陕南秦巴山区PP织物袋梯田筑坎结构和坎型研究

2012-07-26李光录柳诗众邓民兴周茂玲

中国水土保持 2012年9期

李光录，柳诗众，邓民兴，张波，高霞，周茂玲

(1.西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100;2.陕西省水土保持局，陕西西安710004;3.陕西省绿为生态科技公司，陕西西安710054;4.洋县水土保持工作站，陕西洋县723300)

在陕南秦巴山区，受土壤黏粒含量高、雨多强度大等自然因素和修筑、开发利用中人为不合理的社会活动影响，坡改梯工程梯田垮坎现象极为普遍［1－2］。为解决上述问题，陕西省水保局曾多次组织专家调研，选用PP织物袋作为梯田筑坎材料，在商州区、洋县、勉县、汉滨区等地进行试验示范，取得了初步成果［3］。

1 PP织物袋的特点

PP是英文聚丙烯(Polypropylene)的简称。PP织物材料是以聚丙烯(PP)为原材料，添加碳墨和抗紫外线(UV)成分，由经针刺双面熨烫的新型高分子无纺布加工而成的袋子。其主要特点是:①抗潮湿。PP织物袋不吸收水分，在水中长期浸泡不会变形。②抗化学腐蚀。PP织物袋对一定浓度的酸碱、化学物品有很强的抵抗力，可在严重污染地方使用。③抗生物降解和动物破坏。采用特殊配方，不腐烂、不发霉、不变质，不易生物降解，不利于菌类生长，也不会成为啮齿动物的食物，不会污染水体。④抗高温、低温。PP织物袋可以承受120℃高温不熔化，可以承受的最低温度为－40℃。⑤抗紫外线(UV)。PP织物袋含碳墨和其他抗UV成分，经国家建筑材料测试中心检验，裸露在自然环境下80 a力学强度降低30%，当绿化完全覆盖后寿命可达120 a。⑥环保性好。无毒，不降解，可回收，无污染。⑦利于植物生长。植物根系能在袋与袋之间自由生长，将织物袋联接成一个整体，形成稳定永久的生态结构。

2 PP织物袋梯田筑坎结构

图1 PP织物袋梯田筑坎的联接形式

PP织物袋系统以PP织物袋为主体，以三维排水联接扣为连接件，将袋与袋联接为一个整体。根据地形和土壤条件差异，可选用生态锚杆、土工格栅、膨胀螺丝等作为梯田筑坎的辅助材料。PP织物袋和联接扣交叠放置，构成了一个稳固的三角结构，见图1。PP织物袋内可以充填土、砂或碎石等，透水但不允许土体颗粒通过，可以成为植物生长的良好载体。袋体强度较高，胀破强度最大可达1650 kPa。联接扣是由聚丙烯制成的构件，放置于PP织物袋之间能增强系统的整体强度，其中包含多个倒钩，具有联接加筋土工格栅或加固结构的作用。

3 PP织物袋梯田筑坎形式及适用条件

陕南秦巴山区黄褐土梯田垮坎现象较为严重，黄泥巴土梯田垮坎尤为突出［4］。针对梯田垮坎问题，在对土壤和降雨条件进行分析的基础上，基于稳定性分析，确定了3种较适宜的PP织物袋梯田筑坎坎型。

3.1 单坎型

单坎型也称为常规型，是将PP织物袋横向单行错位码放的一种筑坎形式(图2)，坎顶宽(B)0.40 m，袋长0.7 m，坎高(H)与坎坡(θ)关系见表1。这种筑坎形式具有施工程序简单、速度快、效率高、用袋数量少、成本低等优点，但也存在稳定性差，易出现滑塌、鼓肚等问题，因此坎高不宜超过1.8 m，适用于陕南石渣土、淤泥土和沙土等土质较好的地区。

图2 单坎型PP织物袋梯田田坎

表1 单坎型田坎的主要设计参数

3.2 L 坎型

L坎型是将底层PP织物袋顺坡竖向水平码放、上层横向错位码放的一种筑坎形式(图3)，坎顶宽(B)0.40 m，底宽(D)0.70 m，坎高(H)与坎坡(θ)关系见表2。这种筑坎方式底层织物袋竖向水平码放，增加了坎底层与地面的摩擦和坎自身重量，使稳定性大大增强。较单坎，L坎型田坎的优点是稳定性高、施工方法简单、施工速度较快，缺点是成本略高，主要适用于陕南山地红、黄泥土梯田建设。

图3 L坎型PP织物袋梯田田坎

表2 L坎型田坎的主要设计参数

3.3 反坡L坎型

反坡L坎型是将底层PP织物袋顺坡竖向倾斜码放、上层横向错位码放的一种筑坎形式，整体形成反坡，故称反坡L坎型(图4)，坎高(H)与坎坡(θ)关系见表3。这种筑坎方式是将织物袋整体向田面方向倾斜为反坡δ(δ=90°－θ)，保持δ≥15°或h≥0.20 m，顶层织物袋用土填埋夯实，由于袋体倾斜，自身抗滑动、抗转动和抗鼓肚能力增强，稳定性高于前两种坎型，缺点是施工工序较前两种坎型复杂、建设成本高，主要适用于陕南垮坎最严重的黄泥巴土梯田建设。