費(fèi)開軒

(廣東省水利水電科學(xué)研究院,廣州 510635)

1 工程概況

鳳凰溪是韓江下游的一級(jí)支流，流域內(nèi)群山挺拔，河流高山環(huán)繞，主峰鳳凰山鳳髻高程為1 498 m，流域面積為293 km2，河道長(zhǎng)為50 km，河道平均比降為8.5‰。沿程主要支流有鳳溪水、東賞水、康美水、鳳北水、南坑水、南溪水及赤坪水等，水系分布如圖1所示。

圖1 鳳凰溪水系分布示意

根據(jù)示范河湖“河暢、水清、岸綠、景美、人和”的要求和“防洪保安全、優(yōu)質(zhì)水資源、健康水生態(tài)、宜居水環(huán)境”的目標(biāo)，結(jié)合廣東省萬(wàn)里碧道建設(shè)、潮州市歸湖鎮(zhèn)綠道建設(shè)、潮安水系連通及農(nóng)村水系綜合整治試點(diǎn)縣創(chuàng)建工作，開展鳳凰溪綜合整治工程，構(gòu)建“三帶、二景、一提升”的建設(shè)格局，其中“三帶”為：濱水慢行帶、鄉(xiāng)野田園帶休閑暢行帶；“二景”為：明潭橋景觀段、新溝橋景觀段；“一提升”為提高引鳳灌區(qū)灌溉保證率，將引鳳灌區(qū)渠首廢棄的硯田泵站拆除重建，并整治干渠，解決灌區(qū)水源不足問(wèn)題[1]。以韓江和鳳凰溪為脈絡(luò)，展示優(yōu)美自然風(fēng)光和特色傳統(tǒng)村落，圍繞鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施，美化沿河環(huán)境，為人民群眾提供親水游憩、健身休閑的公共開敞空間，構(gòu)建人與自然和諧共生的游憩系統(tǒng)。同時(shí)，保障農(nóng)民賴以生存的土地灌溉需求，提高當(dāng)?shù)厝嗣竦纳钏?，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)向前發(fā)展。

2 鳳凰溪綜合整治工程堤坡生態(tài)化改造

2.1 改造緣由

原堤防護(hù)坡采用了漿砌石和混凝土護(hù)面襯砌方式，不符合示范河湖建設(shè)要求，需對(duì)其進(jìn)行生態(tài)化改造。本次設(shè)計(jì)在勘察過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)堤坡發(fā)生滑坡、塌岸等現(xiàn)象，現(xiàn)狀較為穩(wěn)定?？紤]到工期和地形的影響，本次僅對(duì)景觀節(jié)點(diǎn)河道常水位以上部分堤防硬質(zhì)護(hù)坡進(jìn)行生態(tài)化改造。

2.2 改造原則

根據(jù)景觀生態(tài)設(shè)計(jì)、生態(tài)工程等學(xué)科理論，提出鳳凰溪綜合整治工程堤坡生態(tài)化改造設(shè)計(jì)原則如下[1-5]：① 始終滿足鳳凰溪工程的功能需求，確保工程結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定；② 尊重鳳凰溪工程所在地的自然環(huán)境，盡可能地避免生態(tài)化改造工程對(duì)周邊環(huán)境的擾動(dòng)；③ 增加鳳凰溪綜合整治工程綠化率，提高其生態(tài)系統(tǒng)緩沖能力；④ 引進(jìn)生態(tài)景觀理論，促使當(dāng)?shù)鼐坝^能夠與周邊自然景觀協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.3 生態(tài)化改造設(shè)計(jì)

2.3.1改造設(shè)計(jì)方案比選

1) 比選方案1

采用現(xiàn)澆綠化混凝土技術(shù)?，F(xiàn)澆綠化混凝土是一種環(huán)保新技術(shù)，既適合植物生長(zhǎng)，又具有高強(qiáng)度，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速施工的硬質(zhì)護(hù)坡綠化材料。綠化混凝土能夠與原有硬質(zhì)護(hù)坡坡面結(jié)合牢固，不易脫離，其孔隙率高達(dá)25%～35%，抗壓強(qiáng)度在8 N/mm2左右，適應(yīng)根系3 mm以下的各種草本及水生植物生長(zhǎng)?，F(xiàn)澆綠化混凝土剖面如圖2所示。

圖2 方案1現(xiàn)澆綠化混凝土剖面示意

但現(xiàn)澆綠化混凝土在潮州市已有工程實(shí)踐中表現(xiàn)出以下缺點(diǎn)：

① 現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制難度大?，F(xiàn)澆綠化混凝土為一項(xiàng)環(huán)保新技術(shù)，近幾年才逐步應(yīng)用于工程建設(shè)中，要確?；炷粮呖紫堵剩浜媳葹殛P(guān)鍵因素，大規(guī)模鋪設(shè)過(guò)程中，需要現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)人員嚴(yán)格把關(guān)。

② 由于混凝土pH值影響，需要在表面孔洞內(nèi)部能存儲(chǔ)一定數(shù)量的養(yǎng)分和水分，才能提高植物成活率?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)配難度較大，攪拌不均勻?qū)?dǎo)致植物成活率很難保證。

③ 工程造價(jià)較高。由于這項(xiàng)新技術(shù)需要專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配，且混凝土用量較大，導(dǎo)致工程投資增加。

2) 比選方案2

采用錨桿固定的現(xiàn)澆混凝土底梁以上鋪設(shè)PA水土保護(hù)毯、回填種植土，頂層面鋪設(shè)混合植物纖維毯，也可采用間隔種植觀賞花卉進(jìn)行搭配。PA水土保護(hù)毯通過(guò)錨桿固定在坡面上，由于植物具有強(qiáng)大的地下莖系，和PA水土保護(hù)毯一同形成不易破裂的草土層，能夠減少土體對(duì)底梁的壓力，混合植物纖維毯可極大提高生態(tài)護(hù)坡的抗沖能力和植物的成活率。水土保護(hù)毯剖面如圖3所示。

圖3 方案2PA水土保護(hù)毯剖面示意

PA水土保護(hù)毯是一種新型的河道邊坡處理材料，由聚酰胺(pa)干拉一次成型，材料性能穩(wěn)定，厚度可達(dá)6～20 mm，孔隙率≥95%，抗張強(qiáng)度2.2/1.6 kN/m(縱向/橫向)，惰性材料，耐酸堿腐蝕，具有良好的抗老化和抗紫外線能力，使用壽命長(zhǎng)達(dá)50 a。

PA水土保護(hù)毯產(chǎn)品特點(diǎn)：① 土壤握持率高：實(shí)驗(yàn)表明，草皮形成以前，該產(chǎn)品的土壤握持率高達(dá)98%以上；② 抗水流沖刷能力強(qiáng)：該系列產(chǎn)品能夠抵御7 m/s的流水沖刷，保護(hù)坡、岸及河道的穩(wěn)定，防止水土流失；③ 在陽(yáng)光下能保持溫度，即使施工季節(jié)氣溫較低，也能確保種子順利發(fā)芽；④ 無(wú)毒無(wú)污染，可用于水源工程；⑤ 網(wǎng)墊凹凸起伏的形狀可以促使水流形成細(xì)小旋渦，達(dá)到消能的效果，為邊坡提供整體穩(wěn)定的保護(hù)環(huán)境；⑥ 在草皮沒有長(zhǎng)成之前可使路堤免遭風(fēng)雨的侵蝕；⑦ 可以保持草籽均勻的分布在坡面上，免受風(fēng)吹雨淋而散失。

但方案2也存在缺點(diǎn)：錨桿數(shù)量大，為保證PA水土保護(hù)毯的固土作用，需要在坡面上每2 m間距打1根錨桿。

3) 方案選擇

方案1和方案2工程量對(duì)比情況見表2所示。經(jīng)對(duì)比，投資上方案2將節(jié)約造價(jià)約 1/3；工藝上方案2施工更便捷；質(zhì)量控制上方案2更容易；成活率上方案1更容易受到pH值影響。因此，生態(tài)化護(hù)坡堤坡改造選擇方案2。

表2 護(hù)坡工程量對(duì)比

2.3.2生態(tài)化改造實(shí)施

生態(tài)化改造過(guò)程中，需要充分考慮各類工況，采取合適的施工手段進(jìn)行生態(tài)改造活動(dòng)中主要措施如下[8-12]：

在堤頂及現(xiàn)狀水位上50 cm位置處順?biāo)鞣较蛎块g隔2 m鉆Φ40孔，灌M20水泥砂漿，植入長(zhǎng)1.5 mΦ25@1000螺紋鋼錨桿，露出基面35 cm，依托錨桿澆筑250×500底梁。底梁每10 m分一縫，縫寬20 mm，中間用瀝青木板填充。生態(tài)護(hù)坡每隔8 m布置一條縱向C25混凝土縱梁，在分級(jí)護(hù)坡中點(diǎn)位置各布置一道橫梁，梁的截面尺寸為200×300，縱橫梁錨桿形式同底梁。

坡面上每間隔2 m鉆Φ40孔，灌M20水泥砂漿，植入長(zhǎng)1 mΦ25@2 000螺紋鋼錨桿，露出基面5 cm用于固定PA水土保護(hù)毯。坡面鋪設(shè)的PA水土保護(hù)毯用于固土，其三維立體結(jié)構(gòu)可以使植物根系纏繞，使坡面成為整體，保證穩(wěn)定性。其上填30 cm厚種植土，均勻撒播花草種子。土上覆蓋一層混合植物纖維毯，可以在花草成長(zhǎng)前防止雨水沖刷，還可以為土壤保墑，防止水分蒸發(fā)。植物纖維毯作為純植物制品，廣泛用于工程建設(shè)中，后期可逐步降解成為肥料，為花草提供生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分。

堤坡改造橫斷面示意見圖4，PA保護(hù)毯及混合植物纖維毯鋪設(shè)示意見圖5～圖6，堤坡改造前后對(duì)比示意見圖7。

圖4 堤坡生態(tài)化改造橫斷面示意

圖5 PA水土保護(hù)毯及鋪設(shè)現(xiàn)場(chǎng)示意

圖6 混合植物纖維毯鋪設(shè)示意

圖7 改造案例堤坡前后對(duì)比照片示意

3 結(jié)語(yǔ)

1) 針對(duì)于鳳凰溪綜合整治工程而言，對(duì)其堤防開展生態(tài)改造設(shè)計(jì)時(shí)，需要從堤防穩(wěn)定性入手，結(jié)合水位情況及堤防現(xiàn)狀情況，采用PA水土保護(hù)毯和混合植物纖維毯等措施，對(duì)現(xiàn)狀硬質(zhì)護(hù)坡進(jìn)行生態(tài)化改造，為人們提供一個(gè)親水游憩的區(qū)域，提高鳳凰溪堤防的生態(tài)性，從而達(dá)到廣東省示范河湖“河暢、水清、岸綠、景美、人和”的要求。

2) 本文針對(duì)硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)化改造措施的選取，通過(guò)對(duì)綠化混凝土護(hù)坡方案及PA水土保護(hù)毯護(hù)坡方案的比選，分析了兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選定了PA水土保護(hù)毯護(hù)坡方案，可供類似工程設(shè)計(jì)參考。