组合式生态护坡在白马湖弃土区防护中的应用

梁 敏,刘荣华,陈 栋,林 馨

(淮安市水利勘测设计研究院有限公司，江苏 淮安 223005)

1 工程概况

白马湖是江苏省十大湖泊之一，位于高邮湖之北、洪泽湖之东，总面积113.4km2，分属淮安市淮安区、洪泽区、金湖县和扬州市宝应县。白马湖具有防洪、排涝、供水、旅游、航运、养殖等多种功能，对里下河地区经济社会发展和生态环境具有重要作用。

白马湖退圩还湖工程实施后，污染底泥大量清除，形成弃土区9处，总面积1.24万亩，围堰总长42.31km，均为土质围堰，受风浪冲刷，雨淋沟众多，水土流失严重，严重影响弃土区的安全，对已实施工程效益的发挥产生了极大的影响。因此《淮安市白马湖生态环境保护总体方案》列入了白马湖弃土区生态防护工程，通过对弃土区围堰迎水面受风浪侵袭严重地段填筑消浪平台，对弃土区围堰进行生态防护，以固定围堰形态，防止水土流失，杜绝退还湖工程清除的污染底泥滑落湖中造成二次污染，保证白马湖水质和库容，为白马湖的保护与开发奠定坚实基础。

2 方案确定

白马湖弃土区围堰防护工程的技术难点主要有在弃土区周围填筑围堰，难度大，投资高，须在浅水位施工；水位变化范围大，变化频率高，防护困难；不同位置风向、水流情况不同，需因地制宜；根据白马湖生态旅游的开发定位，生态、景观要求高。

本次围堰防护形式选取时主要遵循以下原则：①能够防止堤坡冲刷；②生态性突出，利于水土保持；③景观效果良好；④能够浅水位施工；⑤因地制宜，与周围环境协调融合。对不同防护类型的比选见表1。

根据白马湖弃土区位置、风力风向、浅水位施工等要求，结合白马湖生态旅游的开发定位，白马湖弃土区防护工程主要采用块石土植草和抛石组合护坡、抛石和铰接式生态砖组合护坡两种型式。

表1 不同防护型式优缺点对比表

3 护坡设计

3.1 主要参数

(1)铰接式生态砖护坡厚度计算

图1 块石土植草和抛石组合护坡设计断面图

图2 抛石和铰接式生态砖组合护坡设计断面图

(1)

其中

(2)

经计算，铰接式护坡厚度D为11cm，因此厚度取12cm。

(2)抛石块体质量

采用块石或人工块体作为护坡面层且斜坡边坡系数在1.5～5.0之间时，波浪作用下单个块石(块体)的质量Q计算公式如下：

(3)

(3)抛石厚度

采用块石或人工块体作为护坡面层且斜坡边坡系数在1.5～5.0之间时，波浪作用下单个块石(块体)的面层厚度t计算公式如下：

(4)

式中，t—块石或块体防护面层厚度，m；n—块石或块的层数，t/m3；c—系数，按规范表D.3.2- 2确定。

经计算，块石单个质量Q为37.0kg，抛石厚度t为49cm，因此抛石厚度取50cm。

3.2 设计断面

(1)块石土植草和抛石组合护坡

块石土植草和抛石组合护坡，适用于景观要求较高且风浪冲刷较小的围堰地段，结合白马湖常水位，确定高程7.0m以下部分采用抛石护坡，保证防护和景观效果；高程7.0～7.5m范围的坡面采用块石土植草护坡，厚30cm。砾石土由卵砾块石和土按质量比1∶1混合而成，卵砾块石粒径为φ10～25cm，并在土料中植草。设计断面见图1。

(2)抛石和铰接式生态砖组合护坡

抛石和铰接式生态砖组合护坡适用于风浪冲刷较大的围堰地段。高程7.0～7.5m采用15cm厚卵石；高程6.5～7.0m采用50cm厚抛石，从高程6.5m至湖底采用铰接式生态砖护坡，做到岸坡防护和生态景观有机结合，即解决弃土安全稳定保护，又满足生态景观要求。设计断面见图2。

3.3 施工要点

(1)铰接式生态砖护坡施工

采用机械对坡面进行修整、清理，测量定位后，将预先根据设计要求设置好的整幅铰接式生态砖，采用吊装机械进行吊装到位，必要时采用船只和水下作业人员进行配合。

(2)抛石和块石护坡施工

①提前做好围堰断面和迎水侧堤脚外施工范围内的测量工作；②抛石棱体定线放样，在水域需插设标杆，间距以50m为宜，如相邻断面坡比不同，应加密插设标杆，保证断面间的平顺连接；③抛石填筑应满足《堤防工程施工规范》等技术要求，抗压强度大于40MPa，软化系数大于0.8，粒径不小于0.25m，比重≥2.4t/m3。抛填石料应坚实新鲜，色泽均匀，块重以20～40kg为宜，抛投时应大小搭配。最下层抛石粒径应大于50cm，便于挤出河底淤泥，保持岸坡稳定；④陆域和浅水抛石，可采用自卸车辆或装载车辆以端进法向前延伸立抛，特殊地段可采用人工抛填；⑤抛石棱体达到预定断面后应留有适当超高，保证初步沉降稳定后，护坡能够满足设计要求。

4 总结与思考

岸坡防护工程是关系到河湖安全的基础工程。近年来水利工程与生态环境相融合受到越来越多的关注和重视，生态护坡技术的应用日益广泛，组合式生态护坡能够根据不同情况组合不同的防护型式，扬长避短，博采众长，是对生态护坡技术的融汇与创新。但是由于受到施工条件的限制，组合的护坡型式较少。经过白马湖弃土区防护工程实践证明，组合式生态护坡不仅能够保持岸坡稳定，而且有利于水土保持和生态修复，工程治理效果明显，对其它类似工程尤其是需要浅水位施工的岸坡防护工程，具有良好的借鉴意义，具有较大的推广价值。