格賓護(hù)墊護(hù)坡技術(shù)在河道岸坡治理中應(yīng)用

周樹(shù)朋，荊惠霖，范華峰

（山東省海河淮河小清河流域水利管理服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250000）

近年來(lái)，我國(guó)生態(tài)型護(hù)坡技術(shù)在充分吸收國(guó)外河道整治和其他領(lǐng)域生態(tài)護(hù)坡研究基礎(chǔ)之上發(fā)展迅速，不僅滿足防洪需求，同時(shí)兼顧生態(tài)環(huán)境的完美融合，具有傳統(tǒng)自然護(hù)岸的穩(wěn)定性，又有自然護(hù)岸的生態(tài)性和景觀性。格賓網(wǎng)河道生態(tài)護(hù)岸的坡面植被不僅可以帶來(lái)流速的變化，為魚(yú)類等水生動(dòng)物和兩棲類動(dòng)物提供覓食、棲息和避難的場(chǎng)所，對(duì)保持生物多樣性也具有積極意義，也具有耐久性好、不易碎、無(wú)風(fēng)化優(yōu)勢(shì)。本文分析了格賓護(hù)墊生態(tài)護(hù)坡技術(shù)在大汶河泰安段河道岸坡治理的應(yīng)用現(xiàn)狀，以促進(jìn)生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的廣泛發(fā)展。

1 工程現(xiàn)狀

大汶河泰安段河道彎曲，中泓搖擺不定，河槽多為砂紙河床，在河道凹岸主流沖刷河岸，灘地或階地陡坎迎溜處受水流頂沖坍塌嚴(yán)重，存在岸坡穩(wěn)定問(wèn)題，大部分無(wú)漫灘，河水直接沖刷岸坡，容易造成岸坡坍塌，影響防洪安全，尤其是在彎道凹岸處，沖刷嚴(yán)重。

根據(jù)已建工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，迎水坡采用漿砌石、格賓護(hù)墊兩種方案進(jìn)行比較。

2 方案和設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 設(shè)計(jì)方案

方案Ⅰ：M10 漿砌石護(hù)坡，護(hù)坡厚度為0.3 m，下設(shè)碎石墊層厚10 cm。

方案Ⅱ：格賓護(hù)墊結(jié)構(gòu)，護(hù)坡厚度為0.3 m，下設(shè)碎石墊層厚10 cm。

2.2 堤岸沖刷深度計(jì)算

護(hù)岸基礎(chǔ)采用矩形斷面，其埋置深度根據(jù)水流局部沖刷深度確定。按照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（D2.2-2）公式計(jì)算：

式中：Δhp為從河底算起的局部深度，m；α 為水流流向與岸坡交角；m為防護(hù)建筑物迎水面邊坡系數(shù)；d 為坡腳處土壤計(jì)算粒徑；Vj為水流的局部沖刷速度，m/s。

經(jīng)計(jì)算，護(hù)岸和護(hù)坡工程基礎(chǔ)埋深取1~2.0 m，寬度取0.5~1.0 m。

2.3 護(hù)坡、護(hù)腳計(jì)算

1）在水流作用下，防護(hù)工程護(hù)坡、護(hù)腳塊石保持穩(wěn)定的抗沖粒徑按下式計(jì)算：

式中：d 為折算直徑，m；S 為石塊體積，m；v為水流速度；g 為重力加速度，g/cm3；c 為石塊運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定系數(shù)；rs為石塊的重率；r 為水的重率。

2）在波浪作用下，單個(gè)塊體、塊石的質(zhì)量及護(hù)坡厚度按下式計(jì)算：

式中：Q 為護(hù)面塊體、塊石個(gè)體質(zhì)量，kg；rb為人工塊體或塊石的重度；r 為水的重率；H 為設(shè)計(jì)波高；KD為穩(wěn)定系數(shù)；t為塊體或塊石護(hù)面層厚度；n 為護(hù)面塊體或塊石的層數(shù)；c為系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，各護(hù)岸段塊體或塊石的質(zhì)量不超過(guò)26.1 kg，護(hù)面層厚度不超過(guò)0.28 m。經(jīng)分析比較，本次設(shè)計(jì)選取的護(hù)岸厚度為0.3 m，塊石的質(zhì)量應(yīng)大于35 kg。

2.4 護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

方案Ⅰ：M10 漿砌石護(hù)坡，護(hù)坡厚度為0.3 m，下設(shè)碎石墊層厚10 cm，邊坡為1∶2.5，鋪設(shè)土工布。基礎(chǔ)采用漿砌塊石結(jié)構(gòu)，15 m 設(shè)一道伸縮縫，縫寬為2.0 cm，縫內(nèi)填塞瀝青杉板，每道縫兩側(cè)各設(shè)0.3 m 0.6 m 的基礎(chǔ)埋深及寬度分別為2.0 m、1.0 m。

方案Ⅱ：格賓護(hù)墊結(jié)構(gòu)，護(hù)坡厚度為0.3 m，格賓護(hù)墊規(guī)格為1 000 mm，邊坡為1∶2.5.格賓是由機(jī)器機(jī)器編織扭繞成六邊形的網(wǎng)箱，箱內(nèi)填充適當(dāng)尺寸的毛石，各單元結(jié)構(gòu)用高鍍鋅六角線聯(lián)結(jié)。

2.5 護(hù)岸抗滑、抗傾穩(wěn)定計(jì)算

護(hù)坡抗傾穩(wěn)定按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄F 中 F.0.5 公式計(jì)算：

結(jié)合本工程實(shí)際情況，將護(hù)坡與基礎(chǔ)作為一個(gè)整體進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，各段抗滑、抗傾穩(wěn)定最小安全系數(shù)分別為1.48（規(guī)范要求安全系數(shù)：2 級(jí)堤防 1.30，3 級(jí)堤防 1.25）和 2.96（規(guī)范要求安全系數(shù)：2 級(jí)堤防 1.55，3 級(jí)堤防 1.50），均大于規(guī)范要求最小穩(wěn)定安全系數(shù)，滿足設(shè)計(jì)要求。

由表1 可知：方案Ⅱ具有耐沖刷和整體性好的優(yōu)點(diǎn)，且工廠化生產(chǎn)，機(jī)械化施工，運(yùn)輸快捷方便，填充物可以充分利用施工現(xiàn)場(chǎng)材料大大降低材料運(yùn)輸成本；墻體能適應(yīng)較大的變形，且無(wú)需設(shè)置專門(mén)的排水和導(dǎo)水設(shè)施；這種類型的護(hù)坡不僅滿足工程的需要，而且可改善生態(tài)環(huán)境，能有效的減少對(duì)環(huán)境的影響，與大自然融為一體。經(jīng)綜合分析比較，大汶河泰安段護(hù)坡形式采用格賓護(hù)墊護(hù)坡。

表1 護(hù)坡方案綜合比較表

格賓護(hù)墊護(hù)坡不僅操作簡(jiǎn)單，施工和運(yùn)用非常簡(jiǎn)便，具有承受大范圍的變形能力和抵御自然破壞、耐腐蝕、耐沖刷能力，有利于植物自然生長(zhǎng)，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，節(jié)能省力。

3 結(jié) 語(yǔ)

河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)近幾年在我國(guó)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，產(chǎn)生了一系列理論成果和工程實(shí)踐。但還有許多方面需要進(jìn)一步研究、發(fā)展和推廣：1）河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)體系的完整理論體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，對(duì)工程應(yīng)用從傳統(tǒng)的定性分析到定量分析提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；2）生態(tài)護(hù)坡新型材料技術(shù)的研究，目前生態(tài)護(hù)坡材料的技術(shù)和產(chǎn)品多數(shù)從國(guó)外進(jìn)口，工程實(shí)踐中成本太高或者國(guó)外技術(shù)不適應(yīng)我國(guó)生態(tài)環(huán)境，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用，下一步應(yīng)加快國(guó)產(chǎn)替代技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品量產(chǎn)；3）生態(tài)景觀與生態(tài)環(huán)境相融合技術(shù)理論研究，根據(jù)生態(tài)環(huán)境采用相適應(yīng)的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)達(dá)到自然和諧優(yōu)美的生態(tài)景觀，綜合考慮不同植物與護(hù)坡結(jié)構(gòu)體的融合，既能提高護(hù)坡力學(xué)性能又能增加美觀和耐久性。