现浇网格生态护坡技术在河道边坡生态修复中的应用

王建军 刘忠林 温楠 王磊

摘要：河道边坡生态修复是构建生态文明的新理念新方法，现浇网格生态护坡技术正是针对此理念进行河道生态修复的一种原创性领先技术。现浇网格生态护坡技术运用植被与工程措施相结合，在河道边坡上以30%的硬化面积获得了70%的绿化面积，达到了水土保持、涵养水源、改良土壤、生态恢复的目的。

关键词现浇网格；生态护坡；河道边坡；生态修复

中图分类号：U416.1+4 文献标识码： A 文章编号：

1 前言

我国河流众多，河流系统是自然界最重要的生态系统之一。但近年来由于工农业生产、乱砍滥伐、气候等原因造成水土流失日益严重、河堤渠岸破坏严重，严重影响我国经济的可持续发展与人们生存环境的恶化。1991年我国颁布了《中华人民共和国水土保持法》，该法令明确了水土流失治理、预防以及推广施政的方法和体制，成为开发地开发治理、生态修复行之有效的行政管理方针。

针对生态环境受到严重威胁的河流，人们采取了很多措施，其中传统的硬质护坡将河岸表面封闭起来,达到了河岸免受河水冲刷的目的，却阻隔了水土的联系，破坏了河流生态平衡,影响了河道的自净能力发挥；同时河道高直的岸墙拉远了人与水之间的距离。于是河道生态修复的理念逐渐兴起，主要有植被措施和植被与工程措施相结合两种方法。

目前市河道生态修复，往往偏重于园林景观和人文历史陈迹的恢复，忽略了河道生态修复的核心。真正意义的河道生态修复是在保持边坡稳定的基础上，以营造边坡的生物多样性为目标，河岸水文联系的沟通为关键，在水—土—生物之间形成良性循环，构筑优美城市景观，保证河流生态系统健康。

现浇网格生态护坡技术运用工程与植被相结合的措施，在河道边坡上以30%的硬化面积获得了70%的绿化面积，达到了水土保持、涵养水源、改良土壤、生态恢复的目的。

2 现有河道生态护坡技术

河道生态护坡技术在我国起步较晚, 目前形成的河道生态护坡技术主要有：

（1）植被混凝土护坡 多孔混凝土由粗骨料、水泥、适量的细掺和料组成,是植被型生态混凝土的骨架,孔隙率>40%,表面等效孔径为2～3 cm,孔隙自构件顶表面可蜿蜒通至地面。生态混凝土中加入的保水材料以有机质保水剂为主,并掺入无机保水剂混合使用,为植物提供必需的水分。此技术受水位骤降的影响较小，有利于排出和降低被保护土内的含水量。

（3）生态袋护坡：利用人造土工布料制成透水不透土的生态袋，植物在装有土的生态袋中生长，并以此来防护河堤、湖岸、坝坡和修复环境，同时植被生存条件受到生态袋空间环境所限。

（4）香根草护坡：是在边坡上植入根系发达的香根草，形成高强度生物土层、高密度地上绿篱的护坡。适合黄河以南的地区应用。

（5）土工合成材料复合种植基护坡：是采用土工织物上铺设混凝土预制块成框格状，在框格内填土、深栽植物的护坡。有土工网垫植草护坡、土工格室植草护坡、加劲纤维毯护坡。现在的土工网垫大多数以热塑树脂为原料，塑料老化后，在土壤里容易形成二次污染。

（6）生态砖护坡：是在边坡上铺设或嵌固一种带孔的混凝土或砖砌块，并在孔中种植植被的护坡。先进的技术有联锁式砌块护坡、铰接式砌块护坡及坡改平砌块护坡。

①联锁式砌块护坡是生态砖之间互相嵌固封锁避免发生侧向移动形成整体的生态砖护坡。由于其联锁是在二维平面上的散体连接，容易遭水流冲刷或地基沉陷破坏。

②铰接式砌块护坡是将预制高强度混凝土块用一系列绳索相互连接而成连锁型矩阵铺面护坡，其造价较高。

③坡改平砌块护坡是将砌块的下底面制成与边坡坡面相平行的斜面，上底面制成水平面的空心砌块，铺设时底部与坡面相吻合，上端能够保持水平，达到保水、保土的效果的护坡方法，该方法是散体结构拼接砌筑而成，整体稳定性与抗冲刷破坏有待进一步观察。

3 现浇网格生态护坡技术

现浇网格生态护坡技术是在河道边坡上用现浇网格生态护坡模板现场浇筑的钢筋混凝土网格内种植植物、铺设抗冲刷基质，达到河道水土保持、涵养水源、改良土壤、生态恢复目标的新型生态护坡技术。

它是针对我国河道边坡绿化困难、稳定性差和水土流失严重等问题，结合国内外先进的河道边坡生态修复工程经验，自主研发出的一项先进的生态护坡技术。研发内容包括现浇网格生态护坡技术的模板创新、适用范围、边坡稳定、水土保持、抗冲刷基质、本土植物等多个方面研究，综合实现边坡稳定、水土保持，生态恢复的目标，形成一套适合我国大部分地区河道边坡的水土保持、生态恢复的技术体系。

3.1技术原理

现浇网格生态护坡技术是集工程力学，土壤学、肥料学、生态学和植物学于一体，形成的综合性生态护坡技术，现浇网格工程、抗冲刷基质和本土植物是该技术的三大主要内容。

（1）现浇网格工程稳固坡面，网格工程技术的稳固性主要是由两方面来体现的，其一，硬质工程方面：纵横交错的钢筋混凝土与锚杆在整个坡面形成三维立体护坡结构，利用宋庆丰[6]边坡稳定性模型分析内蒙古地区30°、45°和60°的岩土质边坡，其稳定系数均达到了《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）的标准。其二，植物根系方面：植物根系在边坡稳定上也发挥着巨大的作用，通过试验证明，在网格工程的框格内种植乔、灌木，一年后，边坡的稳定性系数在原来的基础上增加0.03-0.05。

（2）抗冲刷基质材料水土保持，硬质工程框格的下框梁比其他的框梁高，减少了水流陶土的作用力，同时抗冲刷基质材料可降低水流对边坡的冲刷能力，达到了水土保持的目的。

（3）本土植物绿化环境，以“乔灌先行，模拟自然，恢复生态”设计理念为指导，形成地面草-中间灌-上面乔的垂直生态模式结构，并在水平方向上形成草、灌、乔优化配置的种植模式，增加区域环境内的生物多样性，为区域范围生态自然恢复提供了必要条件。

现浇网格生态护坡技术以硬质工程护坡为基础，减少水土流失为关键，本土植物美化环境为重点的绿化理念出发，最大程度的模仿自然规律，减少人为干扰，坚持社会倡导的尊重自然，施法自然，构建真正意义上的生态河道。

3.2技术原则

（1）稳固性原则 边坡稳固是绿化的基础，网格工程具有抗侵蚀能力（风蚀、水蚀）、具有一定的强度及三维立体稳定结构。

（2）水土保持原则 鱼鳞坑网格能够极大地减少水土流失，抗冲刷基质可以大量的缓减河水对边坡冲刷。

（3）因地制宜原则 依据地域气候条件，设计施工方案，并选用当地抗逆性强的植物作为护坡绿化植物。

（4）自然修复原则，以本土乔灌木为主要先锋种，逐步形成以当地生物群落为主的生态系统，达到自然恢复的目标。

3.3技术优势

（1）坡面稳固现浇混凝土（钢筋）网格与锚固形成三维立体的网状护坡结构，结合草、灌、乔立体种植模式的植物根系保护，使坡面更加稳固，不易塌方毁坏。

（2）高绿化率常用模板整体浇铸的网格，每1m2中框格面积占0.3m2，绿化面积达0.7m2，而且框格梁的设计呈上窄下宽的梯形结构，在边坡稳定的基础上，极大地减小硬质框格面积，扩大网格植物种植空间，为后期的坡面绿化创造条件。

（3）水土保持与现有的生态绿化技术相比，浇铸成型的网格呈下框梁比上框梁高的鱼鳞坑结构，框梁的高度一般为0.15m，下框梁中部高出0.03-0.05m，经实践证明，下框梁的高度对目的边坡的水土保持能力起到了非常大的作用。

（4）抗冲刷基质材料在网格内种植植物后铺设抗冲刷基质材料，能够加大地表粗糙度，减缓河水冲刷力，增强土壤涵水能力，为植物的正常生长提供环境条件。

（5）应用本土植物充分发挥本土植物抗逆性强的护坡优势，以草、灌乔相结合的模式种植，组建人工植物群落，逐渐演替为生态自然群落。

（6）模板浇铸，节约成本支架模板攻克护坡领域支模难关；现场机械浇铸，易于施工，提高了工作效率；网状结构护坡节省材料，降低了施工成本。

3.4适用条件

现浇网格生态护坡技术应用范围较为广泛，在生态学的基本理论指导下，现浇生态护坡技术中的各个影响因子可随环境的改变而改变，因此，几乎可涵盖自然或人工的各种类型的河道边坡生态绿化。

现浇网格生态护坡技术在城市河道边坡生态恢复中的应用尤为突出。它是在利用土体极限平衡原理对边坡进行坡改缓的基础上，把现浇网格浇筑成能够涵养水源的鱼鳞坑状，再选用本土植被进行坡面绿化、抗冲刷基质进行坡面保护，达到稳定、水土保持、生态恢复的综合效益。

4 现浇网格生态护坡技术用于河道护坡的施工工艺

4.1工程施工过程

现浇网格生态护坡技术的施工过程如下：

（1）河道边坡根据实际边坡的坡度进行平整，并勘测放线。

（2）在整平的河岸坡面上铺设钢筋，将钢筋按照一定的角度交错铺设，根据需要可加锚固（执行《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）），将现浇网格（钢筋混凝土浇铸）生态护坡模板（斜网格、纵横网格）套至于钢筋上，依据河岸坡面绿化面积将模板拼接成一个整体的连续浇铸系统。

（3）根据河岸坡体的性质，配比钢筋混凝土，用搅拌机搅拌均匀。

（4）将搅拌均匀的混凝土用输送泵输送，并用浇铸机浇铸，打开放气阀，振动棒振实。

（5）待其凝固，取下模板，进行养护。

4.2施工构件

（1）钢筋材料

为了加强河道边坡的稳定性，在网格的框梁内加筑钢筋作为拉力。钢筋规格按照《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）执行。

（2）锚杆设置

锚杆是减少边坡下滑力的重要保障，起到锚固的作用，尤其是在河道边坡的固定中，起着尤为重要的作用。锚杆主要应用于坡面稳定性差和坡度较大的岩质边坡。锚杆以铁质的螺纹钢或圆钢为主。依据坡面的结构和特殊性，锚杆的设计密度、规格可按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）执行。一般小于30°的边坡无需加设锚杆可直接绿化。

（3）混凝土浇铸生态护坡模板

混凝土浇铸生态护坡模板是一种预置模型，目前有斜网格(专利号：ZL200920006293.4)和纵横网格(专利号：ZL200920006293.8)两种混凝土浇铸生态护坡模板，1000mm×600mm、1200mm×800mm、1500mm×1000mm等多个尺寸模板，适用于不同类型，坡度，坡长的边坡，网格内可种植植物。如图1、图2所示：

图1护坡植物种植

图2护坡效果图

4.3铺设抗冲刷基质

抗冲刷基质材料的铺设是现浇网格生态护坡技术的特点，将设计的材料按照比例混合，在网格内种植植物后铺设50—100mm的抗冲刷基质材料。依据坡度的不同已经配制出适合30°、40°、50°、60°边坡使用的G1、G2、G3、G4四种抗冲刷基质材料。

4.4本土植物选择

根据不同的植物特征，选择绿化植物一直以来是绿化上的热点。经多年的绿化实践经验证明，河岸护坡植物应具备防涝、抗寒，耐贫瘠，生长速度快，绿期长，根系发达等特点。多年来内蒙古和信源生态科技有限公司坚持以“乔灌先锋，乔灌结合”的绿化模式设计施工，随着该地区水土保持、河道边坡生态修复的发展，已从当地野生种中选育出一批适合该地区绿化种植的优良植物。如马莲（Lactea Pall Var Chinensis (Fish) Koidz）、柽柳（Tamarix chinensis Lour.）、沙打旺（Astragalus adsurgens Pall）、杨柴（Astragalus mongolicum）、紫穗槐（Amorpha fruticosa L.）、花棒（Hedysarum scoparium）、互叶醉鱼草（Buddleja ahernifolia Maxim）、欧李（Semen Pruni Humilis）、胡枝子（Lespedezabicolor Turcz.）、 蒙古莸（Caryopteris mongholica Bunge）等。

4.5养护

河道边坡养护包括两个方面，一个是硬质和基质部分，监测由于自然灾害造成的部分坡面下沉，及时工程修复，保证坡面基实，抗冲刷基质表面平整，无裂痕。另方面是植物养护，在植物移栽后的一到二个生长期内保障植物正常生长所需的水分，养分以及病虫害防治。因此生态护坡养护需注意以下几点：（1）工程竣工后对边坡坡体及绿化部分监测需一年；（2）在植物种植后的3个月内，第一月每隔10天浇水一次，后两月各浇水一次；（3）每一个季度喷洒杀虫剂一次；（4）及时清除杂草。现浇网格生态护坡技术应用于边坡绿化养护期一般为一年，植物成活率≥85％，植物盖度≥85％，病虫害成灾率≤0.5％。

5 结束语与展望

河道边坡生态修复的重点已经改变了以往的模式，从环境破坏、污染后治理转变到原始保护上来，从硬化工程保护转到生态修复上来。

现浇网格生态护坡技术是一套生态的，科学的，合理的河道边坡生态修复技术体系。该技术在恢复生态学和景观生态学的基本原理上，建立生态护坡模式，运用生态学先锋种入侵，生物多样性，植物空间分布等基本理论指导设计、施工，形成工程与生物相结合，植物优化配置，达到多层面，全方位，立体化的绿化效果，是目前边坡绿化领域内一项新型的生态护坡技术，已经初露头角，这将对深化绿化理念，为河道边坡生态修复达到理想的收益具有重要的意义。

现浇网格生态护坡技术在河道边坡修复中的应用将独显其与生具有优势，带来显著的经济、生态与社会效益。

6 参考文献：

[1]王富永，吴长文，王永喜．深圳市岩质边坡生态防护设计技术概述．中国水土保持科学,2008,12（6）：44-45

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[3]钱晓红,关云鹏,吴玲杰．现代生态护坡技术的应用研究．内蒙古水利,2009年。

[4]吴和政 孙宁波．混凝土框架与框格梁锚固技术及其应用．中国地质灾害与防治学报1999（4）

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[6]宋庆丰．根系固土作用及植物护坡稳定性研究．西南交通大学,2006