生態(tài)袋擋墻護(hù)坡技術(shù)在運(yùn)河航道整治工程中的應(yīng)用

彭 超 徐洲平

(1.中國(guó)建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心 北京 100024;2.深圳萬(wàn)向泰富環(huán)?？萍加邢薰?廣東深圳 518023)

1 生態(tài)護(hù)坡工程系統(tǒng)概述

傳統(tǒng)的護(hù)坡工程將整個(gè)河岸表面封閉起來(lái),隔絕了土壤與水體之間的物質(zhì)交換,使土壤和水體中的生物失去了賴(lài)以生存的環(huán)境。生態(tài)護(hù)坡是一個(gè)系統(tǒng)工程,它首先是護(hù)坡,形成一種穩(wěn)定的護(hù)坡?lián)跬两Y(jié)構(gòu),其次是生態(tài)綠化。生態(tài)工程護(hù)坡是基于土力學(xué)、植物學(xué)等學(xué)科,在生態(tài)袋中裝入營(yíng)養(yǎng)土,通過(guò)種植灌木、草本等植物,結(jié)合加筋土工格柵的攔護(hù)作用,在坡面構(gòu)建一個(gè)具有長(zhǎng)期生長(zhǎng)能力的立體生態(tài)護(hù)坡系統(tǒng),。

1.1 生態(tài)護(hù)坡工程系統(tǒng)應(yīng)用前景

目前,生態(tài)邊坡工程在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛應(yīng)用。生態(tài)護(hù)坡工程可實(shí)現(xiàn)就地取材,施工簡(jiǎn)單、操作方法,能夠使航道、水利、湖泊、河流、高等級(jí)公路、鐵路、山體護(hù)坡、城市建設(shè)等工程中護(hù)坡和墻體實(shí)現(xiàn)植被化。

1.2 生態(tài)邊坡工程系統(tǒng)構(gòu)件要素組成

生態(tài)袋擋墻護(hù)坡技術(shù),是在生態(tài)袋中裝入客土,再將生態(tài)袋通過(guò)聯(lián)接扣、加筋格柵等組件相互聯(lián)接,形成力學(xué)穩(wěn)定的軟體邊坡,既防止土體滑坡,而根植土厚度達(dá)0.3m以上,又可讓植物生存生長(zhǎng)。

(1)生態(tài)袋。生態(tài)袋是由聚丙烯纖維或聚酯纖維等土工合成材料制成,具有高強(qiáng)度,耐腐蝕,不降解,抗UV,穩(wěn)固性好等特點(diǎn)。使用壽命70年以上,具有100%回收率。生態(tài)袋具有目標(biāo)性透水不透土的過(guò)濾功能,既能防止填充物 (土壤和營(yíng)養(yǎng)成分混合物)流失,又能實(shí)現(xiàn)水分在土壤中的正常交流。

圖1 排水聯(lián)結(jié)扣與生態(tài)袋

(2)排水聯(lián)結(jié)扣。聯(lián)結(jié)扣把無(wú)數(shù)個(gè)生態(tài)填充袋聯(lián)接在一起,形成穩(wěn)定的三角內(nèi)摩擦緊密內(nèi)鎖結(jié)構(gòu)。其倒鉤棘爪最大限度的將生態(tài)袋緊密相連,始終與袋體保持垂直緊貼,對(duì)構(gòu)建穩(wěn)固的邊坡起到了重要的作用。

(3)扎口帶。扎口帶是一種自鎖式黑色帶,具有抗紫外線(xiàn)及抗拉性強(qiáng)的特點(diǎn),對(duì)保證工程安全穩(wěn)定起到了不容忽視的作用。

(4)加筋格柵。加筋格柵 (土工格柵)在構(gòu)筑較陡的回填土邊坡時(shí),排水聯(lián)結(jié)扣把加筋格柵和抗紫外生態(tài)袋進(jìn)行聯(lián)結(jié),同時(shí)對(duì)外露袋體墻面進(jìn)行分層反包,對(duì)工程的堅(jiān)固和穩(wěn)定起到重要作用。

圖2 加筋格柵

1.3 植被原則與方式

盡量采用當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土植物物種,可選用一種或多種植被方式,應(yīng)盡量選用本土植物。噴播適用于大面積的綠化作業(yè)、施工迅速快捷、成本相對(duì)較低、適宜各種坡比情況,但不適宜水位變動(dòng)部位和暴雨天氣;插播適用于喬、灌、花類(lèi)植物,使植物層次豐富,也可構(gòu)筑各色圖案。

2 在航道整治工程中的應(yīng)用情況

2.1 工程概況

蘇南運(yùn)河鎮(zhèn)江陵口段土質(zhì)條件特殊,歷來(lái)是險(xiǎn)工段,由于航運(yùn)發(fā)展,船舶量急增,船舶大型化,由航線(xiàn)雙線(xiàn)發(fā)展為四線(xiàn),致使陵口段預(yù)制混凝土護(hù)坡毀壞嚴(yán)重,護(hù)坡多處土體被沖刷掏空,坍塌嚴(yán)重。

重新規(guī)劃整治后,斷面結(jié)構(gòu)形式采用復(fù)式斷面設(shè)計(jì),兩級(jí)護(hù)岸采用直立式護(hù)岸和斜坡式護(hù)岸相結(jié)合,二級(jí)斜坡采用生態(tài)袋護(hù)岸,護(hù)岸全長(zhǎng)8500延米,約25500m2。

2.2 二級(jí)生態(tài)袋護(hù)岸特點(diǎn)

(1)升態(tài)袋墻是一項(xiàng)新型引進(jìn)專(zhuān)利應(yīng)用技術(shù),是現(xiàn)代生態(tài)理念,工藝新,難度較大;

(2)墻后回填土壓實(shí)要求高;土工格柵周?chē)馏w沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的壓實(shí)度,土工格柵加固效果將受到較大的影響;

(3)近乎垂直面綠化噴播施工及后期養(yǎng)護(hù)難度較大,二級(jí)護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式為斜坡式生態(tài)袋體墻身,墻面垂直高度3.0m,后仰角15°,近乎垂直面,植被根系保水困難,綠化噴播施工及后期養(yǎng)護(hù)難度較大,同時(shí)還要防止灌木根系對(duì)袋體墻身的破壞。

2.3 二級(jí)生態(tài)袋護(hù)岸施工技術(shù)方案

(1)斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)構(gòu)件技術(shù)參數(shù)。

二級(jí)護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式為斜坡式袋體墻身,基礎(chǔ)為C20現(xiàn)澆混凝土底板,基礎(chǔ)頂高程4.1m,墻身頂高程7.1m,墻面垂直高度3.0m,后仰角15°,墻面平整,近于直立,底部布設(shè)兩排PVC排水管,墻后填筑40cm寬瓜子片作為倒濾層,外露墻面為反包的網(wǎng)格狀玻纖土工格柵,網(wǎng)格尺寸為12.7mm×12.7mm。

生態(tài)袋材料為聚丙烯纖維或聚酯纖維,袋長(zhǎng)810mm～840mm,寬420mm～440mm,厚度≥0.8mm;單位面積質(zhì)量≥140g/m2;斷裂強(qiáng)度:縱向≥5.0kn/m,橫向≥7.0kn/m;斷裂伸長(zhǎng)率:縱向40%～80%,橫向 40%～80%;CBR頂破強(qiáng)度:≥1.4kn;漲破強(qiáng)度:≥1.1mpPa;垂直滲透系數(shù):≤(1.0～9.9)×(10-1～10-3)cm/s;等效孔徑 095:0.1～0.16mm;抗 UV強(qiáng)度(mm):70%@500hrs;材料中不含可分解芳香胺染料。

排水聯(lián)接扣材料為聚丙烯;長(zhǎng)308mm,寬83mm,高度56mm,12個(gè)尖刺部分還設(shè)置倒鉤;平均剪力:≥360N/個(gè)。

土工格柵斷裂強(qiáng)度須達(dá)到50kn/m,雙向受力,且鋪設(shè)土工格柵時(shí)需進(jìn)行反包,下層土工格柵與上層土工格柵搭接長(zhǎng)度不小于150cm。

(2)主要施工工序。

場(chǎng)地清理、壓實(shí)→澆筑混凝土底板、設(shè)置排水溝→安裝聯(lián)接扣、生態(tài)袋→鋪設(shè)土工布、瓜子片濾層→墻后回填、壓實(shí)→鋪設(shè)土工格柵并反包→進(jìn)入下一循環(huán)→安裝導(dǎo)水膜并鋪砌壓頂生態(tài)袋→綠化噴播→后期養(yǎng)護(hù)。

圖3 護(hù)岸綠化效果

3 二級(jí)護(hù)岸綠化噴播

3.1 氣候特征

本工程位于丹陽(yáng)市陵口鎮(zhèn),地處長(zhǎng)江下游南岸,近幾年冬季偏暖,夏季偏熱,春季雨水多,秋季雨水少,全年日照偏少。年平均氣溫16.5℃,冬季(12～2月)平均氣溫5.9℃,最低氣溫≤0℃的日數(shù)共26天,極端最低氣溫 -4.6℃,冬季降水量153.4mm,春季降水量407mm,每年10～1月份相對(duì)干旱,在實(shí)施過(guò)程中要把握梅雨季節(jié)的時(shí)間和雨量,要充分認(rèn)識(shí)此地區(qū)的最低溫度和出現(xiàn)的時(shí)間。

3.2 草本噴播和植物栽植布局方式

3.2.1 生態(tài)墻面液壓噴播

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,對(duì)生態(tài)墻完成的施工面進(jìn)行噴草綠化,施工次序?yàn)?生態(tài)墻面處理→藤本灌木點(diǎn)播→運(yùn)料配比→墻面液壓噴播→蓋無(wú)紡布→墻體頂部進(jìn)行灌木栽植→水肥管理→適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)植和間苗→生長(zhǎng)季節(jié)的水肥管理及病蟲(chóng)害防治等。

3.2.2 完工后養(yǎng)護(hù)管理

4 生態(tài)袋擋墻施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

(1)對(duì)二級(jí)生態(tài)袋擋墻要重點(diǎn)控制好袋內(nèi)填土的充盈度,確保袋內(nèi)填充物壓實(shí)度≥80%。

(2)灌土?xí)r應(yīng)裝到生態(tài)袋的標(biāo)志處,保證裝土量均勻,重量一致 (50kg～55kg),避免袋體產(chǎn)生較大的變形,對(duì)摻加肥料的袋內(nèi)填土應(yīng)集中定點(diǎn)拌和灌裝;鋪設(shè)生態(tài)袋時(shí),上下層嚴(yán)禁出現(xiàn)通縫,土工格柵鋪設(shè)、倒濾層設(shè)置各工序必須銜接到位。

(3)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求對(duì)最下四層生態(tài)袋按8∶2的中粗砂∶土比例裝填;在鋪設(shè)土工格柵前平整壓實(shí)后方回填土,平整度誤差≤5cm;鋪設(shè)土工格柵時(shí)需進(jìn)行反包,上下層土工格柵搭接≥150cm。

(4)控制好最底層生態(tài)袋安放的順直整齊并壓實(shí),上下疊加層之間在生態(tài)袋接縫內(nèi)緣1/2處按設(shè)計(jì)要求安裝排水聯(lián)結(jié)扣,在有鋪設(shè)土工格柵層時(shí)需滿(mǎn)排鋪設(shè)排水聯(lián)結(jié)扣,使生態(tài)袋連成一個(gè)整體,增加生態(tài)袋墻身的抗傾能力。

(5)袋體安裝時(shí)要配備好專(zhuān)用的整形工具,如平板木夯、鐵夯或圓木夯,整形工具必須有一定的重量,以確保整形效果,同時(shí)每個(gè)作業(yè)點(diǎn)要落實(shí)好固定的整形人員,對(duì)坡面、頂面,聯(lián)接側(cè)面進(jìn)行整形,做到坡面平順,頂面平整 (特別是生態(tài)袋搭接處),側(cè)面生態(tài)袋咬合緊密,確保生態(tài)袋鋪砌質(zhì)量和外觀整形質(zhì)量。

(6)安放排水聯(lián)結(jié)扣時(shí)必須先用小圓木夯夯擊聯(lián)結(jié)扣,保證排水聯(lián)結(jié)扣尖刺完全壓入下層生態(tài)袋中,然后在安放上層生態(tài)袋時(shí)再用人工踩實(shí),確保聯(lián)結(jié)扣尖刺完全壓入上下兩層生態(tài)袋中,保證上下生態(tài)袋聯(lián)接緊密。

(7)整形時(shí),對(duì)生態(tài)袋必須先用人工踩實(shí),再用木夯或鐵夯夯平、夯實(shí);安放生態(tài)袋時(shí)必須帶線(xiàn)控制好坡面平順,頂面平整,每層層厚要控制均勻一致,坡面嚴(yán)禁出現(xiàn)前傾現(xiàn)象。

(8)在鋪設(shè)土工格柵時(shí),先在其上安裝一層生態(tài)袋,然后在展開(kāi)、整平土工格柵,并在中后部壓土預(yù)緊;土工格柵鋪設(shè)時(shí),墻后填土的平整度、壓實(shí)度必須符合設(shè)計(jì)要求。

(9)倒濾層鋪設(shè)必須及時(shí)、規(guī)范,寬度必須達(dá)到40cm,倒濾層與回填土結(jié)合部位也必須壓緊、壓實(shí)。

10、按設(shè)計(jì)要求做好排水管、排水溝的設(shè)置,回填到頂時(shí)按1%坡度做好坡面排水,確保地表水和滲積水能夠及時(shí)順利排出,保證墻身袋體的穩(wěn)定。

(11)按噴播工藝要求做好袋體墻面的綠化噴播工作,安排專(zhuān)人精心做好補(bǔ)播、澆水、施肥、防治病蟲(chóng)害等后期養(yǎng)護(hù)工作的關(guān)鍵工序,確?？傮w綠化覆蓋率達(dá)到90%。

(12)注意收聽(tīng)天氣預(yù)報(bào),做好暴雨來(lái)臨前土方覆蓋壓實(shí)工作,覆蓋土必須做好散水坡,倒濾層必須鋪設(shè)到位。同時(shí)雨后必須及時(shí)清理排水溝槽,確保生態(tài)袋基槽排水暢通無(wú)積水,下層不得浸泡在水中,否則會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)袋體墻身的穩(wěn)定。

(13)由于袋體墻身的柔性結(jié)構(gòu),使其在施工過(guò)程中及完工后產(chǎn)生不可避免的沉降與位移,特別是在夏季暴雨季節(jié),如若袋內(nèi)填土充盈度不足,壓實(shí)度不夠,則會(huì)產(chǎn)生較大的沉降與位移,因此在施工過(guò)程中要做好袋體墻身的沉降和位移觀測(cè)工作,一方面嚴(yán)格控制好袋內(nèi)填土的充盈度和墻后回填土的壓實(shí)度,另一方面須待生態(tài)袋墻體沉降穩(wěn)定后,方可進(jìn)行壓頂生態(tài)袋的鋪設(shè),同時(shí)對(duì)頂部袋體亦可進(jìn)行超高安放,預(yù)留沉降量。

(14)應(yīng)及時(shí)對(duì)進(jìn)場(chǎng)的施工班組人員進(jìn)行技術(shù)交底工作,確保主要工種掌握施工技術(shù)要領(lǐng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

生態(tài)護(hù)坡技術(shù)廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、航道及江河湖泊、采石、采礦場(chǎng)等巖土邊坡生態(tài)防護(hù)工程,在北美已運(yùn)作多年,該技術(shù)被引進(jìn)后經(jīng)再度研究,在北京、天津、廣東、內(nèi)蒙古等16個(gè)地區(qū)推廣應(yīng)用。

1 汪松年.《水邊環(huán)境建設(shè)和建設(shè)水環(huán)境》,上海水務(wù).2000.

2 董哲仁.《生態(tài)水工學(xué)探索》,中國(guó)水利水電出版社.2007.

3 季永興等.《城市河道整治中生態(tài)型護(hù)坡結(jié)構(gòu)探討》,水土保持研究.2001.

4 劉志龍.《淺談深圳市特區(qū)內(nèi)城市河流生態(tài)修復(fù)》,