌塊或現(xiàn)澆混凝土等材料在平面上圍成網(wǎng)格，在網(wǎng)格中栽培植物，形成網(wǎng)格與植物綜合護坡系統(tǒng)。此類護坡的主要優(yōu)點：具有顯著的景觀效果；具有較好的生態(tài)效果；整體穩(wěn)定性很強；抗沖刷能力較強。此類護坡的主要缺點：工程投資高；屬于非常規(guī)護岸，工程實例少；施工復雜。本工程選取梯田式種植臺護岸作為比選方案之一。

綜上所述，本工程初步選取綠化混凝土護坡、鉸接式生態(tài)磚護坡、自鎖式生態(tài)磚護坡、石籠護墊、松木樁護岸、塊石土植草護坡、梯田式種植臺護岸等七種形式的生態(tài)護坡作為比選方案。

三、護坡方案設計及比選

1.護坡方案設計

（1）綠化混凝土護坡設計

現(xiàn)澆綠化混凝土護坡技術被列入《2011年水利先進實用技術重點推廣指導目錄》，符合“節(jié)約型、資源型、環(huán)境型、低能耗”的理念?，F(xiàn)澆綠化混凝土的孔隙率高達25%～35%，其表面均布Φ2.5cm孔洞，草本植物根系能夠穿過孔洞并扎入土中，使護坡更穩(wěn)固。綠化混凝土底面均布混凝土釘齒，扎入土中，增強了護坡的穩(wěn)定性。

在消浪平臺外邊緣1∶5的坡面上，高程7.0～8.0m范圍采用現(xiàn)澆綠化混凝土護坡，高程6.0～7.0m采用干砌塊石護坡。6.0m高程處設一道寬2 m的平臺并鋪設干砌塊石護坡，防止邊坡上的石頭滑落下去。高程6.0m以下為土坡伸至湖底。高程7.0～8.0之間的坡面上用天然河灘石零散點綴，以增強觀賞性和休閑功能。在8.0 m高程和6.0 m高程分別設一道混凝土格埂。

綠化混凝土護坡的結構自上而下依次為4 cm厚的肥土植草、10 cm厚的現(xiàn)澆綠化混凝土。干砌塊石護坡的結構自上而下依次為干砌塊石一層、10 cm厚碎石墊層、300 g/m2土工布一層。高程6.5～7.0 m之間的塊石表面應進行鑿修，不要有鋒利的邊楞，以增強美感。

（2）鉸接式生態(tài)磚護坡設計

在消浪平臺外邊緣1∶5的坡面上，高程6.0～8.0 m范圍采用10 cm厚的鉸接式生態(tài)磚護坡，護坡下鋪設一層300 g/m2無紡土工布。高程6.0 m以下為土坡伸至湖底。在8.0 m高程和6.0 m高程處分別設一道混凝土格埂。

鉸接式生態(tài)磚護坡是由一組尺寸、形狀和重量一致的預制混凝土生態(tài)磚塊 （亦稱為預制混凝土格柵）組成，用纜索穿過每個塊體內(nèi)部的預制孔內(nèi)，將其相互連接而形成連鎖型柔性矩陣。鉸接式生態(tài)磚單塊尺寸448 mm×438 mm×100 mm（長×寬×厚）。 生態(tài)磚孔洞內(nèi)填土并植草。

（3）自鎖式生態(tài)磚護坡設計

在消浪平臺外邊緣1∶5的坡面上，高程6.0～8.0 m范圍采用10 cm厚的自鎖式生態(tài)磚護坡，護坡下鋪設一層300 g/m2無紡土工布。高程6.0 m以下為土坡伸至湖底。在8.0 m高程和6.0 m高程處分別設一道混凝土格埂。

自鎖式生態(tài)磚護坡是由一組尺寸、形狀和重量一致的預制混凝土生態(tài)磚拼接、自鎖而成。生態(tài)磚單塊尺寸 500 mm×300 mm×100 mm （長×寬×厚），生態(tài)磚孔洞內(nèi)填土并植草。

（4）石籠護墊設計

在消浪平臺外邊緣1∶5的坡面上，高程6.0～8.0m范圍鋪設30cm厚的石籠護墊，高程6.0m以下為土坡伸至湖底。高程8.0m處設一道混凝土格埂。

石籠護墊是由生態(tài)格網(wǎng)填充石料而成，石籠護墊單塊尺寸600 cm×200 cm×30 cm（長×寬×厚），相鄰石籠塊體之間緊密布置，并用鋼絲綁扎連結在一起。生態(tài)格網(wǎng)是由熱鍍鋅包覆PVC低碳鋼絲,通過機械鉸合編織成六邊形網(wǎng)孔的格網(wǎng)，網(wǎng)孔尺寸為8 cm×10 cm。填充石料為卵石、塊石,粒徑為8～28 cm,石塊之間填塞有機質(zhì)肥土，并摻入草籽。

（5）松木樁護岸設計

在正常蓄水位6.50 m高程處設一道寬2 m的平臺，平臺臨水側布置一排松木樁，平臺與堤頂之間采用自然邊坡連接，對于局部坡比陡于1∶3的邊坡進行修整，并在邊坡上植草。木樁采用耐腐蝕的松林樁，松木樁小頭直徑Φ15cm，木樁并列緊密連接，即樁中心距約25cm。單根木樁長3.5m，頂高程7.0 m（露出正常蓄水位0.5 m，可增強觀賞性），底高程3.5 m。

（6）塊石土植草護坡設計

在消浪平臺外邊緣1∶5的坡面上高程6.0～8.0m范圍內(nèi)，鋪設30cm厚的塊石土植草護坡，高程6.0m以下為土坡伸至湖底。塊石土是由卵礫塊石和有機質(zhì)肥土按質(zhì)量比1∶1拌和而成，卵礫塊石粒徑為Φ10～25cm。在塊石土中摻入草籽，或者直接在土料中植草，將塊石土鋪設在坡面上以形成護坡。

（7）梯田式種植臺護岸設計

梯田式種植臺護岸是由磚、石或混凝土等材料圍成網(wǎng)格狀，在網(wǎng)格中栽培多種植物，以構成護岸，由于不同高程的種植臺地形似梯田，故名梯田式種植臺護岸。

在8.0 m高程的消浪平臺外邊緣接梯田式種植臺。梯田式種植臺寬8m，由四層梯田式的臺地組成——四層臺地的高程分別為7.50 m、7.00 m、6.50 m、6.00 m，四層臺地寬度均為2 m。前三層臺地用C20素混凝土墻圍成網(wǎng)格狀，網(wǎng)格單格凈尺寸4 m×1.6 m×1 m（長×寬×高）。 第四層臺地位于正常蓄水位6.50 m以下，鋪設50 cm厚的塊石土，以防水流沖刷。各層臺地均種植水際植物、沼生植物。在混凝土墻的頂面刻畫花紋圖案，以降低混凝土的生硬感。

2.護坡方案比選

對以上七種防護方案進行技術經(jīng)濟比較，選出比較優(yōu)秀的幾種防護形式作為推薦方案。堤防防護方案比較見表1。

通過綜合比較，最終推薦綠化混凝土護坡、鉸接式生態(tài)磚護坡、石籠護墊、松木樁護岸等四種防護形式。

四、堤防防護布置

本工程防護類型的布置原則：幾種防護類型交替布置，避免視覺審美疲勞，每種護坡的連續(xù)布置長度不超過2 km；堤防防護類型應與水流沖刷強度相適應；堤防防護類型應與堤岸線形狀相適應；堤防防護類型應與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，例如碼頭和開發(fā)建設區(qū)附近人流量大，應優(yōu)先布置景觀效果好的護坡；應兼顧施工方法和節(jié)減投資。

表1 堤防防護形式比較一覽表

五、生態(tài)護坡再思考

①本工程綠化混凝土護坡方案的斷面結構：7.0～8.0 m高程范圍為現(xiàn)澆綠化混凝土護坡，6.0～7.0 m高程范圍為干砌塊石護坡。如果將塊石護坡替換為河灘石護坡，將會大大提高觀賞性和休閑性。但整個護坡方案的工程投資會大幅度提高，建筑工程投資概算高達340.22萬元/km，超過塊石護坡方案的258.41萬元/km。在工程總投資允許的情況下，建議將綠化混凝土護坡方案中的塊石護坡全部或部分替換為天然河灘石護坡。

②根據(jù)工程經(jīng)驗，自鎖式生態(tài)磚護坡和鉸接式生態(tài)磚護坡有一個共同的特點：大面積在邊坡上鋪設這兩種護坡會給人以強烈的生硬感，景觀效果減弱，尤其是在高邊坡（邊坡高度超過6 m）上表現(xiàn)更為明顯。建議每種護坡的連續(xù)鋪設長度不宜超過2 km；對于高邊坡應采取適當?shù)墓こ檀胧越档鸵曈X生硬感。

③自鎖式生態(tài)磚護坡比鉸接式生態(tài)磚護坡節(jié)省投資，在眾多工程中得到應用，取得了不錯的效果。在投資不充裕的情況下，可以用自鎖式生態(tài)磚護坡代替鉸接式生態(tài)磚護坡。

④石籠護墊的抗沖刷能力很強，工程投資不高，但景觀效果較差。根據(jù)此特點，當其他類型的護坡能滿足抗沖刷要求且工程投資充裕時，宜少量布置石籠護墊。

⑤松木樁護岸中，根據(jù)類似工程經(jīng)驗，在木樁旁邊建造木質(zhì)棧橋，能夠與木樁緊密結合在一起構成優(yōu)美的親水景觀。另外在投資充裕的情況下，也可以在樁頂及平臺上零散放置景觀石，可以提高觀賞性。

⑥梯田式種植臺護岸具有突出的景觀效果、很好的抗沖刷能力和整體穩(wěn)定性，主要缺點是工程投資較高。本工程雖然最終沒有采納此種防護形式，但認為梯田式種植臺整體上不失為一種優(yōu)良的防護方案，在工程投資充裕時可以采用此種護岸。

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