三维排水生态边坡在城市河道中的应用

琚泽进

（安徽省路桥工程集团有限责任公司 安徽 合肥 230061）

三维排水生态边坡在城市河道中的应用

琚泽进

（安徽省路桥工程集团有限责任公司 安徽 合肥 230061）

随着社会经济的发展和城市建设步伐的加快，城市河道建设不仅要使堤岸发挥出水利工程的功效，而且要适应城市发展的需要。文章结合三维排水柔性生态边坡在卞小河综合整治工程中应用，介绍了三维排水柔性生态边坡系统的结构原理及其设计施工的要求。

三维排水；生态边坡；城市河道；设计；施工

传统的河道护坡主要有浆砌或干砌块石护坡、现浇混凝土护坡、预制混凝土块体护坡等。这些护坡工程的造价均相对较高，且水下施工、维护工作难度较大。其最大的缺点在于，它仅仅从满足河道岸坡的稳定性和河道行洪排涝功能的角度出发进行设计施工，很少考虑对环境和生态的影响。

随着社会经济的发展和城市建设步伐的加快，城市河道建设不仅要使堤岸发挥出水利工程的功效，而且融入城市园林景观、生态环保、建筑艺术等多种内容。也就是在这种前景下，生态护坡技术得到人们的广泛关注，并且进行了一系列的较深入的研究与探索。三维排水柔性生态边坡是采用“三角内摩擦紧锁结构+三维排水+植被根系”构建 的复合稳定的生态边坡，是生态、环保节能与柔性结构四位一体的边坡建设新技术。

1 工程概况

金寨南路综合改造一期工程位于合肥市肥西县，包括道排工程、派河大桥工程、卞小河综合整治工程及青年北路道排工程，全长3045米。其中本次整治的卞小河位于金寨南路以西，全长约920米，由于金寨路拓宽，对河道局部进行了裁弯取直，靠近金寨南路侧“以路代堤”。本河道段为肥西县的主要水景观带，因此，堤防断面除满足防洪、行人亲水要求外，还结合城市道路规划和城市景观建筑进行设计，采取复式断面，堤防平台以下部分采用三维排水柔性生态边坡，平台以上采用多种自然护坡，如三维土工网垫固土、生态植草护坡等。

2 三维排水柔性生态边坡工程系统

三维排水柔性生态边坡是集土木工程结构、绿化、环保、节能降耗于一体，由具备特殊功能及特定技术参数要求的土工格栅、生态袋、扎口带、缝袋线及满足多向排水功能与强度要求的网肋型联结扣等结构组件构成，生态环保、外表美观，与自然生态环境相融合，并且施工时对环境无污染。

2.1 主要材料

生态边坡主要构件生态袋是以聚丙烯为主要原料，采用无纺针刺工艺经单面烧结制成，具有抗紫外线辐射、抗酸碱盐、抗微生物侵蚀等功能，植物可扎根生长，透水不透土。生态袋内填充土体后，用扎口带扎口，扎口带具有抗紫外线辐射与自锁结构功能。三维排水联接扣是生态带单体间的联结结构，将生态带联结成一个稳定的整体护坡结构，其材料材质与生态袋相同，上下两面有倒钩棘爪，双向凹槽和垂直孔洞组合成相互交错的非流线型凸肋结构。加筋格栅是一种以合成树脂为粘结剂，复合纤维为增强材料制成的复合材料，采用拉挤成型方法制成的复合纤维杆体，具有抗拉强度大、耐腐蚀性强、重量轻、锚固反应快等特点。

2.2 系统结构原理

三维排水生态边坡工程系统的边坡、挡土墙结构是在成熟的土木工程建设理论与科学的生态恢复理论基础上，赋予柔性边坡结构所必需的具有特殊功能要求的优质材料前提下的一种高级形态的结构体系，与传统的刚性结构之别仅是柔与刚的区别。三维排水柔性生态边坡挡土墙结构理论依据是按照土力学莫尔·库仑理论发展的加筋土理论的基本原理。

生态边坡墙体是三角内磨擦紧锁结构，而三角内摩擦紧锁结构是按照力学抗拉及抗剪原理为依据，其整体受力，稳定性好。结构面通过植被的发达根系与坡体组合成一个同质整体，保证了人工边坡和原自然边坡之间紧密联结，避免产生分离、坍塌等现象。并且随着时间的推移，日趋增强的植被根系使边坡结构的稳定性及牢固性更强，其工作机理图见图1。

3 三维排水柔性生态边坡设计及施工

图1 工作机理图

3.1 边坡设计

由于该边坡位于城区内，不仅要求安全稳定，而且对景观也有特殊的要求。所以堤防平台以下部分采用三维排水柔性生态边坡，平台以上采用多种自然护坡，如三维土工网垫固土、生态植草护坡等，基础设计要求采用素土夯实，外加条形C25混凝土，具体见图2。

图2 生态挡墙施工示意图

3.2 生态边坡设计参数及施工要求

（1）生态袋力学参数为纵向 5.81kN／m，横向 7.24kN／m，CBR顶破强力 l458N，垂直渗透系数为 1.72×10-1cm／s。

（2）三维排水联接扣上下两面倒钩棘爪不小于12个，棘爪高度不小于28mm／个，且非直线排列。为保证多向排滤水及植物根系生长的需要，垂直孔洞不少于32个，每个垂直孔洞直径≥15mm，网肋型联结扣的透水率≥46%。

（3）生态边坡底部地基承载力要求应不低于160kPa。原基底土及回填土压实度不低于0.93。

（4）生态袋内填充砂性土。常水位以下生态袋内填充砂土比例为8∶2；常水位以上生态袋内填充砂土比例为2∶8。

（5）根据现场土质情况确定有机肥的种类和掺入量。

（6）生态袋垒砌施工中，每施工1.0米高，需对填充物进行浇水预沉降后，方可进行下道工序。

（7）生态袋垒砌时，要挂水平线施工，上下层的竖缝要错开，三维排水联结扣要骑缝放置。

（8）土工格栅铺设不得有褶皱，并要拉紧。筋材铺好后，尽快填土。

（9）坡顶平台设置2%斜坡，坡向河道；在宽度2m亲水平台处，先铺10cmC30细石砼，再镶嵌直径5cm卵石。

（10）砼基础施工应每10-15米设置一伸缩缝，缝宽2～3cm，缝内嵌填沥青木板。

（11）排水管采用PVC50型，管端用220g／m 规格土工布包裹，管端向外坡度 5%，根据水位标高情况现场调整坡体排水管的位置，按梅花状布置，每4 m设置1根。

（12）边坡平台设置排水沟，纵向坡度为 2%，排水沟端部设置急流槽。

（13）植被方案：草本选用适合本地气候及土壤的高羊茅、黑麦草、狗牙根、百喜草等配合使用，种植方式均采用喷播。

（14）喷播后植被养护期内保证浇水量和浇水次数。

4 工程效益分析

传统挡墙主要有浆砌片石及砼挡墙，其主要构成材料有块石、水泥、石子、黄沙、钢筋等，施工过程中还需消耗电、水等能源，而三维排水柔性生态边坡构成材料仅为生态袋、土工格栅、土、沙及连接扣件，其中主要填充物为土及沙，大幅度降低了对资源的消耗量，另外生态边坡造价较低，与钢筋混凝土挡土墙相比，可以减少造价40%左右；与石砌重力式挡土墙相比，也可节省20%以上。

5 结语

通过三维排水柔性生态边坡在卞小河综合整治工程的成功应用，取代高耗能的钢筋、混凝土、石材等硬体材料，构建柔性生态边坡的新技术，解决了多种传统刚性边坡不可突破的技术难题，使结构稳定、水土保持与绿化一次完成，是生态、环保、节能与柔性结构四位一体的边坡建设新技术，其不但能满足“防洪、排涝”的水利工程的一般功效，而且可以融入城市园林景观、生态环保、建筑艺术等多种内容，适应城市发展的需要，笔者认为该项技术值得在城市河道整治工程中推广应用。

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琚泽进（1982—），男，安徽合肥人，硕士。

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