生态网格在水利工程边坡修复中的应用

周亚岐

（河北省承德市双峰寺水库工程建设管理局，河北 承德 067000）

生态网格在水利工程边坡修复中的应用

周亚岐

（河北省承德市双峰寺水库工程建设管理局，河北 承德 067000）

用于边坡修复的生态网格，包括金属线材箱、填充层、植被层。其特征在于相邻金属线材箱绑扎连接，填充层设置在金属线材箱内，植被层覆盖在金属线材箱上；金属线材箱包括边丝和网片构成，网片固定在边丝上，网片采用网丝编织形成。网片的网孔为正方形或六边形，网孔中多线绞合部分设置横向加强钢丝，网丝包覆PVC钢丝。填充层由填充材料组成，填充层孔隙率小于15%，填充材料包括天然块石层、卵石层、碎石层、废弃混凝土块层，具有抗腐蚀功能强，能够有效防护边坡和固岸，有很强的抵抗恶劣自然环境的能力，整体柔软性、稳定性和耐久性好，能够适应较大范围的变形。

生态网格；边坡修复；金属线材箱

1 背景

长期以来，传统的河道护岸工程往往局限于防护、排涝、饮水和航运等基本功能，在护岸工程设计中，特别是城市河道，为了控制河势和确保河道的防洪安全，而着力于运用块石、混凝土等硬质材料的结构设计，很少考虑河道的生态、景观、休闲、娱乐等其他功能。现行城市防洪工程设计规范，也未明确提出河道护岸的生态学要求，致使不少地方的河道，被人为渠化及对河岸的强行硬化，这样容易忽略河道的生态功能，破坏了生态平衡，不利于环境保护、抵御自然破坏因素及承受大范围变形的能力。本文提出了一种用于边坡修复的生态网格，能够有效防护边坡和固坡。

2 生态网格结构

2.1 边坡修复的生态网格结构

生态网格包括滤层、金属线材箱、填充层、植被层。其特征在于相邻金属线材箱绑扎连接，滤层设置在金属线材箱内，金属线材箱内设置隔片形成多个格室，填充层设置在金属线材箱内，植被层覆盖在金属线材箱上，金属线材箱包括边丝和网片构成，网片固定在边丝上，网片采用网丝编织形成，网丝编织成多绞合状，网片的网孔为正方形或六边形，网孔中多线绞合的部分设置横向加强钢丝，填充层由填充材料组成，填充层孔隙率小于15%，填充材料的粒径比1.5～2.0D。填充材料包括天然块石层、卵石层、碎石层、废弃混凝土块层，植被层覆土±10～15cm。

网丝和边丝为包覆PVC钢丝，包覆PVC钢丝包括钢丝、防腐层和PVC覆层，防腐层包覆在钢丝外，PVC覆层包覆在防腐层外，PVC覆层厚度0.4～0.6cm。

网丝和边丝为锌—铝—混合稀土合金包覆PVC钢丝，锌—铝—混合稀土合金包覆PVC钢丝包括锌—铝—混合稀土合金钢丝和PVC覆层，PVC覆层包覆在锌—铝—混合稀土合金钢丝外。

锌—铝—混合稀土合金钢丝的直径2.44～2.56mm，网丝为锌—铝—混合稀土合金包覆PVC钢丝的直径3.5mm，边丝的直径2.92～3.08mm，包覆PVC后的直径4.0mm。

网孔的尺寸有80mm×100mm，100mm×120mm或130mm×150mm多种规格。

2.2 生态网格的优点

（1）安全性高、抗腐蚀功能强，能够有效防护边坡和固岸，有较强的抵抗恶劣自然环境的能力。

（2）整体柔软性、稳定性和耐久性好，能够接受大范围的变形，寿命可达30～50年。

（3）透水透气性好，可有效减轻水流冲刷带来的磨损，且有利于植物生长，施工后可被本地的生物和动物所接受。

（4）施工简单，安装成本低，不需特别技能，只需将石头装入金属线材箱，简单方便。

3 生态网格的使用

生态网格是一种重力式柔性结构，多个相邻金属线材箱绑扎连接形成一种组合体即生态护垫，金属线材箱内设置隔片形成格室，金属线材箱内填充包括天然块石层、卵石层、碎石层、废弃混凝土块层的填充层，金属线材箱包括边丝和网片构成，网片固定在边丝上，网片采用网丝编织形成，网丝编织成多绞合状，网片的网孔为正方形或六边形，网孔中多线绞合的部分设置横向加强钢丝，填充层由填充材料组成，填充层孔隙率小于15%，填充材料的粒径比1.5～2.0D，填充材料包括天然块石层、卵石层、碎石层、废弃混凝土块层，植被层覆土10～15cm，植被层可栽种植物，在金属线材箱的一角装土，施工完后可栽种植被和插枝，可基本不扰动原有的生物、动物的栖息环境，工程建成后可被本土的生物接收，与周围的景观环境相协调。

4 生态网格在护坡修复中的应用

生态格网在具体的应用中可分为护脚和护坡，其中重点考虑坡脚和滤层，为了加强护坡侧缘的强度，可在生态护垫的上游、下游边界加厚。

为了保证防护效果，边坡河岸坡度应均匀、平整，不得留有尖锐、钝性物体。虽然人工摆放的小尺寸石料能起到天然过滤的作用，仍需铺设滤层，滤层为1层土工布或10～15cm厚的砾石层，滤层设置在边坡河岸和生态护垫之间，可以有效地防止边坡河岸上的细粒料流失。

生态护垫内填充层的填石应保证不出现位移，防止因填充层移位引起生态护垫变形造成水流阻力改变及碰坏网片。一般情况下这种结构适用于河流坡度小于2%，水流条件为缓流的防护。

生态护垫内填充的填石平均粒径Dm按式 （1）计算，而对于转变处的填石尺寸应乘以1.2的系数。

式中 Dm为生态护垫中填充层内填石的中值粒径（m），50%的填石应超过该值；Sf为安全系数，一般不小于1.1；Cs为石块填充的稳定系数，一般取0.1，最大块填石与最小块填石尺寸比为1.5～2.0；Dv为流速分布系数，一般为1.0～1.25；d为达到流速V处的局部水深（m）；γw为水的容重（kN/m3）；g为重力加速度（9.81m/s2）；Kl为修正因子，当边坡1∶1时取0.46，当边坡1∶1.5时取0.71，当边坡1∶2时取0.88，当边坡1∶3时取0.98，当坡度1∶4时取1.0；R为水力半径（m）；W为水面宽度（m）。

在计算出填石的粒径范围后，按t≥2.0Dm确定生态护垫的厚度，即金属线材箱的高度，计算出的厚度为最小厚度，应结合实际情况选择厚度不小于t的金属线材箱。

在波浪作用下，应对生态护垫的厚度即金属线材箱的高度进行修正。

式中 Hs为波浪设计高度（m）；α为河岸倾角（°）；n为填石孔隙率 （%）；Δm为水下材料的相对单位重度，Δm=（γs-γw）/γw。

大多数情况下（1-n）Δm≈1.0，因此以上两式可简化为：

不同流速下生态护垫的规格如表1。

表1 不同流速下生态护垫的规格

5 施工

首先构筑围堰、设置工作台，后进入护坡施工阶段。

护坡施工阶段主要包括边坡修整和生态护垫组装、铺设生态护垫和填充层内填石的填充。

5.1 坡面整理

用挖土机开挖，坡面平整度控制在5cm以内，部分需填筑坡段，采用推土机分层碾压，为了保证防护效果，河岸坡度应均匀、平整，不得留有尖锐、钝形物体。

5.2 铺设滤层

人工摆放的小尺寸石料能起到天然过滤的作用，仍需铺设滤层，滤层为1层土工布或10～15cm厚的砾石层，滤层设置在边坡河岸和生态护垫之间，可以有效地防止边坡河岸上的细粒料流失。

5.3 生态护垫组装和铺设

将折叠的单个金属线材箱取出并放置在坚固平整的地面上，然后展开并压平成原形状。将单个金属线材箱装成生态护垫形状，在水面下0.5m位置开始顺着堤岸铺设护垫，最后采用钢丝捆扎将相邻金属线材箱连接成整体，即用一定长度的绞合钢丝将左右相邻金属线材箱及上下层的金属线材箱连接在一起，绞合扎点间距24～30cm （三孔一扎），单圈—双圈—单圈进行绞合，绞合1m长的边缘采用1.3m长的绞合钢丝，且每根的绞合长度不超过1m。

5.4 填充层内填石

石料根据当地实际情况，可选择的粒径需符合设计要求的填石，特殊情况下，可以选择金属线材箱四周装填大石料，中间装填适量的小石料，装填的方式可以采用人工装填，也可以采用半人工半机械化进行装填工作，填充时必须注意石料的级配均匀，考虑到石头沉降，填充石头要有2.5～4cm的超高，且要对上表面进行平整，尽量减小孔隙率，填充层孔隙率小于15%，在填石时，应注意不要损坏网丝外的PVC覆层，填充后将每个金属线材箱全部锁死固定。

5.5 植被层施工

填充层内填石的填充施工结束后，在面层块石的缝隙内用细土回灌，浇水密实，保证土填满块石的缝隙，再在块石护坡上覆盖10cm厚的耕植土。采用挖泥船将抛石断面的土方开挖到设计高程，采用浮吊抛投块石；生态石笼镇脚施工结束后，采用两栖式挖泥船拆除施工围堰。拆除围堰和土方，植被层覆土10～15cm，可栽种植物，在金属线材箱的一角装土，施工完后可栽种植被和插枝，可基本不扰动原有的生物、动物的栖息环境，工程建成后可被本土的生物接收，与周围的景观环境相协调。

6 结语

（1）适用于水利工程边坡修复的生态网格，具有抗腐蚀功能强，能够有效防护边坡和固岸，具有较强的抵抗恶劣自然环境能力，整体柔软性好，稳定性及耐久性好，能够适应较大的自然范围变形。

（2）生态网格施工完成后，可栽种植被和插枝，不扰动原有的生物的栖息环境，与周围的景观环境相协调。

［1］岳亮亮.生态护坡在辽宁省城市河道整治中的应用［J］.吉林水利，2015（4）.

［2］郭海，郭明亮.三维植被固土网垫在护坡中的应用［J］.东北水利水电，2012（10）.

［3］琚泽进.三维排水生态护坡在城市河道中的应用［J］.科技视野，2012（26）.

［4］梁淑娟.华北平原区河流生态护坡措施的适宜性研究［D］.北京：北京林业大学，2013.

［5］于京要，谢子书.关于城市河流生态防洪综合整理的思考［J］.河北工程技术高等专科学校学报，2015（2）.

Application of ecological grid in water conservancy engineering slope restoration

ZHOU Ya-qi
（Construction Administering Bureau of Chengde Shuangfengsi Reservoir Engineering， Chengde 067000， China）

the ecological grid， which used for repairing slope， including metal wire box， filling layer， vegetation layer.The adjacent metal wire boxes is tied together， the filling layer is set in metal wire box， the metal wire box is covering with vegetation layer.Metal wire box including wire and meshes.The meshes is weaved by twine and fixed on the wire.The form of mesh usually be as a square or hexagon，the part of multi-line stranded in the mesh is set horizontal strengthened steel wire， PVC mesh is coated by steal wire.Filling layer is composed of filling materials， the porosity is less than 15%.The filling materials including natural stone， pebble layer， gravel layer， waste concrete block layer.The filling materials has corrosion resistance and strong ability to resist the harsh natural environment， the flexibility， stability and durability is good，and the adaptability for deformation is in a larger range，the function can effectively protect slope and river.

ecological grid； slope restoration； metal wire box

TV4 文献标识码：B 文章编号：1672-9900（2017）06-0017-03

2017-09-25

周亚岐（1968-），男（满族），河北平泉人，正高级工程师，主要从事水利工程工作，（Tel）13903241887。

尹健婷）