河道生態(tài)護(hù)坡方法創(chuàng)新

(中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

1 工程概況

航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)南區(qū)梅河干流河道生態(tài)治理工程起點(diǎn)為南水北調(diào)干渠，終點(diǎn)至炎黃大道，河道全長(zhǎng)11.62km。河道周邊地質(zhì)多為粉土細(xì)沙，易流失；邊坡坡比大，水土保持困難，新區(qū)建設(shè)方要求快速形成景觀效果。為滿足建設(shè)方的施工要求，決定用易于施工、可快速呈現(xiàn)景觀效果的方法來(lái)解決生態(tài)邊坡防護(hù)問(wèn)題，需創(chuàng)新一種河道生態(tài)護(hù)坡施工方法，保證邊坡完整率≥95%的條件下，滿足進(jìn)行植物培植后≤20d呈現(xiàn)綠化效果。

2 確定最佳方案

2.1 河道生態(tài)護(hù)坡施工方案

2.1.1 六棱框格植草防護(hù)

將坡面土方夯實(shí)，再按圖紙對(duì)坡腳進(jìn)行施工放樣，淺挖護(hù)腳基坑并夯實(shí)，按照?qǐng)D紙規(guī)范將土工布鋪滿于溝槽底部并按圖紙澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開始由下往上鋪筑事先預(yù)制好的混凝土六棱框格，混凝土六棱框格安裝應(yīng)線條順直、清晰，表面平順，保證塊與塊之間間距符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。鋪設(shè)完成后即可進(jìn)行六棱方格內(nèi)碎石回填，然后撒播草籽形成護(hù)坡。施工大樣見圖1。

圖1 混凝土六角框格防護(hù)平面圖(單位：mm)

2.1.2 采用格賓護(hù)墊植草防護(hù)

將坡面土方夯實(shí)，在坡面上鋪設(shè)一層10cm厚的中粗砂，按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)格賓護(hù)墊位置進(jìn)行放線后，完成格賓護(hù)墊的安裝和綁扎工作，然后將石料裝填至格賓護(hù)墊之中，最后利用絞合鋼絲將蓋板與邊板、端板、隔板連成一個(gè)整體，鋪設(shè)完成后即可回填種植土50cm，種植土土質(zhì)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，種植土夯實(shí)后鋪設(shè)草皮形成護(hù)坡。格賓護(hù)墊植草防護(hù)斷面見圖2。

圖2 格賓護(hù)墊植草防護(hù)斷面設(shè)計(jì)圖

2.1.3 加筋麥克墊植草防護(hù)

將坡面土方夯實(shí)，在坡面上鋪設(shè)一層40cm厚的種植土并進(jìn)行壓實(shí)，按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)加筋麥克墊進(jìn)行鋪設(shè)及固定，鋪設(shè)完成后即可回填10cm種植土，種植土土質(zhì)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，種植土夯實(shí)后鋪設(shè)草皮形成護(hù)坡。加筋麥克墊植草防護(hù)斷面見圖3。

圖3 加筋麥克墊植草防護(hù)斷面設(shè)計(jì)圖 (單位：cm)

2.2 方案確定

根據(jù)以上3種護(hù)坡設(shè)計(jì)方案，分別從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性、施工及呈現(xiàn)效果3方面對(duì)以上方案進(jìn)行分析。

a.方案一采用六棱框格植草防護(hù)。?從技術(shù)可行性方面分析：坡面夯實(shí)后，土工布防護(hù)解決了原土自身抗剪作用差的問(wèn)題，六棱框格圖案統(tǒng)一、美觀，同時(shí)固化碎石，兼有防沖刷效果，碎石中播撒草籽，后期可起到綠化的效果；?從經(jīng)濟(jì)方面分析：人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)共計(jì)57.21元/m2；?從施工及呈現(xiàn)效果方面分析：該方案所需施工時(shí)間短，但是因面層為碎石的影響，植物后期生長(zhǎng)緩慢，成坪效果較差。

b.方案二采用格賓護(hù)墊植草防護(hù)。?從技術(shù)可行性方面分析：坡面夯實(shí)后，用格賓網(wǎng)箱防護(hù)束縛無(wú)組織的砂礫石、鵝卵石，形成統(tǒng)一整體，可以起到邊坡穩(wěn)定防沖刷作用，格賓護(hù)墊內(nèi)設(shè)砂礫石存在空隙有利于植物根系伸展，但是空隙較小對(duì)植物生長(zhǎng)不利；?從經(jīng)濟(jì)方面分析：人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)共計(jì)61.92元/m2；?從施工及呈現(xiàn)效果方面分析：該方案施工工序較為繁瑣，施工時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)鵝卵石護(hù)底使后期不利于灌木植物生長(zhǎng)，效果較差。

c.方案三采用加筋麥克墊植草防護(hù)。?從技術(shù)可行性方面分析：夯實(shí)坡面后采用加筋麥克墊鋪設(shè)防護(hù)，聚丙烯降解材料與稀土合金低碳鋼絲配合形成密實(shí)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，防止水土流失，起到抗沖刷作用，后期聚丙烯融于土壤形成植物所需的微量元素有利于植物生長(zhǎng)且生態(tài)環(huán)保；?從經(jīng)濟(jì)方面分析：人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)共計(jì)3.98+30.73+4.37=38.7元/m2；?從施工及呈現(xiàn)效果方面分析：該方案施工工序少，施工方法簡(jiǎn)單、操作便捷，同時(shí)由于存在聚丙烯的三維設(shè)計(jì)有利于植物根系伸展，成坪速度快。

綜上所述，從技術(shù)可行性方面分析3種方案均可實(shí)施；從經(jīng)濟(jì)方面分析方案三采用加筋麥克墊植草防護(hù)為38.7元/m2，明顯少于其他兩者；從施工及呈現(xiàn)效果方面分析，方案三施工工序少，施工方法簡(jiǎn)單、成坪效果快，最終選定方案三采用加筋麥克墊植草防護(hù)為最佳方案。

3 子方案確定

為了加筋麥克墊植草防護(hù)方案的更有效的實(shí)施，對(duì)方案三進(jìn)行優(yōu)化，將從加筋麥克墊植草防護(hù)的坡頂錨固方式選定、坡面搭接及固定選擇、護(hù)坡草皮種類選定3個(gè)分級(jí)子方案進(jìn)行分析，并確定最終的實(shí)施子方案。

3.1 坡頂錨固方式選定

通過(guò)查閱相關(guān)資料和以往施工經(jīng)驗(yàn)，坡頂錨固方式選定頂部溝槽成形后混凝土現(xiàn)澆封頂、頂部溝槽成形后M7.5漿砌塊石封頂和頂部溝槽成形后素土夯實(shí)封頂3個(gè)子方案。

實(shí)施后對(duì)坡頂錨固方式的選定進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)查，調(diào)查實(shí)施后各子方案的下滑情況和草皮生長(zhǎng)情況，以上3種子方案分別抽查10處，結(jié)果顯示都無(wú)下滑情況，但只有子方案頂部溝槽成形后素土夯實(shí)封頂在21d時(shí)植被依然生長(zhǎng)良好、抽發(fā)新葉，而其他子方案在21d時(shí)植被已死亡。各子方案分析特點(diǎn)如下。

a.頂部溝槽成形后混凝土現(xiàn)澆封頂具有操作簡(jiǎn)單，混凝土容易成型，澆筑尺寸大小相對(duì)隨意，成形效果好，自重較大錨固穩(wěn)定，但上部培植草皮困難的特點(diǎn)。造價(jià)為447.3元/m2。

b.頂部溝槽成形后M7.5漿砌塊石封頂具有可就地取材，相比混凝土封頂造價(jià)較低，砌筑相對(duì)費(fèi)工費(fèi)時(shí)，自重較大有益于錨固穩(wěn)定的特點(diǎn)。造價(jià)為223元/m2。

c.頂部溝槽成形后素土夯實(shí)封頂具有可就地取材相對(duì)造價(jià)低，素土夯實(shí)后能起到壓頂作用，對(duì)后期草皮種植不產(chǎn)生影響的特點(diǎn)。造價(jià)為9.28元/m2。

9.28元/m2的造價(jià)相對(duì)于其他兩者較低，同時(shí)施工方便，素土自重可以滿足錨固要求，最終確定頂部溝槽成形后素土夯實(shí)封頂作為坡頂錨固方式。

3.2 坡面搭接及固定形式選定

坡面搭接及固定形式選定搭接10cm鐵絲梅花跳綁、搭接10cm“U”鋼筋扦插固定和平接“U”鋼筋扦插固定3個(gè)子方案。

實(shí)施后對(duì)坡面搭接及固定形式的選定進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)查，隨機(jī)抽取以上3種子方案的10處對(duì)實(shí)施后的偏移率和空鼓情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示搭接10cm鐵絲梅花跳綁和搭接10cm“U”鋼筋扦插固定未發(fā)現(xiàn)偏移現(xiàn)象，而平接“U”鋼筋扦插固定發(fā)現(xiàn)3處偏移，偏移率為30%，3種子方案的空鼓率分別為13.70%、1.30%、4.40%。各子方案分析特點(diǎn)如下。

a.調(diào)查發(fā)現(xiàn)搭接10cm鐵絲梅花跳綁具有操作簡(jiǎn)單，平整效果好，局部存在搭接凸起部分，鐵絲綁扎固定滿足了加筋麥克墊的縱向連接，但加筋麥克墊與坡面連接不夠緊密，易出現(xiàn)中部空鼓現(xiàn)象的特點(diǎn)。造價(jià)為1.1元/m2。

b.搭接10cm“U”鋼筋扦插固定具有操作簡(jiǎn)單，平整效果好，局部存在搭接凸起部分可通過(guò)局部減少1cm左右填土改善，“U”鋼筋扦插固定既滿足加筋麥克墊的縱向連接，又滿足加筋麥克墊與坡面連接相對(duì)緊密，可避免搭接處松動(dòng)偏斜現(xiàn)象，有利于坡面整體防護(hù)的特點(diǎn)。造價(jià)為2.45元/m2。

c.平接“U”鋼筋扦插固定具有操作簡(jiǎn)單，平整效果好，不存在搭接凸起部分，但搭接處無(wú)交叉搭接容易產(chǎn)生松動(dòng)偏斜現(xiàn)象，不利于坡面整體防護(hù)的特點(diǎn)。造價(jià)為1.74元/m2。

通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)雖然搭接10cm“U”鋼筋扦插固定2.45元/m2的造價(jià)較高于其他兩者，但錨固效果好。最終確定使用搭接10cm“U”型鋼筋扦插固定為坡面搭接及固定選擇最佳方案。

3.3 護(hù)坡草皮種類選定

護(hù)坡草皮種類選定種植馬尼拉草皮護(hù)坡且后期種植灌木、早熟禾草皮護(hù)坡且后期種植灌木和早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護(hù)且后期種植灌木防護(hù)3個(gè)子方案。實(shí)施后對(duì)3種護(hù)坡草皮工程造價(jià)及景觀效果進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果如下。

兩組患者的護(hù)理滿意度對(duì)比，觀察組在護(hù)理滿意度上的評(píng)分占比與參照組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

a.種植馬尼拉草皮護(hù)坡且后期種植灌木：前期造價(jià)9元/m2，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用5.8元/m2·年，青綠期280～300d，地被根系長(zhǎng)度為80mm，呈現(xiàn)景觀效果為綠色。

b.早熟禾草皮護(hù)坡且后期種植灌木：前期造價(jià)9元/m2，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用6元/m2·年，青綠期270d，地被根系長(zhǎng)度為110mm，呈現(xiàn)景觀效果為淺綠色。

c.早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護(hù)且后期種植灌木：前期造價(jià)11元/m2，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用5.5元/m2·年，青綠期320d，地被根系長(zhǎng)度為150mm，呈現(xiàn)景觀效果為墨綠色。

各子方案分析特點(diǎn)如下。

a.調(diào)查發(fā)現(xiàn)種植馬尼拉草皮護(hù)坡且后期種植灌木價(jià)格相對(duì)較低，成坪效果好。暖季型草坪，耐踐踏，耐修剪，耐寒，耐旱;節(jié)節(jié)生根，根系發(fā)達(dá)，是固土護(hù)坡的好材料。質(zhì)地細(xì)膩，柔軟，管理粗放;草的密度大，彈性好，護(hù)土性強(qiáng)。但常綠周期大約在280～300d左右。冬天枯黃，容易著火，且返青較慢。

b.早熟禾草皮護(hù)坡且后期種植灌木具有能耐寒的特點(diǎn)，在北方冬季嚴(yán)寒，無(wú)雪覆蓋的情況下可以越冬。在12月，溫度達(dá)-2～5℃時(shí)，開始進(jìn)入枯萎期。約在3月中旬返青，12月枯萎，青綠期可達(dá)9個(gè)月左右。但早熟禾在水分不充足和溫度較溫暖的環(huán)境中，生長(zhǎng)能力會(huì)受到很大的制約，長(zhǎng)勢(shì)能力變差，且夏季易發(fā)生病蟲害。

c.早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護(hù)且后期種植灌木中高羊茅耐高溫，對(duì)土壤肥力的要求不高，可在偏酸性的土壤中生長(zhǎng)，抗病能力強(qiáng)。黑麥草的耐寒耐旱能力強(qiáng)，植株較高，生長(zhǎng)速度極快，葉片顏色濃綠。早熟禾草種耐低溫，耐干旱，有著頑強(qiáng)的生命力。高羊茅可以耐高溫，而黑麥草和早熟禾可以耐寒冷耐干旱，高羊茅植株較矮，生長(zhǎng)旺盛，而黑麥草和早熟禾根系都比較發(fā)達(dá)，植株較高。在極端寒冷或者高溫的地區(qū)，三者的混播可以起到很好的效果，形成緊密的草坪。

通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)混播草皮雖前期造價(jià)高但后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，同時(shí)混播草皮相比單一草皮種植優(yōu)勢(shì)較大。最終確定使用早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護(hù)，后期種植灌木防護(hù)為護(hù)坡草皮種類選定的最佳方案。

3.4 子方案確定

通過(guò)前面的對(duì)比分析最終確定以頂部溝槽成形后素土夯實(shí)封頂，搭接10cm“U”型鋼筋固定，種植早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護(hù)，后期種植根系發(fā)達(dá)灌木群落為子方案實(shí)施。

4 制定對(duì)策

通過(guò)對(duì)最佳方案的綜合分析，按照“5W1H”原則制定了如下實(shí)施對(duì)策。

4.1 對(duì)策一：頂部溝槽成形后素土夯實(shí)封頂

通過(guò)查閱相關(guān)規(guī)范將對(duì)策一的目標(biāo)值定為：錨固溝槽尺寸誤差≤2cm；“U”鋼筋制作誤差≤1cm;溝頂兩側(cè)加筋麥克墊錨固無(wú)空鼓面積≤95%；能夠起到抵抗偏移作用。

具體實(shí)施措施如下：在坡頂位置開挖寬30cm、50cm，高30cm的倒梯形溝槽；設(shè)計(jì)并制作錨固“U”鋼筋；將加筋麥克墊滿鋪與溝槽底部并上翻至坡面頂端，用“U”鋼筋釘錨固；將30cm的回填土分兩層碾壓夯實(shí)與基槽中并檢查錨固效果。

4.2 對(duì)策二：搭接10cm“U”鋼筋扦插固定

通過(guò)查閱相關(guān)規(guī)范將對(duì)策二的目標(biāo)值定為：加筋麥克墊搭接≥10cm；加筋麥克墊錨固無(wú)空鼓面積≤95%；能夠起到抵抗偏移作用。

具體實(shí)施措施如下：繪制加筋麥克墊拼裝圖并考慮搭接寬度并繪制扦插方位圖；組織人員按照拼裝圖及方位圖現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施；按照明確的護(hù)腳形式錨固到位方式偏斜。

4.3 對(duì)策三：種植早熟禾、高羊茅及黑麥草混播草皮防護(hù)，后期種植根系發(fā)達(dá)灌木群落

通過(guò)查閱相關(guān)規(guī)范將對(duì)策三的目標(biāo)值定為：坡面覆種植土厚±2cm；混播草皮色澤一致，無(wú)病蟲害；成坪覆蓋率≥95%，單塊裸露面積≤25cm2；草皮成活率≥95%，呈現(xiàn)景觀效果≤20d。

具體實(shí)施措施如下：坡面回填10cm種植土適當(dāng)碾壓穩(wěn)固并少量灑水固結(jié)；選擇優(yōu)質(zhì)品種的混播草皮，并盡快運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)；滿鋪草皮施工，澆定植水及時(shí)跟蹤養(yǎng)護(hù)；待草皮生長(zhǎng)良好坡面初步穩(wěn)定，選擇根系發(fā)達(dá)灌木進(jìn)行栽植。

5 對(duì)策實(shí)施

5.1 坡頂錨固

在坡頂位置開挖下30cm、50cm、30cm的倒梯形溝槽，成槽后確認(rèn)尺寸合格后用小型機(jī)具夯實(shí)，并根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范加工“U”錨固鋼筋，將加筋麥克墊滿鋪于溝槽底部，分別在倒梯形頂部及坡腳平臺(tái)處每米1個(gè)扦插錨固“U”鋼筋，然后將30cm的回填土分兩層碾壓夯實(shí)于基槽中。

5.2 坡面搭接及固定

技術(shù)人員設(shè)計(jì)坡面加筋麥克墊鋪設(shè)方案，做好坡頂坡腳錨固預(yù)留，盡可能做到縱向整張攤鋪避免不必要搭接，鋪設(shè)加筋麥克墊時(shí)嚴(yán)格控制搭接寬度，按照“U”錨固鋼筋扦插位置圖進(jìn)行施工，梅花形布置間距1m。

依據(jù)明確的坡腳防護(hù)形式，組織開挖坡腳漿砌石溝槽，基底夯實(shí)后鋪設(shè)加筋麥克墊至漿砌石底部，砌筑0.5m×1m的漿砌石護(hù)腳，漿砌石周邊進(jìn)行砂礫石回填，完成后擇機(jī)購(gòu)置景觀石擺放。

5.3 植物種植

進(jìn)行坡面10cm種植土回填，用小型碾壓機(jī)具碾壓一遍后灑水沉降固結(jié)種植土，選擇優(yōu)質(zhì)品種的混播草皮，提前一天傍晚進(jìn)行草皮切割，第二天一早運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行草皮鋪設(shè)；滿鋪草皮施工后，對(duì)草皮養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制單塊裸露面積，成坪覆蓋度，及時(shí)澆定植水確保浸濕土壤厚度≥10cm，及時(shí)跟蹤養(yǎng)護(hù)；待草皮生長(zhǎng)良好坡面初步穩(wěn)定，選擇根系發(fā)達(dá)灌木進(jìn)行栽植。

6 效果檢查

按照設(shè)計(jì)工程量，梅河干流生態(tài)治理工程鋪設(shè)加筋麥克墊總面積為46012.28m2，相對(duì)于漿砌石護(hù)岸節(jié)約成本為(168-36.3)元/m2×46012.28m2=606萬(wàn)元。

加筋麥克墊是工廠化生產(chǎn)制作出半成品，施工現(xiàn)場(chǎng)則按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行組裝定型，操作簡(jiǎn)便，減輕了施工工人的勞動(dòng)壓力；加筋麥克墊護(hù)岸是生態(tài)護(hù)岸，是護(hù)岸建設(shè)新趨勢(shì)，促進(jìn)了河道護(hù)岸工程技術(shù)進(jìn)步；加筋麥克墊采用聚丙烯的三維設(shè)計(jì)有利于植物根系伸展，成坪速度快，既能固定土壤，又能綠化環(huán)境。使河道和周邊生態(tài)環(huán)境自然相融，減少了傳統(tǒng)護(hù)岸對(duì)環(huán)境的破壞。