河道整治工程中的生态护坡施工技术

◎ 刘方 宁波市鄞州区水利水电勘测设计院

1.引言

生态边坡是一种常用的河道治理手段，同时也是一种重要的河道基础设施，其具有防洪抗涝、降低环境污染、防止水土流失、提升河道景观价值等功能，除此之外，生态边坡还具有一定的社会效益和生态效益，能够维持生态平衡[1]。因此生态护坡在河道整治工程中尤为重要。为保证其效果得到有效发挥，不仅需要做好整体规划，同时还需要做好施工部署工作，但是当前国内生态护坡施工技术还不够成熟，存在一定的缺陷，在实际工程中不仅护坡位移量较大，而且护坡土体崩解率较高，使得现有的施工技术存在较大的提升与优化空间，无法达到预期的河道边坡防护需求，同时也无法达到较高的环境与河道整治标准。基于此，为降低生态护坡位移及土体崩解率，保证生态护坡施工质量，本文对河道整治工程中的生态护坡施工技术进行研究。通过河道边坡基础清理、格宾挡墙码砌、覆土及植被种植等完成生态护坡施工技术的设计，最后利用实际工程实验应用验证设计技术的有效性，以期为提升生态护坡施工质量，实现高质量的河道整治提供一定帮助。

2.工程概况

本次以某河道整治工程生态护坡施工项目为工程背景，当地气候类型为亚热带季风性气候，气候特征明显，四季分明，光照比较充足，气温比较高，历史最高气温为33.62℃；年降雨量也比较大，平均为1064.63mm，降雨主要集中在每年的6月-8月；地形以山地为主，海拔范围为256.15m-864.95m，区域河流流域面积约480km²，河道宽度为5.62m-36.14m，河道长度约16km，河流两侧及下游工厂和居民住宅建筑物较多，在每年的汛期多发生洪涝灾害，为了提高河道防洪、泄洪能力，地方政府和相关部门对其开展河道整治，建设生态护坡，由于该工程地质比较复杂，生态护坡施工难度较高，为解决这一问题，本文以下结合该工程的实际情况，选用相应的施工技术，开展生态护坡施工。

3.生态护坡施工

根据该区域实际情况和需求，开展生态护坡施工，生态护坡主要由抗滑桩、格宾网箱以及植被覆土三部分组成，其结构如图1所示。

图1 生态护坡示意图

如图1所示，根据该生态护坡结构，可以将护坡施工大致分为基础清理、格宾挡墙码砌以及覆土与植被种植三个阶段，在正式施工前做好现场清理、边坡整治、设备安装等准备工作，在河道边坡基层修建抗滑桩，保证边坡的稳定性，在抗滑桩上面码砌格宾网箱，并在网箱上覆土种植植被，以此完成生态护坡施工。以下将从该三个方面入手，对生态护坡施工技术进行详细说明。

3.1 基础清理

考虑到河道坡体表面凹凸不平，且施工现场碎石等废弃物较多，为了保证后续施工作业可以有序开展，需要对施工现场进行清理，即河道清障，并对河道边坡基层进行整治。首先是河道清障。河道清障指的是对河道区域范围内的阻水障碍物进行清除的行动。由于河道障碍物的存在会造成排洪断面缩小，阻碍洪水畅泄，降低流速和河道排洪能力等隐患，对堤防安全不利。因此，对其进行及时严格清理，保证河道顺利行洪至关重要。本文从以下方面展开行动，即：将现场的碎石、树枝、树叶、生活垃圾等废弃物清理干净，清理河道边坡基层表面上的障碍物，对于凹凸不平区域进行找平处理[2]。其次，将边坡表面上突出的石块清除掉，使用运输工具将其运输到指定地点。除此之外，还需要在现场修建排水沟，排水沟修建位置为河道边坡坡顶处，排水沟、截水沟修建成形状为150cm×75cm×100cm矩形沟渠，以此防止在护坡施工过程中因现场积水而出现边坡塌方[3]。考虑到后续需要修建抗滑桩，故使用IHFAAF48测量仪对现场桩位进行测量，并在现场架设龙门架，安装1.25t卷扬机作为牵引设备。

3.2 格宾挡墙码砌

做好准备工作后，开展格宾挡墙码砌施工。格宾挡墙码砌实际就是将预制好的格宾网箱码砌在河道边坡上，形成一道格宾挡墙，以此可以降低水位，减少墙体后和坡下的地表水压力，促使水得到及时排出，从而达到降低挡土墙被水侵蚀破坏的概率，延长挡土墙寿命的目的。近年来，其在国内河道岸坡防护等领域得到了一定应用，并取得了良好的使用效果，因此本文采用该方式提升生态护坡施工效果。为了保证格宾挡墙的稳定性，需要在河道边坡基层修建抗滑桩，使用IRYA-A4T 8钻机在河道边坡坡基钻取直径为50cm-75cm桩孔，钻孔深度为2.5m，间距为1.5m，采用梅花桩方式布置。将水泥砂浆灌注到150cm×25cm×15cm模具内，制作成抗滑桩[4]。在灌注过程中使用棍棒对其不断搅拌，排除浆液内的空气，并向桩内插入直径为10mm-20mm钢筋，每个桩内插入4-5根钢筋，待抗滑桩凝固后将其脱模，以此完成抗滑桩制作[5]。将预制抗滑桩打设到孔内，在抗滑桩地上部分所围范围内，开展格宾挡墙码砌施工，格宾网箱采用FAP低碳高尔凡钢丝编制而成，网箱长度为7.5m，宽度为1.2m，高度为1.5m，钢丝网孔尺寸为100mm×120mm，采用缠绕法将钢丝沿着网箱框架缠绕，将框架两端的钢丝打死结，防止格宾网箱上钢丝松动和脱离。

由1.25t卷扬机将制作好的格宾网箱吊装在抗滑桩地上部分所围范围内，在吊装过程中使用卷尺对其测量，及时纠正吊装偏差，按照要求将格宾网箱连接成整体，码砌的格宾网箱要呈台阶式，上下层格宾网箱错开约30cm，以此避免涌缝。每码砌完5个格宾网箱，向网箱内回填抗压强度大于30MPa，粒径为80mm-100mm中硬度石料，采用分层投放方式将网箱内填满石料，在边缘的两个网箱，使用35°斜交加强筋加固，基层10个网箱内填筑完石料后，浇筑混凝土，以此增强护坡基层的稳定性。路基顶面上的5-10个格宾网箱内无需浇筑混凝土，该部分网箱内石料填充应保证超填约5cm-7cm高度，以便留有沉降余地。最后在码砌好的格宾网箱上安装一层网盖，并使用钢筋将上层网箱与下层网箱连接绑扎，以此完成格宾挡墙码砌。

3.3 覆土与植被种植

在码砌好的格宾网箱上覆盖一层土壤，根据该区域气候等条件，选择合适的植物种类，此次选择抗涝、抗旱、抗寒能力较强的南天竹、小叶黄杨、海桐作为生态护坡绿化植物，根据植物生长需求，选择的覆土土样类型为种植土，覆土厚度设计为75cm，采用分层覆土方式施工，首层覆土厚度为50cm，采用人工脚踩的方式将土壤压实，压实后在其表面覆盖一层厚度为25cm土壤，格宾网箱四周铺设植生袋，防止网箱上覆土流失。在覆土上撒播种植的种子，种子要撒播均匀。并且不同种类植物种子撒播区域要固定，对于混播应按照先大粒后小粒，以及先量大后量小的原则。播种完成后定期对植物进行浇水、施肥、除草等养护，如果是在雨季，需要对边坡上的土壤进行补充2-3次，以此保证出苗率，出苗率较低的区域要进行及时补种子。利用植被提升河道边坡稳定性，防止土壤流失，以此使格宾生态护坡具有较大的环境效益、生态效益以及社会效益。

以上通过基础清理、格宾挡墙码砌以及覆土与植被种植，完成河道整治工程中的生态边坡施工技术设计。

4.施工效果检验

为了检验本次生态护坡施工方案的可行性与可靠性，对施工后的生态护坡质量进行检测，相关规范要求河道整治工程中生态护坡需要具备较高的抗冲击力，水平方向位移不能超过15.45mm，垂直方向位移不能超过18.45mm。故本次实验以生态护坡位移作为施工质量检验指标，将以上要求作为质量评价标准，实验在生态护坡坡基上布设100个测点，使用OYUFA-A4F8全站仪每隔7d对其坐标测量一次，每个测点测量三次，取平均值作为最终测量数据，使用电子表格记录63d内生态护坡水平与垂直方向位移情况，具体数据如表1所示。

表1 生态护坡位移情况（mm）

从表1可以看出，本次施工后的生态护坡，无论是水平方向位移还是垂直方向位移均比较小，水平方向位移与垂直方向位移虽然会随着时间的变化而有所增长，但在施工后的第49d，水平方向位移量保持在3.15mm，说明该生态护坡水平方向最大位移量为3.15mm，符合规范要求；在施工后的第42d，垂直方向位移量保持在2.41mm左右不变，说明该生态护坡垂直方向位移最大为2.41mm，也符合规范要求。

为了进一步验证施工方案的适用性，对生态护坡开展崩解试验。生态护坡需要具备较高的抗崩解能力，在长时间的雨水冲刷下土体不易发生崩解，其抗崩解能力主要体现在土体崩解率，故将其作为评价指标。从生态边坡上选取7块土样，土样规格为200mm×500mm×450mm。将选取的边坡土样放在水中浸泡12h，对土体进行崩解，计算其崩解率：

式中，表示生态护坡土体崩解率；表示干土质量；表示土样崩解稳定的干土质量。利用以上公式计算出生态护坡土体的崩解率，使用电子表格对其记录，具体数据如表2所示。

表2 生态护坡土体崩解率（%）

从表2中的数据可以看出，生态护坡土体能够承受的最大限值为4.55%，一旦超过该数值，则意味着该块土体不稳定，存在严重安全隐患。然而本文设计技术应用后，生态护坡土体崩解率比较低，最小值为0.14%，最大值为1.16%，远小于规范要求的最大限值，说明应用本文技术后的生态护坡土体具有较强的抗崩解能力。

综合上述内容可知，应用本文设计技术施工的河道整治工程的生态护坡施工质量较高，提出的施工方案可以满足工程质量方面要求，具有一定应用价值。

5.结束语

此次根据相关文献并结合实际工程案例，提出了一套施工方案，并通过试验论证了该方案的可行性与可靠性，此次研究不仅有助于提高生态护坡施工技术水平，还有助于提高施工质量。然而此次研究仅针对个别工程案例，提出的施工方案并不适用于所有河道整治工程，并且仅对施工技术进行了研究，今后会对生态护坡施工质量控制、施工安全控制等方面进行研究，以期为河道整治工程中的生态护坡施工，提高河道整治效果以及治理水平提供有力的理论支撑。