浅析混合生态结构防护设计

刘睿

摘要：混合生态结构防护是改善河湖健康的一种生态友好型岸坡防护形式。主要包括生态混凝土防护、预制混凝土空芯块植草防护、生态模袋防护、加筋土护坡及挡墙、土钉植草固坡等，其结构具有良好的植物生长的能力。

关键词：生态混凝土；预制混凝土空芯块植草；生态模袋；加筋土护坡及挡墙；土钉植草固坡

1混合生态结构防护的定义

混合生态结构防护是工程结构与植物种植结构的有机结合，通过其共同作用达到固土护坡的效果，是改善河湖健康的一种生态友好型岸坡防护形式。

2混合生态结构型式

混合生态结构主要包括生态混凝土防护、预制混凝土空芯块植草防护、生态模袋防护、加筋土护坡及挡墙、土钉植草固坡等，其结构具有良好的植物生长的能力。

2.1生态混凝土防护

生态混凝土是通过材料筛选、采用特殊工艺制造出来的多孔隙无砂混凝土，存在大量单独或连通的孔隙，具有良好的透水、透气和植物生长的性能。生态混凝土适用于深层稳定的边坡上，一般用于常水位以上且生态环境要求较高的岸坡。不适宜植物生长的寒冷地区，或存在季节性冰推、冰冻的防护面上，不宜采用生态混凝土进行防护。

生态混凝土一般采用现场浇筑的方式进行防护，也可预制成生态混凝土预制块现场铺设防护，生态混凝土制成品具有：

1） 在工程性能方面：重度不应小于 1800kg/m3，抗压强度不应小于 5MPa，饱和冻融循环不应小于50 次。

2） 在生态性能方面：空隙率宜为 25%～30%，人工营养基有效期不应小于 8 年，一次播种绿化年限不应小于 8 年，绿化覆盖率不应小于 95%，成活率不宜小于 90%。

生态混凝土护坡的构造要求：

1） 当被保护土体的渗流出逸点的渗透坡降不满足渗透稳定要求时，应设置反滤层；2） 生态混凝土护坡的堤脚和戗台应设置基座，基础应埋置到安全深度；坡顶应设置封顶；3） 营造生态混凝土表面植被时，可根据工程位置、绿化要求，选择适合本地区生长的一种或几种草籽进行混播；4） 采用生态混凝土的护坡结构应选择适宜的防护结构营养基质。

2.2预制混凝土空芯块植草防护

预制混凝土空芯块植草防护多用于常水位以上，且深层稳定的边坡上，通过根、茎、叶在地上和地下的空间分布实现其固土护坡的作用。

预制混凝土空芯块的分类形式有多种：

1） 按开孔数量分为一块一孔和一块多孔；2） 按照预制块的外形可分为普通预制块和异型预制块；3） 按照预制块之间的连接方式可分为紧铺式、联锁式和铰接式；4） 按照生产方式可分为预制厂集中预制和现场预制。

预制混凝土空芯块防护结构的构造要求：

1） 预制混凝土空芯块的厚度不宜小于 6cm，最大边长与厚度的比值应小于 5.0；2） 预制混凝土空芯块开孔率，一块一孔的不宜小于 60%，一块多孔的不宜小于 25%；3） 当边坡高度大于 6.0m 时应分级设置，分级处设置宽度不小于 1.0m 的马道。风浪较大的临水侧边坡宜设置消浪平台、其宽度可为设计浪高的 1 倍～2 倍，且不宜小于 3.0m；4） 受水流冲刷、波浪淘刷严重，弯道顶冲以及易遭受冰或漂浮物撞击作用的部位应适当加厚、加大块体尺寸，或采取其他加固措施；5） 护坡坡顶应封顶，两侧应封边，封顶封边宽度不宜小于 0.5m；6） 空芯内应填充种植土，并种植适宜当地生长的植物。

2.3生态模袋防护

生态模袋亦称生态袋，袋体无纺布由聚丙烯（PP）、聚酯纤维（PET）等高分子材料通过双面熨烫针刺工艺而成，袋内充填混有植物种子的营养土。生态模袋适用于各种岸坡的防护。

生态模袋护坡形式根据水位、水深、边坡的稳定性以及被保护土体的地质条件综合分析确定，常用生态模袋护岸结构形式有：单纯生态模袋护坡结构；生态模袋加筋土体护坡结构；生态模袋加筋土体挡墙防护结构。

生态模袋及其加筋防护结构一般由土工模袋、填料、筋材、连接件等材料组成，各种材料的物理力学性质要求：生态模袋材质具有耐久性；抗冲刷、耐磨损性能强；筋材具有较高的抗拉强度及延伸率；填充材料应适应植物生长，尽可能就地取材。

单纯生态模袋护坡，适用于深层稳定的边坡。生态模袋护坡厚度、自身抗滑稳定计算可参照干砌石护坡进行，护坡最小厚度不宜小于 15cm。生态模袋加筋土护坡适用于软土地基、局部不稳定的边坡；对地基承载力要求不高，具有较强的适应变形能力和抗震性能。

2.4加筋土护坡及挡墙

在土中加入条带、纤维或网格等筋材构成加筋土，利用填料与拉筋之间的摩擦力来平衡墙面所承受的水平土压力，改善土体的变形条件和提高土体的工程特性，从而达到稳定土体的目的。

加筋土结构按边坡坡度的不同可分为加筋土挡墙和加筋土边坡。加筋土边坡一般是指边坡坡度在 35°～70°之间的陡边坡，超过 70°时，可称加筋土挡墙。加筋土护坡及挡土墙一般由基础、填料、在填土中布置的拉筋、拉带和面板等部分组成。

2.5土钉植草固坡

土钉锚固常用于地下水位以上，一般与坡面格构结构联合加固深层潜在滑裂面，格构内植草，通过植物根系固定表层坡面土体，形成综合的生态边坡防护体系。

土钉长度应按各层土钉受力均匀、各土钉拉力与相应土钉极限承载力的比值相近的原则确定。土钉水平间距和竖向间距宜为 1 m～2 m，当坡面高差较大、土的抗剪强度较低时，土钉间距应取小值。土钉倾角宜为 5°～20°，其夹角应根据土性和施工条件确定。

钢筋土钉钉材宜采用 HRB400、HRB500 级钢筋，钢筋直径宜为 16 mm～32 mm，成孔注浆钢筋土钉钻孔直径宜为 70 mm～120 mm。鋼管土钉的外径不宜小于 48 mm，壁厚不宜小于 3 mm，注浆孔的孔径

宜取 5 mm～8 mm。注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度不宜低于 20 MPa。锚固土钉应进行抗拔力试验，试验数宜为土钉总数的 1%，且不少于 3 根。

土钉植草固坡的技术要求：

1） 土钉固坡适用于坡率 1：0.2～1：1.0 之间的边坡，当坡面高差大于 6m 时，宜布置成阶梯状，其间设置一条宽度不小于 1.5m 的马道。2） 当土钉用于腐蚀性土质、雨水较多的边坡，或土钉深入到地下水位以下时，应对土钉进行防锈处理。3） 当被保护土体的渗流出逸点的渗透坡降不满足渗透稳定要求时，应设置反滤层。

3结语

综上所述，混合生态结构防护应根据工程所在地的地形、地质、水流等条件进行布置，以满足过流断面、抗冲刷、岸坡稳定等功能和运用要求。设计生态防护结构时宜充分利用当地材料，并通过经济技术比较确定。

参考文献：

[1] GB/T 50290 土工合成材料应用技术规范.

（作者单位：河北省水利水电勘测设计研究院）