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。

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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