新型生态边坡治理技术在浯溪口水利工程中的组合应用

2021-05-31康晚英康宏志秦根泉

湖南水利水电 2021年2期

康晚英，康宏志，秦根泉

（1.江西省水利规划设计研究院，江西南昌330029；2.江西省水工结构技术研究中心，江西南昌330029）

水资源的开发为中国经济建设提供能源保障的同时也影响着当地的生态环境，其中土石方开挖和原始植被破坏带来了土壤侵蚀、生态恶化等一系列问题[1]。生态边坡治理技术是补偿水资源开发扰动区域生态环境的有效措施，随着生态边坡治理技术的涌现，新型生态边坡治理技术的选用也成为当前的难点。

新型生态边坡治理技术在水利工程中的大量应用，浯溪口水利工程在进行充分论证的基础上选用格宾挡墙护坡、联锁式生态护坡、TBS护坡等新型生态边坡治理技术，工程实践表明这些新型生态边坡治理技术的组合应用取得了很好的效果。

1 新型生态边坡治理技术

与传统快排设计不同，生态护坡还兼具调节生态平衡的功效，即生态护坡概念的要素[2]：一是满足防洪抗冲标准，构建透水、透气、生长植物的生态防护平台；二是适应边坡生态平衡，建立由灌木、花草、鱼巢、水草、栖水动物沿滩地、迎水边坡、坡脚及近岸水体等组成良性、立体的河坡生态体系。

我国新型生态边坡治理技术起步较晚，很多技术是参照国外经验，当前我国常用的新型生态边坡治理技术[3]有植物型护坡、土工材料复合种植基护坡、生态石笼护坡、植被型生态混凝土护坡、生态袋护坡。

2 工程应用研究

2.1 案例工程概况

浯溪口水利枢纽工程位于江西省景德镇市浮梁县境内的昌江干流中游，是以防洪为主，兼顾供水、发电等任务的大（II）型水库，工程等别为Ⅱ等的昌江控制性工程。水库正常蓄水位56.00 m（黄海高程，下同），防洪高水位62.3 m，校核洪水位64.3 m，总库容4.74×108m3。该工程坝址距景德镇市约40 km，工程设计方案对保护生态环境和突出人文景观的要求较高。其中，在导流明渠、厂房进水口边坡、上坝公路边坡、河岸固脚及料场水土保持等护坡工程中根据现场条件选用了多种新型生态护坡技术，这些边坡治理技术的组合应用有效地实现了边坡稳定、防止水土流失以及恢复生态环境等功能。目前工程基本完工。

2.2 工程应用设计

1）TBS生态护坡。TBS植物护坡技术是在岩石坡面上使用混凝土喷射机喷上拌和均匀的厚层基材混合物的一种新型护坡技术，该技术通过植被根系的力学加固和地上生物量的水文效应达到护坡和改善生态环境的目的。在铁路工程、公路工程，并在堤坝、矿山、市政等基础设施的边坡防护中广泛使用，对边坡的肥力要求低，经济效益较高，相比浆砌石护坡技术可节省投资20%～30%[4]，TBS护坡基本结构为锚杆（钉）、网和植生基质三部分。典型结构见图1。

图1 TBS护坡设计图

浯溪口水利枢纽工程两岸坝肩和坝址进场道路边坡主要为岩石边坡和少量的坡积土边坡，岩石边坡属于易风化软岩，坡积土边坡土质松散。为了保证边坡稳定的同时建立植被生长的有利条件，工程对这些部位采用TBS护坡技术。TBS护坡技术固坡迅速，基材抗侵蚀性强，受地质条件限制较小。但施工相对较难，喷播基质厚度要求较高，太薄容易“崩壳脱落”，太厚则重量较大，挂网容易下降。

2）格宾垫护坡。格宾石笼挡墙是在柔性的宾格网中填充一定规则石料的具有良好性能的新型护坡材料[5]，格宾石笼挡墙是一种新型防护结构在边坡防护、堤防、地震灾区泥石流治理[6]等工程中应用广泛，结构上的柔性，使得其对地基变形有更好的自适应性，具有抵抗一定外力的能力[7]，所以增加了护坡的稳定性和整体性，结构的多孔使得排水性能极具优势，经济效益显著，施工便捷且其造价仅为混凝土的50%[6]，生态价值高，其石材缝隙更利于动物栖息、植物生长。

浯溪口水利枢纽工程在左岸河岸防护、弃碴场的固脚等部位应用了格宾网护坡。左岸上游渣场位于坝址上游，弃渣量24.90万m3，占地2.30 hm2，弃渣以土方为主，渣顶高程58.00 m，最大堆渣高度14.00 m。上述部位面临的水力条件复杂，有水面上和水面下两部分边坡，为了满足结构稳定，防止地基沉陷、水浪侵蚀破坏，以及达到水体-土体水流交换的目的，同时实现生态景观、经济性原则的要求，浯溪口水利枢纽工程在这些部分使用格宾石笼护坡。使用后，格宾石笼护坡的裂隙快速地实现土体-水体的水流交换，其裂隙也为当地生物提供很好的栖息地，生态效益显著。同时格宾石笼护坡的稳定性和整体性使得其能经受住水面交界处水浪冲刷。

3）联锁式生态护坡。联锁式生态护坡技术是由干硬性细石混凝土在全自动混凝土成型机高速振动加高压制成的一种集护坡、生态恢复、装饰于一体的生态建设系统[8]。在水利工程中大量使用联锁式生态护坡技术，其结构性能更好，整体稳定性、耐久性、强度、抗冻、抗腐蚀、抗冲击、可回用性能更高，能快速恢复生态，提升环境景观。联锁式生态护坡使用的联锁式设计使每一个联锁块被相邻的6个联锁块锁住，这样可保证每一块的位置准确并避免发生侧向移动。

浯溪口水利枢纽工程在厂房进水口右岸边坡底层深水区使用联锁式生态护坡技术，解决了水下边坡稳定问题以及满足水下结构耐久性施工便捷等要求。选用10 cm厚的联锁式护坡块，并在联锁块的大孔内回填无砂混凝土，以提高坡面的整体性，加强排水功能。浯溪口水利枢纽工程厂房尾水渠河岸右侧为发电厂区，也使用了联锁式生态护坡技术，考虑人流量大、尾水流速大且景观绿化要求高，还要满足抗冲击、耐久性、环境景观等要求，因此，该部位的联锁式护坡块体厚度选用12 cm，在联锁块上的大孔内回填种植土，以生长水生植物，绿化河岸，缓冲水冲力。

4）生态袋柔性护坡。植生袋生态护坡是选用植物种子和定量肥料等基质填充于特制无纺布等材料的一种边坡复绿方法[9]，植生袋生态护坡在高等级公路边坡、废弃矿山、河流堤岸等生态环境恢复与重建工程广泛应用，其可塑性高，对复杂坡面和不均匀沉降适应性强，防雨水冲刷、风蚀、透水不透土能力强，生态效果明显，具备植物种子均匀分布、绿化效果持续稳定的优势[10]。

浯溪口水利枢纽工程右岸下游渣场弃渣量3.10万m3，占地0.45 hm2，弃渣为土石组合，渣顶高程71.50 m，渣场坡脚高程约60 m。厂房进水口右岸的浅水区及水上部位边坡土质为坡积土，坡面稳定性差，需要对岸坡进行加固保护，并尽快恢复植被覆盖。为解决该部位浅水区的边坡加固和植被恢复的需求，实现快速施工的目标，采用生态袋柔性护坡技术进行护坡。生态袋柔性护坡技术具有透水、透气、不透土颗粒、有很好的水环境和潮湿环境等适用性，可塑性强，可以堆垒成任何贴合坡体的形状，具有施工快捷、方便，材料搬运轻便等特点。