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        汾河太原段綜合治理三期工程堤岸防護(hù)型式比選

        2017-04-07 00:40:24劉春艷
        山西水利 2017年4期
        關(guān)鍵詞:抗沖石籠格網(wǎng)

        劉春艷,郭 濤

        (太原市水利勘測設(shè)計(jì)院,山西 太原 030002)

        汾河太原段綜合治理三期工程堤岸防護(hù)型式比選

        劉春艷,郭 濤

        (太原市水利勘測設(shè)計(jì)院,山西 太原 030002)

        汾河三期工程的堤岸防護(hù)以生態(tài)防護(hù)為原則,對草皮護(hù)坡、格網(wǎng)石籠、抗沖生物毯、纖維防護(hù)墊、生態(tài)混凝土、混凝土格網(wǎng)等護(hù)岸型式進(jìn)行了比較分析,確定采用多種型式優(yōu)劣互補(bǔ)的防護(hù)措施,以實(shí)現(xiàn)工程實(shí)際運(yùn)行條件要求達(dá)到景觀坡度的效果。

        綜合治理;堤岸防護(hù);方案比選;汾河

        1 綜述

        汾河太原段綜合治理三期工程北起祥云橋南500 m,南至?xí)x祠迎賓路南2 km,治理長度12 km。工程任務(wù)為防洪、蓄水、通航以及為兩岸景觀建設(shè)搭設(shè)平臺。設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇,大堤按Ⅰ級堤防設(shè)計(jì)。

        治理段河道的堤岸包括主槽岸墻和河道堤防。主槽岸墻受水流沖刷,為給兩岸灘地提供景觀綠化的平臺,需進(jìn)行固槽,汾河最大流速為2.5~3 m/s,大于土堤抗沖流速,需進(jìn)行岸坡防護(hù)。結(jié)合汾河一、二期工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),為防治雨水侵蝕大堤而造成堤坡溝槽縱橫,大堤坡面也需要進(jìn)行防護(hù)。汾河三期工程的堤岸防護(hù)以生態(tài)防護(hù)為原則,工程措施和生物措施相結(jié)合,新建大堤用砂性土料填筑,采用柔性材料防護(hù),迎水坡采用抗沖生物毯防護(hù),背水側(cè)采用纖維防護(hù)墊防護(hù);現(xiàn)狀大堤進(jìn)行加固后,臨水側(cè)堤坡采用剛性材料防護(hù),為混凝土網(wǎng)格護(hù)坡,背水側(cè)采用草皮防護(hù);為營造親水、生態(tài)水岸,汾河三期工程蓄水池岸墻按照生態(tài)景觀需要,以土堤為主,采用生態(tài)護(hù)岸,上部為生態(tài)混凝土、格網(wǎng)石籠防護(hù),下部為臺階式斜坡護(hù)岸,中間為15 m寬的安全平臺。

        2 堤岸防護(hù)型式比選

        2.1 草皮護(hù)坡

        草皮護(hù)坡是在堤坡上撒草籽綠化實(shí)現(xiàn)生物護(hù)坡,采用當(dāng)?shù)夭莘N,易生長,無需養(yǎng)護(hù)。草皮護(hù)坡具有生態(tài)性好、施工工藝簡單,施工速度快、投資較小的優(yōu)點(diǎn)。但也有耐沖流速小,一般為1~2 m/s;后期養(yǎng)護(hù)影響較大的缺點(diǎn),坡面易受洪水沖刷或雨水侵蝕。

        2.2 格網(wǎng)石籠

        格網(wǎng)石籠是采用高強(qiáng)度鍍層鋼絲網(wǎng)材拼裝,內(nèi)填石料而成的抗腐蝕、多孔隙、柔性好的網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)。在太原汾河二期工程中格網(wǎng)石籠被大量采用,生態(tài)效果較好。汾河內(nèi)水質(zhì)具有腐蝕性,二期工程經(jīng)過多年運(yùn)行,已經(jīng)多處生銹,鍍鋅網(wǎng)材在腐蝕性水環(huán)境中抗腐蝕性較差,因此三期工程設(shè)計(jì)采用鋅-5%鋁鍍層鋼絲以提高抗腐蝕性能。

        其優(yōu)點(diǎn)有:柔性結(jié)構(gòu),對地基的適應(yīng)性強(qiáng),地基處理費(fèi)用低;專業(yè)廠家可根據(jù)設(shè)計(jì)要求加工制作網(wǎng)材,供應(yīng)成品,質(zhì)量有保證;施工工藝簡單,不受天氣及氣溫限制,施工速度快;孔隙大,排水條件好,抗凍漲性能好,可減小波浪爬高,具有消浪作用;空洞結(jié)構(gòu),有利于微生物繁殖,有利于魚、蛙等水生動物產(chǎn)卵及越冬,淤泥沉積在孔隙內(nèi),給水生植物創(chuàng)造了生長環(huán)境,因此格網(wǎng)石籠屬于生態(tài)型結(jié)構(gòu)。

        其缺點(diǎn)是:填充石料需要通過開山獲得,對自然生態(tài)有一定的破壞性;格網(wǎng)石籠0.3 m厚護(hù)坡單價約100~120元/m2,工程造價相對較高;坡面覆土在植被種植初期,容易被風(fēng)浪淘刷和雨水侵蝕。

        2.3 抗沖生物毯

        抗沖生物毯是一種復(fù)合纖維織物與多樣化草種等配套養(yǎng)護(hù)材料一體化的新型生態(tài)護(hù)坡、水土保持材料。一般鋪設(shè)于河道堤岸的邊坡上,在控制水力侵蝕、防止土壤流失的同時,可達(dá)到保護(hù)岸坡穩(wěn)定、生態(tài)修復(fù)及景觀綠化的功能。

        抗沖生物毯從上到下的結(jié)構(gòu)共有4層,分別為4種不同材料。第1層是復(fù)合纖維織物,其材質(zhì)為高強(qiáng)度滌綸包覆PVC即我們常說的聚酯纖維,自身很難降解,但在自然狀態(tài)下對環(huán)境不會產(chǎn)生不利的影響,涂層為樹脂,不會分解,對環(huán)境沒有影響。第2層反濾層,主要成分為麻纖維,屬于植物纖維,其自身對環(huán)境沒有污染,該層主要在草種長出之前起反濾的作用,在自然環(huán)境下會慢慢降解。第3層草種、肥料層。第4層復(fù)合纖維織物,材質(zhì)為木漿纖維,該層在遇水時很容易降解,不會長期滯留在土壤中對環(huán)境產(chǎn)生影響,同時降解的木纖維可以增加土壤的肥力。抗沖生物毯本身的材料對環(huán)境不僅不會造成破壞,相反還能改善土壤結(jié)構(gòu),增加土壤肥力。

        經(jīng)過對抗沖生物毯進(jìn)行流速與抗沖刷性的實(shí)驗(yàn),其結(jié)果表明抗沖生物毯的抗沖刷能力強(qiáng),當(dāng)流速在1 m/s~7 m/s之間時,抗沖生物毯未發(fā)生沖刷、吸出及翻卷等破壞。工程應(yīng)用推薦最大流速為4m/s。

        其優(yōu)點(diǎn)有:根據(jù)本地生長條件及景觀要求,生物毯內(nèi)已搭配3~5種草種,具有生態(tài)性、景觀性的特點(diǎn);材料輕便,施工簡單、方便,鋪設(shè)速度快,建設(shè)周期短,不受季節(jié)、氣溫影響;抗沖流速可達(dá)3~4 m/s,防沖能力較強(qiáng);護(hù)坡單價約80~90元/m2,工程投資較?。簧锾焊苍诒砻?,減少了雨水對表層覆土的侵蝕;不需要大量石料,具有更好的生態(tài)性。

        其缺點(diǎn)是:因抗沖生物毯材料質(zhì)輕,在坡頂、坡腳常采用格網(wǎng)石籠等硬質(zhì)材料進(jìn)行壓固、保護(hù),所以不能單獨(dú)使用;汾河三期工程在設(shè)計(jì)洪水時的流速為2~3 m/s,抗沖生物毯內(nèi)植物未生長的抗沖流速僅為1~2 m/s,因此放蓄水需結(jié)合植物生長期進(jìn)行合理調(diào)控;草種發(fā)芽需要適宜的溫度,要預(yù)留2個月的時間使草在漲水前發(fā)芽成活,且生長初期不能被水淹沒,因此工程運(yùn)行初期的養(yǎng)護(hù)、維護(hù)任務(wù)相對較重。

        2.4 纖維防護(hù)墊

        纖維防護(hù)墊厚度約1 cm,是由三層結(jié)構(gòu)組成的毯狀結(jié)構(gòu):頂層為復(fù)合纖維織物,材質(zhì)為聚酯纖維,為防沖層;中間為蓬松狀纖維層,為保土和滯留草種層;最下一層為無紡布。

        優(yōu)點(diǎn)有:材料輕便,工藝簡單、施工方便、鋪設(shè)速度快,不受季節(jié)、氣溫影響,建設(shè)周期短;防護(hù)墊可植草或灌木,可產(chǎn)生較好的生態(tài)效果;工程投資小,護(hù)坡單價約50~60/m2;防護(hù)墊覆在表面,可有效防止雨水侵蝕表層覆土。

        其缺點(diǎn)是:抗沖流速較小,僅為1~2 m/s;材料輕,坡腳、坡頂需格網(wǎng)石籠等硬質(zhì)材料壓固、保護(hù)。

        2.5 生態(tài)混凝土

        生態(tài)混凝土是可進(jìn)行植被作業(yè)的混凝土及其制品,植被根系可貫穿混凝土,是一種用于水利工程邊坡治理和保護(hù)。

        生態(tài)混凝土結(jié)構(gòu)中相互貫通的孔洞,能適合植物根系生長。在孔洞內(nèi)填充復(fù)合鹽堿改良材料從而改造鹽堿性水環(huán)境,即在不破壞維持水泥混凝土穩(wěn)定性、耐久性的堿性環(huán)境的前提下,將混凝土析出的鹽堿性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為植物可吸收營養(yǎng)鹽,避免對植物造成鹽堿中毒現(xiàn)象,并借助混凝土析出物質(zhì),促使鹽堿改良材料緩慢形成植物可吸收的營養(yǎng)元素,充分保證植物生長所需的營養(yǎng)供給。

        生態(tài)混凝土常用在護(hù)坡上,以預(yù)制混凝土高強(qiáng)度外框架為基礎(chǔ),內(nèi)部填充生態(tài)混凝土構(gòu)成復(fù)合式護(hù)坡結(jié)構(gòu),其下鋪營養(yǎng)反濾土工布,表鋪2 cm厚種植土,播散當(dāng)?shù)夭莘N,養(yǎng)護(hù)2年。

        生態(tài)混凝土的優(yōu)點(diǎn)是:植被根系穿透混凝土的空隙生長至土體中,將混凝土和土體很好地錨固在一起,增加了岸坡的穩(wěn)定性,植物直接生長在混凝土上,減緩了波浪對堤岸的沖刷和雨水侵蝕;生態(tài)混凝土中的連續(xù)空隙,可以使水、空氣自由滲透,給生物生存和生長營造良好的環(huán)境,從而提高水體的自然凈化能力,具有良好的生態(tài)性;混凝土上生長水生植物和陸生植物,景觀效果非常顯著;不需要開采石料而破壞生態(tài)。

        其缺點(diǎn)是:植物生長初期不能被水淹沒,放蓄水需結(jié)合植物生長期進(jìn)行合理調(diào)控;生態(tài)護(hù)坡單價約150~200元/m2(護(hù)坡厚度及高度不同,價格差異較大),較之其他類型護(hù)坡,工程造價相對高。

        2.6 混凝土格網(wǎng)

        混凝土格網(wǎng)護(hù)坡是堤坡布置混凝土格網(wǎng)框架,框架內(nèi)填土播散草種。

        混凝土格網(wǎng)護(hù)坡的優(yōu)點(diǎn)是:生態(tài)性較好;施工工藝簡單;投資較省,護(hù)坡單價120~140元/m2。

        其缺點(diǎn)是:框格較大,耐沖流速較小;混凝土施工受天氣影響較大,施工工期較長;植物生長初期不能被水淹沒,放蓄水需結(jié)合植物生長期進(jìn)行合理調(diào)控。

        3 結(jié)語

        對比上述幾種防護(hù)型式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件,汾河三期采用多種型式相結(jié)合的防護(hù)措施:主槽岸墻處在水位變動區(qū),采用格網(wǎng)石籠或生態(tài)混凝土防護(hù);大堤臨水側(cè)采用抗沖生物毯和混凝土網(wǎng)格防護(hù),背水側(cè)邊坡采用纖維防護(hù)墊和草皮護(hù)坡。多種型式優(yōu)劣互補(bǔ)可以加快施工進(jìn)度,減少工程投資,以達(dá)到多樣性的生態(tài)景觀護(hù)坡效果。

        TV143+.3

        C

        1004-7042(2017)04-0028-02

        劉春艷(1980-),女,2001年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院水利水電工程專業(yè),高級工程師。

        2017-02-04;

        2017-03-15

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