費開軒

(廣東省水利水電科學研究院,廣州 510635)

1 工程概況

鳳凰溪是韓江下游的一級支流，流域內群山挺拔，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)質水資源、健康水生態(tài)、宜居水環(huán)境”的目標，結合廣東省萬里碧道建設、潮州市歸湖鎮(zhèn)綠道建設、潮安水系連通及農村水系綜合整治試點縣創(chuàng)建工作，開展鳳凰溪綜合整治工程，構建“三帶、二景、一提升”的建設格局，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)水源不足問題[1]。以韓江和鳳凰溪為脈絡，展示優(yōu)美自然風光和特色傳統(tǒng)村落，圍繞鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，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，構建人與自然和諧共生的游憩系統(tǒng)。同時，保障農民賴以生存的土地灌溉需求，提高當?shù)厝嗣竦纳钏?，促進經(jīng)濟社會向前發(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

原堤防護坡采用了漿砌石和混凝土護面襯砌方式，不符合示范河湖建設要求，需對其進行生態(tài)化改造。本次設計在勘察過程中未發(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，本次僅對景觀節(jié)點河道常水位以上部分堤防硬質護坡進行生態(tài)化改造。

2.2 改造原則

根據(jù)景觀生態(tài)設計、生態(tài)工程等學科理論，提出鳳凰溪綜合整治工程堤坡生態(tài)化改造設計原則如下[1-5]：① 始終滿足鳳凰溪工程的功能需求，確保工程結構安全、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)化改造工程對周邊環(huán)境的擾動；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 引進生態(tài)景觀理論，促使當?shù)鼐坝^能夠與周邊自然景觀協(xié)調發(fā)展。

2.3 生態(tài)化改造設計

2.3.1改造設計方案比選

1) 比選方案1

采用現(xiàn)澆綠化混凝土技術?，F(xiàn)澆綠化混凝土是一種環(huán)保新技術，既適合植物生長，又具有高強度，是實現(xiàn)現(xiàn)場快速施工的硬質護坡綠化材料。綠化混凝土能夠與原有硬質護坡坡面結合牢固，不易脫離，其孔隙率高達25%～35%，抗壓強度在8 N/mm2左右，適應根系3 mm以下的各種草本及水生植物生長?，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踐中表現(xiàn)出以下缺點：

① 現(xiàn)場施工質量控制難度大。現(xiàn)澆綠化混凝土為一項環(huán)保新技術，近幾年才逐步應用于工程建設中，要確?；炷粮呖紫堵?，配合比為關鍵因素，大規(guī)模鋪設過程中，需要現(xiàn)場專業(yè)人員嚴格把關。

② 由于混凝土pH值影響，需要在表面孔洞內部能存儲一定數(shù)量的養(yǎng)分和水分，才能提高植物成活率?，F(xiàn)場調配難度較大，攪拌不均勻將導致植物成活率很難保證。

③ 工程造價較高。由于這項新技術需要專業(yè)人員現(xiàn)場調配，且混凝土用量較大，導致工程投資增加。

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PA水土保護毯、回填種植土，頂層面鋪設混合植物纖維毯，也可采用間隔種植觀賞花卉進行搭配。PA水土保護毯通過錨桿固定在坡面上，由于植物具有強大的地下莖系，和PA水土保護毯一同形成不易破裂的草土層，能夠減少土體對底梁的壓力，混合植物纖維毯可極大提高生態(tài)護坡的抗沖能力和植物的成活率。水土保護毯剖面如圖3所示。

圖3 方案2PA水土保護毯剖面示意

PA水土保護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6～20 mm，孔隙率≥95%，抗張強度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，使用壽命長達50 a。

PA水土保護毯產(chǎn)品特點：① 土壤握持率高：實驗表明，草皮形成以前，該產(chǎn)品的土壤握持率高達98%以上；② 抗水流沖刷能力強：該系列產(chǎn)品能夠抵御7 m/s的流水沖刷，保護坡、岸及河道的穩(wěn)定，防止水土流失；③ 在陽光下能保持溫度，即使施工季節(jié)氣溫較低，也能確保種子順利發(fā)芽；④ 無毒無污染，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小旋渦，達到消能的效果，為邊坡提供整體穩(wěn)定的保護環(huán)境；⑥ 在草皮沒有長成之前可使路堤免遭風雨的侵蝕；⑦ 可以保持草籽均勻的分布在坡面上，免受風吹雨淋而散失。

但方案2也存在缺點：錨桿數(shù)量大，為保證PA水土保護毯的固土作用，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工程量對比情況見表2所示。經(jīng)對比，投資上方案2將節(jié)約造價約 1/3；工藝上方案2施工更便捷；質量控制上方案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)化護坡堤坡改造選擇方案2。

表2 護坡工程量對比

2.3.2生態(tài)化改造實施

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

在堤頂及現(xiàn)狀水位上50 cm位置處順水流方向每間隔2 m鉆Φ40孔，灌M20水泥砂漿，植入長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)護坡每隔8 m布置一條縱向C25混凝土縱梁，在分級護坡中點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1 mΦ25@2 000螺紋鋼錨桿，露出基面5 cm用于固定PA水土保護毯。坡面鋪設的PA水土保護毯用于固土，其三維立體結構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，廣泛用于工程建設中，后期可逐步降解成為肥料，為花草提供生長所需的養(yǎng)分。

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

圖4 堤坡生態(tài)化改造橫斷面示意

圖5 PA水土保護毯及鋪設現(xiàn)場示意

圖6 混合植物纖維毯鋪設示意

圖7 改造案例堤坡前后對比照片示意

3 結語

1) 針對于鳳凰溪綜合整治工程而言，對其堤防開展生態(tài)改造設計時，需要從堤防穩(wěn)定性入手，結合水位情況及堤防現(xiàn)狀情況，采用PA水土保護毯和混合植物纖維毯等措施，對現(xiàn)狀硬質護坡進行生態(tài)化改造，為人們提供一個親水游憩的區(qū)域，提高鳳凰溪堤防的生態(tài)性，從而達到廣東省示范河湖“河暢、水清、岸綠、景美、人和”的要求。

2) 本文針對硬質護坡生態(tài)化改造措施的選取，通過對綠化混凝土護坡方案及PA水土保護毯護坡方案的比選，分析了兩個方案的優(yōu)缺點，最終選定了PA水土保護毯護坡方案，可供類似工程設計參考。