生态袋挡墙护坡技术在运河航道整治工程中的应用

2010-06-12徐洲平

水利规划与设计 2010年5期

彭超徐洲平

(1.中国建筑材料检验认证中心北京 100024;2.深圳万向泰富环保科技有限公司广东深圳 518023)

1 生态护坡工程系统概述

传统的护坡工程将整个河岸表面封闭起来,隔绝了土壤与水体之间的物质交换,使土壤和水体中的生物失去了赖以生存的环境。生态护坡是一个系统工程,它首先是护坡,形成一种稳定的护坡挡土结构,其次是生态绿化。生态工程护坡是基于土力学、植物学等学科,在生态袋中装入营养土,通过种植灌木、草本等植物,结合加筋土工格栅的拦护作用,在坡面构建一个具有长期生长能力的立体生态护坡系统,。

1.1 生态护坡工程系统应用前景

目前,生态边坡工程在欧美等发达国家已得到广泛应用。生态护坡工程可实现就地取材,施工简单、操作方法,能够使航道、水利、湖泊、河流、高等级公路、铁路、山体护坡、城市建设等工程中护坡和墙体实现植被化。

1.2 生态边坡工程系统构件要素组成

生态袋挡墙护坡技术,是在生态袋中装入客土,再将生态袋通过联接扣、加筋格栅等组件相互联接,形成力学稳定的软体边坡,既防止土体滑坡,而根植土厚度达0.3m以上,又可让植物生存生长。

(1)生态袋。生态袋是由聚丙烯纤维或聚酯纤维等土工合成材料制成,具有高强度,耐腐蚀,不降解,抗UV,稳固性好等特点。使用寿命70年以上,具有100%回收率。生态袋具有目标性透水不透土的过滤功能,既能防止填充物 (土壤和营养成分混合物)流失,又能实现水分在土壤中的正常交流。

图1 排水联结扣与生态袋

(2)排水联结扣。联结扣把无数个生态填充袋联接在一起,形成稳定的三角内摩擦紧密内锁结构。其倒钩棘爪最大限度的将生态袋紧密相连,始终与袋体保持垂直紧贴,对构建稳固的边坡起到了重要的作用。

(3)扎口带。扎口带是一种自锁式黑色带,具有抗紫外线及抗拉性强的特点,对保证工程安全稳定起到了不容忽视的作用。

(4)加筋格栅。加筋格栅 (土工格栅)在构筑较陡的回填土边坡时,排水联结扣把加筋格栅和抗紫外生态袋进行联结,同时对外露袋体墙面进行分层反包,对工程的坚固和稳定起到重要作用。

图2 加筋格栅

1.3 植被原则与方式

尽量采用当地的乡土植物物种,可选用一种或多种植被方式,应尽量选用本土植物。喷播适用于大面积的绿化作业、施工迅速快捷、成本相对较低、适宜各种坡比情况,但不适宜水位变动部位和暴雨天气;插播适用于乔、灌、花类植物,使植物层次丰富,也可构筑各色图案。

2 在航道整治工程中的应用情况

2.1 工程概况

苏南运河镇江陵口段土质条件特殊,历来是险工段,由于航运发展,船舶量急增,船舶大型化,由航线双线发展为四线,致使陵口段预制混凝土护坡毁坏严重,护坡多处土体被冲刷掏空,坍塌严重。

重新规划整治后,断面结构形式采用复式断面设计,两级护岸采用直立式护岸和斜坡式护岸相结合,二级斜坡采用生态袋护岸,护岸全长8500延米,约25500m2。

2.2 二级生态袋护岸特点

(1)升态袋墙是一项新型引进专利应用技术,是现代生态理念,工艺新,难度较大;

(2)墙后回填土压实要求高;土工格栅周围土体没有达到设计标准的压实度,土工格栅加固效果将受到较大的影响;

(3)近乎垂直面绿化喷播施工及后期养护难度较大,二级护岸结构型式为斜坡式生态袋体墙身,墙面垂直高度3.0m,后仰角15°,近乎垂直面,植被根系保水困难,绿化喷播施工及后期养护难度较大,同时还要防止灌木根系对袋体墙身的破坏。

2.3 二级生态袋护岸施工技术方案

(1)断面结构设计及系统构件技术参数。

二级护岸结构型式为斜坡式袋体墙身,基础为C20现浇混凝土底板,基础顶高程4.1m,墙身顶高程7.1m,墙面垂直高度3.0m,后仰角15°,墙面平整,近于直立,底部布设两排PVC排水管,墙后填筑40cm宽瓜子片作为倒滤层,外露墙面为反包的网格状玻纤土工格栅,网格尺寸为12.7mm×12.7mm。

生态袋材料为聚丙烯纤维或聚酯纤维,袋长810mm～840mm,宽420mm～440mm,厚度≥0.8mm;单位面积质量≥140g/m2;断裂强度:纵向≥5.0kn/m,横向≥7.0kn/m;断裂伸长率:纵向40%～80%,横向 40%～80%;CBR顶破强度:≥1.4kn;涨破强度:≥1.1mpPa;垂直渗透系数:≤(1.0～9.9)×(10-1～10-3)cm/s;等效孔径 095:0.1～0.16mm;抗 UV强度(mm):70%@500hrs;材料中不含可分解芳香胺染料。

排水联接扣材料为聚丙烯;长308mm,宽83mm,高度56mm,12个尖刺部分还设置倒钩;平均剪力:≥360N/个。

土工格栅断裂强度须达到50kn/m,双向受力,且铺设土工格栅时需进行反包,下层土工格栅与上层土工格栅搭接长度不小于150cm。

(2)主要施工工序。

场地清理、压实→浇筑混凝土底板、设置排水沟→安装联接扣、生态袋→铺设土工布、瓜子片滤层→墙后回填、压实→铺设土工格栅并反包→进入下一循环→安装导水膜并铺砌压顶生态袋→绿化喷播→后期养护。

图3 护岸绿化效果

3 二级护岸绿化喷播

3.1 气候特征

本工程位于丹阳市陵口镇,地处长江下游南岸,近几年冬季偏暖,夏季偏热,春季雨水多,秋季雨水少,全年日照偏少。年平均气温16.5℃,冬季(12～2月)平均气温5.9℃,最低气温≤0℃的日数共26天,极端最低气温 -4.6℃,冬季降水量153.4mm,春季降水量407mm,每年10～1月份相对干旱,在实施过程中要把握梅雨季节的时间和雨量,要充分认识此地区的最低温度和出现的时间。

3.2 草本喷播和植物栽植布局方式

3.2.1 生态墙面液压喷播

根据现场实际情况,对生态墙完成的施工面进行喷草绿化,施工次序为:生态墙面处理→藤本灌木点播→运料配比→墙面液压喷播→盖无纺布→墙体顶部进行灌木栽植→水肥管理→适当进行补植和间苗→生长季节的水肥管理及病虫害防治等。

3.2.2 完工后养护管理

4 生态袋挡墙施工中应注意的问题

(1)对二级生态袋挡墙要重点控制好袋内填土的充盈度,确保袋内填充物压实度≥80%。

(2)灌土时应装到生态袋的标志处,保证装土量均匀,重量一致 (50kg～55kg),避免袋体产生较大的变形,对掺加肥料的袋内填土应集中定点拌和灌装;铺设生态袋时,上下层严禁出现通缝,土工格栅铺设、倒滤层设置各工序必须衔接到位。

(3)严格按设计要求对最下四层生态袋按8∶2的中粗砂∶土比例装填;在铺设土工格栅前平整压实后方回填土,平整度误差≤5cm;铺设土工格栅时需进行反包,上下层土工格栅搭接≥150cm。

(4)控制好最底层生态袋安放的顺直整齐并压实,上下叠加层之间在生态袋接缝内缘1/2处按设计要求安装排水联结扣,在有铺设土工格栅层时需满排铺设排水联结扣,使生态袋连成一个整体,增加生态袋墙身的抗倾能力。

(5)袋体安装时要配备好专用的整形工具,如平板木夯、铁夯或圆木夯,整形工具必须有一定的重量,以确保整形效果,同时每个作业点要落实好固定的整形人员,对坡面、顶面,联接侧面进行整形,做到坡面平顺,顶面平整 (特别是生态袋搭接处),侧面生态袋咬合紧密,确保生态袋铺砌质量和外观整形质量。

(6)安放排水联结扣时必须先用小圆木夯夯击联结扣,保证排水联结扣尖刺完全压入下层生态袋中,然后在安放上层生态袋时再用人工踩实,确保联结扣尖刺完全压入上下两层生态袋中,保证上下生态袋联接紧密。

(7)整形时,对生态袋必须先用人工踩实,再用木夯或铁夯夯平、夯实;安放生态袋时必须带线控制好坡面平顺,顶面平整,每层层厚要控制均匀一致,坡面严禁出现前倾现象。

(8)在铺设土工格栅时,先在其上安装一层生态袋,然后在展开、整平土工格栅,并在中后部压土预紧;土工格栅铺设时,墙后填土的平整度、压实度必须符合设计要求。

(9)倒滤层铺设必须及时、规范,宽度必须达到40cm,倒滤层与回填土结合部位也必须压紧、压实。

10、按设计要求做好排水管、排水沟的设置,回填到顶时按1%坡度做好坡面排水,确保地表水和渗积水能够及时顺利排出,保证墙身袋体的稳定。

(11)按喷播工艺要求做好袋体墙面的绿化喷播工作,安排专人精心做好补播、浇水、施肥、防治病虫害等后期养护工作的关键工序,确保总体绿化覆盖率达到90%。

(12)注意收听天气预报,做好暴雨来临前土方覆盖压实工作,覆盖土必须做好散水坡,倒滤层必须铺设到位。同时雨后必须及时清理排水沟槽,确保生态袋基槽排水畅通无积水,下层不得浸泡在水中,否则会严重影响整个袋体墙身的稳定。

(13)由于袋体墙身的柔性结构,使其在施工过程中及完工后产生不可避免的沉降与位移,特别是在夏季暴雨季节,如若袋内填土充盈度不足,压实度不够,则会产生较大的沉降与位移,因此在施工过程中要做好袋体墙身的沉降和位移观测工作,一方面严格控制好袋内填土的充盈度和墙后回填土的压实度,另一方面须待生态袋墙体沉降稳定后,方可进行压顶生态袋的铺设,同时对顶部袋体亦可进行超高安放,预留沉降量。

(14)应及时对进场的施工班组人员进行技术交底工作,确保主要工种掌握施工技术要领。