Enkamat®柔性生态护坡研究—以福建省九龙江北溪下游防洪工程项目为例

陈腾林

（福建省汀江水电工程有限公司 福建长汀 366300）

Enkamat®柔性生态护坡研究—以福建省九龙江北溪下游防洪工程项目为例

陈腾林

（福建省汀江水电工程有限公司 福建长汀 366300）

传统护坡以河流的泄洪、排涝为主要出发点进行设计。以水泥、石料等硬 性材料为主的传统护坡模式在边坡稳定方面固然发挥了不可磨灭的功劳。然而，此类硬性护坡方式造价和维护成本高、功能单一等缺陷日益显著。随着我国经济发展，护坡模式朝“生态”、“环保”方向转型的要求的趋势日益迫切。本文通过结合福建省长泰县防洪工程实际情况，对Enkamat®柔性生态护坡结构技术进行探讨。

生态护坡 三维土工网垫 Enkamat®柔性护坡

1 生态护坡

生态护坡以原河道护坡为基础，创造良好性的生物生存环境和自然景观，在保证护坡具有一定强度、安全性和耐久性的同时，兼顾工程的环境效应和生物效应，在河道岸坡上建立具备生态功能的防护体系，以实现保持河岸防洪安全，坡面植物生存环境良好，生物多样化，陆生生物与水生生物相结合，最终提高河道景观环境及水质情况。

随着我国经济发展，保护环境的任务也日益紧迫，河道的整治工程也不断地从传统的以防洪排涝功能为主体转变成生态河道整治。发达国家对生态环境问题的认识较早。在欧美国家，生态护坡技术得到广泛应用，日本、新加坡等亚洲发达国家、地区在水利工程领域的设计和施工时，着重考虑生态理念，并采取多种环境保护措施和生态舒缓措施。

河道的坡岸防护是历来水利治理重点、难点所在。传统护坡主要包括砌石护坡和大量使用的预制混凝土护坡，也就是所谓的“三面光”河道，这种护坡形式只承担了河道防洪排涝的基础功能。生态护坡是在传统护坡基础上发展而来的，不仅满足基础的河道的泄洪、排涝等要求，也能防止水土流失；与传统护坡相比，生态护坡更具有自然生机，陆生动植物的生活环境更加适宜。生态护坡还具有一定的开放性，保护生物的多样性，对河道生物的栖息环境影响较小。此外，生态护坡的生物系统与河床的水生生物系统相结合，适应各类水生、陆生动植物的生存条件，既合理搭配，又互不冲突。在整个河流大生态系统中生物配置更加合理，生物群落种类繁多，河流的自净能力和自我恢复能力得以提升。

在工程设计中，生态型护坡必须满足以下几个方面要求：（1）安全性。这是作为护坡水利设施的基本功能，即是否能发挥有效的防洪、固岸作用。（2）生物性。对本土的原生动植物没有产生重大的负面影响，尽量不扰动原有栖息地环境，或者护坡完工后能被本土生物接受。（3）亲水性。（4）景观性。护坡完工后与周围景观环境相协调。

2 生态护坡种类

（1）固土植物护坡：利用根系发达植物进行固土的护坡。此类护坡单纯使用植被护坡，植物无额外的加筋作用，无法抵长时间、高流速的水流冲刷，固土效果也差强人意。

（2）网石笼结构生态护坡：由镀锌或喷塑铁丝网装碎石、肥料及种植土组成。网石笼护坡处理植被覆盖率低，且需要定期维护。

（3）土工材料复合种植技术：该技术是近数十年来发展的较为先进的复合种植护坡技术，在欧洲等注重生态环保国家得到广泛采用，如Enkamat®柔性护坡。该种护坡形式由网垫和种植土、草籽等组成，网垫质地疏松、柔韧，有合适的空间，可填充土壤和沙粒。植物更细可以穿过网孔生长，长成后的草皮可使网垫、草皮泥土表层牢固地结合在一起，达到加固护坡的效果。

（4）多孔结构护坡：使用天然石、混凝土预制件等材料构成的带有孔桩的适合动植物生存的护坡结构形式。这种护坡形式属于硬质护坡，施工复杂，绿化率低，造价昂贵，需要定期维护。

3 工程概况

九龙江北溪下游防洪工程长泰城区段位于福建省东南部。九龙江，是福建省仅次于闽江的第二大河，发源于连城玳瑁山。流域面积14,741km²，长285km，年均径流量260m³/s，九龙江主要由干流北溪与支流南溪、西溪组成。过漳州在厦门港对岸注入台湾海峡。其下游的漳州平原是福建省四大平原之一。

龙津溪，是九龙江北溪的一条支流，发源于泉州市安溪县员潭坑，全长79.6km，流域面积940km²，由北向南贯穿长泰县全境。在龙文区郭坑镇与芗城区浦南镇交界处汇入九龙江。

工程所在地长泰县地处闽南金三角中心结合部，九龙江下游，东迎厦门，南邻龙海，西接华安与漳州，北靠泉州安溪县，是连接厦漳泉三地的十字路口。地理条件优越，旅游资源丰富，是一个典型的城市近郊县。长泰县作为中国山区综合开发试点县，中国生态建设示范县和福建省环保先进县，有着“闽南宝地”之称，城市建设以生态旅游城市为目标。长泰县气候温暖，雨量充沛，年降雨量1460毫米。城区地势平坦且低洼，夏秋季受九龙江洪水顶托，极易发生洪涝灾害。然而，城区现有的堤防使用年限已久，防洪标准偏低，城区防洪未能达到规划设计标准。因此，经省市有关部门批准，新建九龙江北溪下游防洪工程长泰城区段。防洪堤坝总长9950m，防洪标准按50年一遇设计。为顺应生态旅游城市建设宗旨，本次防洪工程在护坡形式上也采用生态护坡进行处理。经过多种处理方式以及材料的综合对比，在多方探讨之后，最终决定将原计划使用联锁块护坡的顶冲段、部分河流多处拐弯处以及水流速度较大的部分改使用Enkamat®生态护坡。

工程防洪堤坝平均高度约5-6米，坝顶宽16m，中间为宽8m的沥青路面，两侧各为宽4m的绿化带。迎水坡平均坡长23-25m，平均坡度19°。背水坡使用草皮护坡。整个防洪工程待处理的坡面面积大于四万平方米。

4 Enkamat®新型生态护坡体系

Enkamat®是由荷兰生产的一款三维开孔式柔性护坡体系。由100%聚酰胺（PA6）干拉成型，产孔隙率超过95%。其丰富的三维空间为植物生长提供足够的空间，植物生长成熟后为植物提供额外的加筋作用，这使得在长有丰富的植被的土层表面能够抵抗更高强度的水流冲刷。同时土层表面的成熟植被也起到固土的作用，有效防止在重力作用、径流冲刷、河流冲刷等造成的水土流失。

Enkamat®最明显的一个特质就是其特有的单丝三维开孔结构。这种结构可为植物根系提供加筋作用。网垫凹凸起伏的形状可以促使水流形成细小漩涡，达到水利消能的效果，为边坡提供整体的稳定的保护功能。

与联锁块等硬性生态护坡模式不同，Enkamat®柔性护坡的功能在如长泰“七山一水二分田”的地形多样地区尤为突出。联锁块、浆砌石等护坡在工程完结之后必须要定期维护，否则边坡在长期的水流冲刷或者土层变化时容易发生移位，从而整个边坡、坝体带来极大的危害。而Enkamat®柔性使得网垫能顺着土层的变化而变化，同时其特殊的制作材质——聚酰胺赋予其每米至少能抵抗2KN拉力的抗拉强度，从而大大的加大护坡的稳定性。经欧盟权威检测，Enkamat®使用寿命可达百年。从水流冲刷角度而言，使用Enkamat®的坡面，待植被生长成熟后，坡面最高可抵抗每秒7m的水流冲刷，再加上植物、土壤、Enkamat®的一体性，由于水流冲击造成的错位可能性微乎其微。

目前市面上也有不少类似的国产三维网垫，这种网垫生产材质通常使用的易氧化、耐久性差的聚丙烯、聚乙烯。生产出的成品抗拉强度低。不同于普通三维土工网垫，Enkamat®在制作原材料上就已突出其环保的特质。采用100%无毒害、耐腐蚀的惰性环保材料聚酰胺制成，Enkamat®经欧盟环保质量认证体系检测，产品可应用于饮用水库。

在制作工艺方面，Enkamat®代表着全球三维土工网最为先进的生产工艺——干拉成型法。聚酰胺纤维长丝在挤出之后，一次性制成三维空间结构，不经过中间步骤，不过水冷却。由于其石油化学品的特殊性质，纤维成型后对原有形状有记忆性。这种先进技术不仅能够保证纤维表面张力不被破坏，三维空间形状不变形，保证产品的力学性能、化学稳定性、结构稳定性达到最优，能承受复杂的应用。

相比之下，国内生产的普通三维网垫多湿拉成型法，化学纤维长丝在挤出，经过冷水冷却，再用机械工艺制成三维形状这种初级的制作工艺，因为聚合物的记忆性，产品会在使用过程中趋于变回机械加工前的形状。此外，普通三维网垫通常由2-3层均匀方格网垫再加上多层的网包层经由人工粘结符合形成的三维网垫，抗拉性低。在实际运用时，一旦其承受的负重增大，网垫便会因挤压而变回平面状态。因此网垫便失去了三维水土保护的初衷。也失去了水土保护的能力。

Enkamat®从上世纪六七十年代投入使用，经过多年的发展技术日臻成熟，已经形成一套完整的边坡保护体系。

首先，在植物生长之前，铺设有Enkamat®的坡面能够暂时代替植物稳固土壤，提供临时性的保护，直到植被完全生长。

其次，在植被生长过程中，Enkamat®担任人工根系系统的角色。其独特的三维开孔空间为植物种子生长创造微型空间，确保种子在生长过程中不会移位。同时，Enkamat®黑色产品性质在阳光下能够保持温度，使得即使施工季节气温较低，也能确保种子顺利发芽。

再次，植被完全生长成熟之后，Enkamat®能够为植被根系提供永久的加筋作用。植物根系穿过Enkamat®生长在土壤里，根系与Enkamat®紧紧缠绕，形成一体。因此，Enkamat®能为植物提供永久性的加筋作用，从而为坡面提供永久性保护。

作为柔性护坡体系材料，Enkamat®不仅可为河流边坡的保护，由于其材料的多样性，Enkamat还可广泛运用在如垃圾填埋场底盖、屋顶绿化、足球草坪、公园湖泊边岸等环境中。

结合长泰县特殊的地质情况，本次工程采用的是Enkamat®标准型产品系列中厚度最高的一款。有>95%的孔隙率，可以有效控制土壤颗粒的移动，促进植物生长，形成根系-Enkamat®-草皮加筋稳定体，有效保护自然环境。试验段施工面积约3000km2，工程耗时约十天，相比传统的砌石护坡或联锁块等硬质护坡方式，施工工艺简便，施工工期大大缩短，工程施工步骤如下。

4.1按原设计要求对坡面进行修改

清理坡面上的石块，填补第一次修整的坡面留下的坑洞。必要情况可采用人工办法对坡面进行二次处理。在坡顶沿坡面向下处开槽用于填埋固定Enkamat®的顶端。在坡顶沿坡面向下60-70公分处与地面平行指向大坝内部方向向大坝开挖30cm，然后再向下挖一个深30cm，宽30cm的沟槽，挖好后的沟槽呈“Z”字形状。坡脚处同样挖一个深30cm的沟槽用于埋设Enkamat®低端。

4.2铺设

铺设前先测量铺设坡面的长度，然后在卷开的Enkamat®上裁剪下相应的长度。接着将裁剪好的Enkamat®卷起转移至铺设处，卷开Enkamat®，随后调整其位置。位置调整后，使用长40cm，宽10分的“U”型钢钉固定Enkamat。坡顶处每隔一米使用一根钢钉将Enkamat®一段固定在沟槽中，其余部分钢钉使用密度为1-2m处使用一根。两幅搭接处需要顺着水流方向搭接，搭接部分的Enkamat®每隔一米使用一根钢钉。Enkamat®铺设好后需往上覆盖厚度约2cm的土层。施工时为秋季，早晚温度较低，覆土后撒上有机肥与复合肥确保植被的顺利生长。

4.3聘请农务经验丰富的农民手工播撒，确保种子均匀分布在坡面

本次工程使用的是东南沿海一带最普遍的狗牙根草种。狗牙根是福建省本土植物，耐践踏性、侵占性、再生性及抗恶劣环境能力极强，耐粗放管理，根系发达。播种结束后长泰气温已日益降低，为保证草种顺利发芽，播种后在坡面覆盖一层无纺布保温。播种后一至两周需确保植物生长有足够的水分，因此需早晚各浇水一次。经过多日的悉心照顾，铺在Enkamat®上的狗牙根在一周后便顺利发芽，坡面上已覆盖上一层淡淡的绿苗；一个月后，狗牙根高至15cm以上，几乎要将表层的土工布顶开。

5 结语

在提倡人与自然和谐相处的今天，边坡治理也从过去仅注重安全、经济的治理模式向保持边坡自然特征的生态模式转变。生态护坡是一项综合性的系统工程，其范围涵盖水利工程、环境工程、生态学等多学科内容，在满足河道防洪要求的同时，减少人工雕刻的痕迹，更重要的是体现了生物多样性、人与自然和谐的理念。

Enkamat®长泰防洪工程试验段施工顺利竣工，工程效果值得肯定。Enkamat®柔性护坡产品发展潜力巨大，其独特的生产工艺而又简便的施工工艺值得我们对其进一步的探讨与研究。因为以Enkamat®柔性生态护坡体系为代表的护坡理念顺应了人与自然共生的要求，该技术不仅是全球防水土流失的一大进步，也将成为今后护坡工程的建设主流。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.10.019

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1672-2469(2014)10-0055-04

陈腾林（1968年—），男，工程师。