河道治理工程中护坡技术研究与应用

郗文军

（新疆昌吉州阜康市水利局，新疆 阜康 831500）

随着社会经济的发展，人们对生态环境逐步重视[1]，因此需大力推动现代技术对传统施工工艺的改进。其中河道治理过程中护坡技术是一个很值得深入探讨的课题[2]。生态护坡技术在我国当前部分河道治理过程中应用较为广泛，不仅可对岸坡防护加固，同时也提高岸坡的景观人文性，展现出与自然的协调性发展[3～4]。选择合理的生态护坡与传统的人工材料相结合是当前一个较为关注的重点，故本文以某工程为例分析RXP 生态砌块挡墙护坡和植物护坡的稳定性、生态协调性及造价。

1 工程现状

在某地河道治理过程中遇到一处高坎岸坡，其岩土体主要为均质土，挡墙高度约为3.0 m，坡度比约为1∶0.17。挡土墙以上承重平台具有一处高陡斜坡，坡度比达到1.5，高度约为7.02 m，见图1。岩土体主要抗剪参数为：粘聚力c 约为25 kPa，内摩擦角Φ 为16°，弹性模量与泊松比分别为30 MPa、0.3，土体渗透系数为10-6cm/s，属于低渗透性土体，土体容重约为19 kN/m3。在前期护坡设计中主要采用传统护坡工艺，对坡面人工浇筑0.28 m 厚的C25 混凝土。又由于采用传统护坡施工工艺导致周边人文景观不搭配，且生态环境受到损害，故采用自然植被与人工材料联合护坡的生态护坡进行设计施工。

图1 岸坡几何形态（尺寸单位：m）

2 RXP 生态砌块挡墙护坡设计

RXP 生态砌块指的是荣勋砌块挡墙[5]，此类砌块具有占地面积小、有效节约土地面积的特点。根据具体地质情况和RXP生态砌块的特点，设计方案见图2。挡墙底部基础采用C20 砼浇筑，宽度为60 cm，厚度为20 cm。挡墙在C25 砼的基础上采用RXP280-10 型生态砌块。

图2 RXP 生态砌块剖面图（尺寸单位：mm）

在挡墙背后坡面处采用土工格栅铺垫，土工格栅主要采用的是单向聚丙烯土工格栅，此类格栅具有增强岩土体之间摩擦力的作用，同时需保证压实度在90%以上。砌块之间留有缝隙，缝隙宽度约为80 mm，可以进行播种植物种子，方便微生物的繁衍与能量的传输。挡墙顶部主要采用C20 混凝土浇筑，厚度与宽度分别为10 cm、2 m。

2.1 稳定性分析

护坡设计方案采用ANSYS 进行建模仿真计算分析。首先，对计算模型进行网格划分，该几何模型划分成节点4870 个，共有分析单元2325 个，主要采用的是四边形八节点应变变形单元体。根据实际工程设定边界条件，岸坡底面采用完全约束，上部为自由边界，左右边界存在水平方向的约束条件，主要承受重力与河流的静水压力。在ANSYS 中网格划分的计算模型见图3。

图3 网格划分后的计算模型图

计算模型网格划分之后，对其进行稳定性计算。根据计算知，该岸坡破坏面主要集中在图中黑色部分。进一步计算岸坡稳定性系数得Fs=1.9，满足规范要求。

2.2 生态协调性分析

由于采用RXP 砌块挡墙设计，在挡墙上下砌块存在一定的缝隙联通，这些缝隙的联通将进一步打通该岸坡的生态结构。水下生物可以在挡墙内外自由活动，水体处于连通状态，微生物之间的传输交流处于和谐状态，这些水下联通的关系也为水体植物的生长提供了一个良好的生态协调性，使水下、水上生物之间处于自然的物质交换状态。

RXP 生态砌墙将帮助岸坡面上一些植物可以快速布满整个坡面，美化环境，指物体的存在也维持了岩土体的存在，不至于水土流失严重。植物体与人工灯光美化措施的协调使用，将使整个岸坡面具有生态型的光影自然人文景观变化，成为一个美丽的旅游休闲场所。

2.3 造价分析

表1 材料费

表2 单位面积总成本

根据具体的工程成本换算成每平方米的造价，且折合机械费与其他辅助性费用，该岸坡面材料费用见表2。RXP 砌块挡墙生态护坡设计的造价约为684.11 元/m2。

3 植物护坡设计

针对在河道治理过程中遇到的高坎岸坡，设计出植物护坡设计方案，在岸坡边种植一些水湿生植物，尽量避免种植沉水植物。在岸坡面上种植一些生命力顽强、固土能力强的灌木或乔木等。

根据岩土体性质，结合生态学知识，植物护坡设计中主要植物材料选用的是水葱、麦冬草、夹竹桃、栾树、构骨冬青、樟树六种植物。见图4。坡脚处主要采用桩基础抗冲刷，固堤护坡，桩基础直径约为15 cm，木桩间距约为5 cm，打入水中，但入水深度不可超过桩身长度的一半。在岸坡面主要种植一些麦冬草籽，岸顶种植樟树，成间隔布置，保证间距约为0.5 m，营建和谐的河边植被景观。

图4 植物护坡剖面示意图（尺寸单位：mm）

3.1 稳定性分析

采用植物护坡技术，植物带交错分布在岸坡面和岸顶，所选用的草本植物具有生长迅速，根系发育较完善，乔灌植物能有效保证坡面的土壤不被侵蚀。植物通过自身的收集雨水的能力，保证植被可以固土，留住水分，减小坡面水体流量，削弱河流对岸坡的侵蚀。由于本方案中采用桩基保护坡脚，故而不用担心坡脚处水流对岸坡的冲刷，保证岸坡的稳定性。

3.2 生态协调性与造价分析

表3 植物护坡材料费

表4 单位面积总成本

由于采用植物护坡技术，因其具有良好的生态协调性，故能有效涵养植物，吸收水分，减少河流与岸坡的景观不可协调性，增加植物对水分的吸收。这种可协调性可改善河道水流水质，保护生态环境，增强水域的强有力生态型。岸坡上的植被具有可观赏性，可发挥绿化功能，樟树可提供动物的繁衍场所，使岸坡成为一个良好的自然生态场所。

根据成本造价分析，护坡材料费用主要由材料费与单位面积内的人工费、养护费组成，该方案单位面积的护坡成本约为97.26 元/m2。

4 结论与建议

4.1 结论

通过应用生态护坡技术与传统护坡技术相结合，选用RXP 生态砌块挡墙护坡设计或者植被护坡技术，可大大增强岸坡的稳定性，且造价成本相对低廉，可提高岸坡的景观人文性，在实际河道治理过程中可根据具体的实际坡体情况选择合理的生态护坡技术。

4.2 建议

生态护坡实施过程中，在坡脚与河道接触之处，由于水中营养丰富，存在许多杂草，高低不一，虽然这些杂草在一定程度上掩盖了坡面的完整性，但是从另一方面来说，会使水位的高度掩盖，增加危险性，同时杂草存在影响了整体的美观性。为了安全考虑，应该对植物遮挡水位设置水深标志牌。河岸坡面应设置警示牌，尤其是在活动密集场所设置警示牌，保证岸坡面之上人员的活动安全。