生态护坡在城市河道堤岸防洪整治工程中的应用

摘要：介绍生态护坡常用的方法，以衡阳市武广高铁站前耒水东岸风光带为例，介绍此工程在河道堤岸防洪整治中采用的生态护坡类型及主要施工方法，在符合排涝、抗洪功能的前提下，增加景观休闲功能，在改善环境的同时实现城市居民与自然和谐相处，总结相关施工经验，以期为其他城市河道堤岸防洪整治项目的施工提供借鑒。

Abstract： This paper introduces the commonly used methods of ecological slope protection， taking the Leishui east bank scenery belt in front of Hengyang Wuhan-Guangzhou high speed railway station as an example， introduces the types and main construction methods of ecological slope protection used in flood control and regulation of river embankment， on the premise of meeting the functions of drainage and flood fighting， increases the function of landscape leisure， and realizes the harmonious coexistence of urban residents and nature while improving the environment. The relevant construction experience is summarized， in order to provide reference for the construction of other urban river embankment flood control projects.

关键词：河道;生态;护坡;联锁块

Key words： river course;ecology;slope protection;interlocking block

中图分类号：TV861                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）34-0145-04

0  引言

河道治理是适应社会快速发展，保障人民生命财产安全的需要，按照河道演变的自然规律，人为的稳定和改善河势，快速改善河道边界条件、水流流态和生态环境的治理活动。随着人们对生态环境越来越重视，人们对河道治理提出了更高的要求，生态河道的理念被提出。生态河道是指经过人工物化、非自然原生，但又贴近自然、能够实现人与自然和谐发展的水利工程，在河道陆域控制线内，在满足防洪、排涝及引水等河道基本功能的基础上，通过人工修复措施促进河道生态系统发展恢复，构建健康、完整、稳定的河道水生态系统的活动。

1  生态护坡

1.1 生态护坡概述

河道治理工程中，护坡是指为防止洪水冲刷及风浪拍击对边坡或岸坡的破坏，在河道两岸坡面上所做的各种防止冲刷破坏的铺砌栽植等设施的统称。生态护坡是由植物及木料、石料、混凝土等工程材料组成的综合护坡系统，是工程力学、生态学、植物学和土壤科学相结合的一种保护技术。开挖边坡形成以后，通过种植植物，利用植物与岩、土体的相互作用（根系锚固作用）对边坡表层进行防护、加固，使之既能满足对边坡表层稳定的要求，又能恢复被破坏的自然生态环境的护坡方式，是一种有效的护坡、固坡手段。

生态护坡的功能：①护坡功能，即它能通过植物根系把土壤固定住，形成稳定的护坡结构。②防止水土流失，依靠植物能缓冲暴雨洪水对岸坡的冲击，能有效减少水土流失。③改善生态环境，植被能恢复被破坏的生态环境，降低噪音，减少光污染，促进有机污染物的降解，净化空气，调节小气候，保证生物多样性，能够一定程度上净化水体、过滤泥沙等污染物。

1.2 生态护坡的分类

生态护坡根据坡面材料，主要分为以下几种类型：

①固土植物护坡，植物护坡主要通过植被根系来固土、防止水土流失。如草皮护坡。

②自然型护坡，在坡面材料采用植被的同时还采用了石料等天然材料，从而提高了坡面抗冲刷能力。如介质筛护坡、种植槽护坡等。

③复合型护坡，对自然岸坡进行削坡、换填等处理后，采用混凝土、新型复合材料等材料加固岸坡，提高岸坡抗冲刷能力。常用的有生态石笼护坡、联锁式生态护坡、多孔结构护坡自嵌式生态砖护坡、三维网垫型生态护坡、土工格栅石垫护坡等。

2  衡阳耒水东岸风光带项目概况

2.1 项目概况

衡阳耒水东岸风光带位于衡阳市珠晖区酃湖新城核心区，风光带紧邻武广高铁衡阳东站，酃湖新城是一个集酒店、办公、商业、居住为一体的总部经济区，衡阳耒水东岸风光带主要为该经济区打造符合防洪要求的优美景观环境及场地条件，工程位于白渔潭水电站至船山大道之间耒水河东岸，包括耒水河堤岸防护、滨江路等市政道路工程、蔡家港电排站等水工建筑，以及地下停车库等配套建筑。工程范围南北总长度约3.6公里，南起白鱼潭水电站厂区围墙，北至船山东路耒水大桥，东西宽200～500m，东起新园路和滨江路，西至耒水河，总用地面积约72hm2，是武广高铁站前片区新城城市防洪保护圈的一个重要组成部分。

工程范围内的耒水在自然情况下，洪水期一般为4～8月，枯水期一般为10月至翌年2月。工程下游有大源渡航电枢纽工程，其常水位为50.00m，本工程耒水河区段常水位为50.3m～49.7m，常年一般洪水位53.00m，排水期历年最低水位平均值55.00m，10年遇洪水3日平均水位57.60m，50年一遇洪水位为60.83m～60.73m。

2.2 总体设计

衡阳市耒水片区施工前防洪标准只能防御10年一遇的洪水，完工后，防洪堤加高培厚至61.50m，堤顶硬化处理后，达到防御50年一遇洪水位（60.83m，P=2%）设计标准，并满足防御100年一遇的校核洪水位（61.52m，P=1%）要求。

总体打造三级景观平台，一级亲水平台沿河岸线抛石、浇筑混凝土形成亲水平台，平台一般宽3.4m，沿线布置有三个码头，平均高程为50.8m;二级景观平台最窄处约6m，平台最宽处约150m，4.2m宽电瓶车道贯穿其中，沿线布置有休闲运动场地、游道、水系等，三级景观平台东至滨江路，西至防洪堤堤顶休闲步道，最窄处6m，宽处约100m，沿线布置有休闲运动广场、游道等景观配套设施;三级景观平台之间依据地形按1：2.5～1：3.0稳定坡比放坡。见图1。

2.3 岸坡设计

堤岸设计主要采用生态坡岸护岸，迎水外坡坡比为1：3/1：2.5（迎水侧），外坡主要采用草坡护坡，同时为防止涨水期水位波动对外坡的冲刷，在标高53m和亲水平台50.8m之间采用超强生态联锁块护坡增加外坡的抗冲刷能力，背水内坡坡比为1：2.0，主要采用草皮护坡。

3  生态护坡施工

3.1 坡脚抛石亲水平台

亲水平台施工选择在枯水期，以枯水期的河岸轴线为亲水平台外边线，分段沿现有河岸线开挖护脚基槽至老土，基槽底部高程低于49m，分段长度20～25m，然后用符合设计要求的块石分层抛填，依次搭配抛入尺寸不同的块石，使小块石充分填充大块石的孔隙;抛填块石至高出水位0.1～0.2m时，用砂卵砾石将块石间隙填满振捣密实，并用10T压土机进行碾压密实，压实后顶面高程高出水面0.2m，平台承载力应大于150kPa;抛石基础压实验收合格后，铺设C15混凝土垫层至高程50.6m，现浇150厚钢筋混凝土一级亲水平台板和景观柱，每隔10～20m设伸缩缝一道;最后亲水平台表面采用天然石面板铺装或采用压模混凝土装饰，景观柱表面喷真石漆，抛石親水平台典型大样见图2。

抛石采用天然块石材料，石质坚硬，遇水不易破碎或水解，石头强度等级≥MU30，软化细数Kd≥0.75，密度不小于2.65t/m3，严禁使用薄片、条状、尖角等形装的块石，风化石、泥岩等不亦不得用作抛填石料，抛投块石小边尺寸≥200mm，单块重量不得小于15kg/块。采用驳船和挖机配合在河岸边抛石，能有效解决开挖与抛石因施工道路冲突不能同时施工的难题，加快施工进度。

抛石亲水平台属于自然型护坡的一种，由河道内向河道外布设天然石块，浇筑亲水平台，同时可以在亲水平台外侧适宜的水生植物，这种堤岸既能稳定河道又能显著提升景观效果，还能有效防止洪水冲刷、保护堤岸坡脚，抛石间的空隙适宜水生动植物生长，抛石亲水平台将河岸有机结合为一个完整的、可持续发展的、给合性的生态系统。亲水平台是自然河床的延伸，趋于自然，有利于河道生态系统的发育。

3.2 超强生态联锁护坡施工

强超生态联锁块护坡由高强度的水泥混凝土预制块按特定方法紧密排列，块体间接缝用种植土填灌而成的稳定、透水的护坡结构，在外界菏载作用下，块体不是单独受力，而是相互联锁地扩散荷载，遇水流作用时具有良好的整体稳定性和耐冲刷能力，见图3 和图4。

根据堤防工程设计图纸，堤防临水侧护坡坡比为1：2.5～1：3.0，1：2.5边坡50.8～56.0m和1：3.0边坡50.8～53.0m护坡材料为超强生态联锁块，联锁块厚10cm，下铺设 250g/m2反滤土工布，坡脚和坡顶采用C15混凝土挡土墙护脚，联锁块块体孔中种植百喜草，抗冲刷水流速至少可达到3m/s，见图5。

本工程超强生态联锁块护坡施工流程主要包括：坡脚混凝土护脚、坡面土方开挖和初步整理、坡面整平夯实和铺设土工布、护坡混凝土格埂浇筑、超强联锁块铺设、种植草籽美化生态环境。

坡底护脚基础与亲水平台基础同时施工并压实，同时浇筑混凝土。

护脚混凝土达到强度要求后进行边坡土方开挖回填，首先清除树根、杂草、垃圾等，按照设计图纸尺寸和高程进行土方开挖和初步整理坡面，满足要求的基础不要超挖，对薄弱的基础或者遇到的淤泥等要全部清除，并换土或者用碎石填平压实。

坡面整平夯实后，带线测量，对不符合要求的地方再进行局部调整，坡面整理夯实验收合格后，在完成好的坡基上铺设一层反滤土工布。

生态护坡顺水流方向设置混凝土格埂，即坡中和坡顶混凝土护脚，主要起稳固联锁块护坡的作用。根据坡面长度，每隔6m左右布置一道混凝土隔埂，格埂规格40cm×50cm，材料为C15混凝土。

铺设联锁块时在格埂上带线控制，先由坡脚铺设起，注意联锁块的长度方向应顺水流的方向或河道方向铺设。联锁块铺设到边缘后，如果有多出来的部分可用手提式混凝土切割机处理，以得到相适应的规格和角度，对不足部分可采取浇筑混凝土封堵。联锁块铺设时，为保证平整度，可以在联锁块底部增加5cm粗砂找平层。

联锁块铺设完成后，现场拌制含混播草籽的有机种植土，人工回填至联锁块孔隙内，回填完后表面铺设一层绿色细目防护网，既美观，又能防止水流冲刷和动物吃草籽。

生态联锁式护坡特有的生态性能不仅满足了水土保持的功能，而且透水、透气性较强，联锁块间间隙与联锁块孔中可以种植适宜的植物，植物既能防止岸坡水土流失又能阻碍固体垃圾在地表径流作用下冲入河道，减少固体垃圾对河道的污染，植物的根系深入土层对坡面结构起到加固岸坡表土层的作用。

超强生态联锁式生态护坡具有自身结构性能好、施工方便迅速、适应变形能力强、发挥效益快、价格适中、后期维修费用较低等优点。联锁式护坡中的高强度预制混凝土块体被四周相邻块体牢牢锁住，使得块体无法轻易移动，与生态石笼护坡、多孔结构护坡等护坡结构相比，超强生态联锁护坡具有更强的整体性，适用于拐点较多、坡比小、容易受冲刷的河段。但在护坡自然沉降时间不够或植被未发育成熟前，遇到水流的强烈冲刷和掏刷，会引起块体间填充种植土被掏空，植物无法正常生长，若联锁块底部基础被掏空，则会破坏护坡结构的稳定性，导致边坡整体垮塌。

3.3 固土植被护坡

本项目生态联锁护坡以上岸坡采用草皮护坡，结合景观处理，植被以平铺草皮为主，辅以有色灌木做出“大雁”“白云”等形状点缀其中。

由于前期养护管理困难，新铺草皮易受各种自然灾害，短期内草皮根系不发达，易受暴雨影响而造成草皮移位、坡面冲沟、表土流失等边坡灾害，需在边坡顶部设置保护措施。

固土植被护坡适用不易受洪水冲刷的背水边坡，或水流条件平缓的库区中、小河流以及湖泊、港湾等的迎水边坡。固土植物需易成活、根系发达、生长快速的特点，同时具有耐高温干旱和耐水淹等特点。相较于其他护坡型式，它价格适中、管理简单，但抗冲刷性较差。

3.4 成效及经验

该项目的生态护坡总面积约13.6万m2，其中亲水平台1.4万m2，超强联锁块护坡3.2万m2，草皮护坡8万m2。工程经受住了2017年7月和2019年7月湘江水系两次超标洪水的考验，边坡稳定牢固，植被长势良好，边坡排水系统工作正常，洪水退后积水迅速排出，見图6。

衡阳耒水东岸风光带防洪生态护坡工程经过近 4年的运行，安全性和生态景观效果都非常好;风光带耒水河沿岸昔日危险的边坡、杂草丛生的河滩和烂泥塘等消失不见，破旧立新后是三级景观平台、生态护坡、景观踏步等，渔船停靠在亲水平台沿线的码头，有的游客在亲水平台垂钓、有的游客在亲水平台骑行、有的游客在堤顶慢跑，风光带沿线鸟语花香，它是耒水东岸居民休闲、放松的最佳场所。

通过衡阳耒水东岸风光带项目的建设，我们对生态护坡的概念有了足够的了解，在城区河道治理工程中，生态护坡除了保证防洪、排涝、行洪等基本功能以外，自然生态和人造景观还需相互协调，保证河道可持续发展，生态护坡是多种护坡型式相互穿插、结合的有机体。

今后类似项目施工时，需注意气候问题，避开洪水季节和雨季施工，边坡施工时加强水土保持工作，在坡顶布置截水沟，防止边坡泥土随雨水冲刷到亲水平台淤积;护坡植被需定期进行修整维护，保证坡面植物有序生长，保持河道岸坡的环境卫生;在坡面较陡的地方，岸坡应设置警示牌和水位尺，保证人员的活动安全。

4  结语

在现代化城市河道治理中采用生态护坡是城镇建设的发展导向，是现代河流治理的发展趋势之一，生态护坡技术在城市河道堤岸防洪整治工程中得到了充分应用，每个城市都有自己的母亲河和环境优美的沿河风光带，生态护坡技术使城市河道既能防洪排涝，又能提升城市景观，为当地居民提供休闲娱乐的场所。各地在选用生态护坡技术时，需因地制宜，重视人工造物与自然的结合，多采用现有材料或新材料、新工艺，减少对河流的二次污染，稳固河道的防洪排涝能力，提升城市品味。

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