南水水庫泄洪河道整治工程生態(tài)護坡施工技術(shù)分析

宮劍 廣東省水利水電建設(shè)有限公司

在河道整治中，防洪安全是最基本的問題，此外還需考慮河流生態(tài)問題。作為解決生態(tài)問題的一種方案，生態(tài)護坡是傳統(tǒng)水利工程技術(shù)與生態(tài)工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在河道整治與景觀建設(shè)工程中。傳統(tǒng)草皮護坡抗沖刷能力較弱，并且整體穩(wěn)定性一般，難以保證河道邊坡的安全性。格賓石籠和山青水秀毯是兩種新型生態(tài)護坡形式，其抗沖性好、防護能力強，在河道整治中獲得良好效果，因此本文結(jié)合南水水庫泄洪河道整治工程對生態(tài)護坡施工技術(shù)進行了分析。

1.工程概況

南水水庫是位于廣東省乳源瑤族自治縣的一座大型水庫，庫容達12.8×10m，其泄洪河道位于雙河口，全長約10km。受京珠高速公路及坪乳公路施工棄渣影響，部分泄洪河道被淤塞，造成河道變窄、河床升高、行洪困難的不利局面，嚴重威脅南水電廠及下游乳城鎮(zhèn)、東坪鎮(zhèn)人民群眾生命財產(chǎn)安全，為此需對淤塞的泄洪河道（南水電廠尾水至洋碰隧洞棄渣場段）進行整治，內(nèi)容包括棄渣清運、河床疏浚、攔渣壩加固、護岸工程等。工程起自樁號NS0+000.000，終于樁號NS6+761.47，全長6.761km。工程等級為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級。護岸工程于2018年11月10日開工，并于2019年10月21日完工。在護岸工程中應(yīng)用了格賓石籠和山青水秀毯兩種新型結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計水位以下一般采用格賓護墊護坡，工程總量為27222m；設(shè)計水位以上主要采用山青水秀毯護坡，工程總量為169328m。

2.格賓石籠施工技術(shù)

2.1 護坡形式

本工程左岸護岸坡腳采用基礎(chǔ)埋深為1.5m、高3.5m的埋石混凝土擋墻，岸坡開挖坡度1:2，基面鋪設(shè)密度300g/m的土工布，再覆蓋碎石墊層，然后壘砌0.4m厚的格賓墊護坡，高度至設(shè)計水位線。

2.2 結(jié)構(gòu)特點

與傳統(tǒng)護坡結(jié)構(gòu)相比，格賓墊護坡具有強度較高、耐久性好、柔韌性佳、透水性強、抗沖性好、施工便捷、性價比高等特點。格賓石籠網(wǎng)片、網(wǎng)箱及綁扎用材采用高強、耐腐、抗磨的低碳鋼絲，并在鋼絲表面包覆PVC護膜，故此強度高、耐腐蝕。格賓網(wǎng)片由鋼絲編織成形似蜂窩結(jié)構(gòu)的六角網(wǎng)孔，網(wǎng)片受力均勻，個別鋼絲斷裂對網(wǎng)片整體強度影響較小，所以格賓石籠耐久性好。格賓石籠由柔韌的網(wǎng)箱連成整體結(jié)構(gòu)，無需分縫也能適應(yīng)地基沉降、冷縮熱脹等變形，結(jié)構(gòu)柔韌性佳。格賓石籠網(wǎng)箱內(nèi)填充石塊，石塊之間存在大量孔隙，沒有打斷岸坡土體與河道水流之間的聯(lián)系，地表潛水與河水之間能進行水的調(diào)節(jié)與交換，也無需專門設(shè)置排水孔，所以格賓石籠透水性強。格賓石籠屬于柔性結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)水流沖擊產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形，避免岸坡土壤被水流沖走，體現(xiàn)良好的抗沖性。格賓石籠網(wǎng)箱制作容易，網(wǎng)箱連接采用綁扎形式，箱內(nèi)填充石塊無需膠結(jié)料，操作速度快，施工效率高。格賓墊護坡造價只有混凝土護坡的一半左右，性價比高。

2.3 坡面開挖及處理

岸坡開挖時，機械開挖至坡面控制線，再由人工挖至設(shè)計坡面線，并整平和壓實基面。檢查坡面平整且無雜物，再鋪設(shè)土工布。應(yīng)從下游向上游方向鋪設(shè)，并從上至下鋪設(shè)，土工布搭接寬度≥50cm。鋪設(shè)時，應(yīng)保持土工布平順，與基面貼緊，表面松緊適度。鋪設(shè)碎石墊層時應(yīng)避免損傷土工布，為此應(yīng)控制碎石級配，最大粒徑≤25mm。鋪設(shè)厚度應(yīng)一次到位，人工整平和壓實。

2.4 格賓石籠的施工

2.4.1 網(wǎng)箱組裝

采用包覆PVC的熱鍍鋅-鋁-稀土合金的低碳鋼絲編織網(wǎng)片組裝網(wǎng)箱。網(wǎng)箱尺寸0.8m×0.4m×0.4m，由上、下、前、后網(wǎng)片及端網(wǎng)片組成，內(nèi)部還設(shè)置隔片。鋼絲直徑約3mm，鋼絲編織的網(wǎng)孔尺寸約8cm。

按施工大樣圖裁剪網(wǎng)片，將各網(wǎng)片拉直，再按折縫折疊成網(wǎng)箱。要求豎直網(wǎng)片與水平網(wǎng)片、橫向網(wǎng)片與縱向網(wǎng)片之間的交角成90°。再采用包覆PVC的鋼絲（與網(wǎng)片鋼絲同材質(zhì)）綁扎。綁扎鋼絲時，先由人工將綁扎鋼絲放在網(wǎng)片連接點上，再使用機械纏繞絞緊。扎絲長度300mm，彎折成150mm的雙絞線，要求纏繞圈數(shù)不少于2圈。先綁扎網(wǎng)片四角，再綁扎網(wǎng)片中間相接處，要求間隔不超過200mm綁扎一道。

2.4.2 網(wǎng)箱安裝

檢查岸坡上混凝土擋墻及碎石墊層的標高、尺寸符合要求后，即可進行安裝。將空網(wǎng)箱放在基礎(chǔ)面上，調(diào)整空箱位置，使其外側(cè)邊緣剛好在放樣控制線上。相鄰網(wǎng)箱之間采用包覆PVC的鋼絲綁扎，以便將同層網(wǎng)箱連接為整體。相鄰網(wǎng)箱結(jié)合面綁扎數(shù)量每m不少于3處。相鄰網(wǎng)箱連接后，可在網(wǎng)箱外側(cè)臨時綁縛長木桿或鐵桿（長度不少于6m），這樣可保證網(wǎng)箱在裝填石料后其外側(cè)邊緣線仍然平順流暢。

2.4.3 石料裝填

網(wǎng)箱內(nèi)填充硬質(zhì)石塊，如卵石、礫石等，要求石塊強度達到MU30或以上，容重大于17kN/m，主石粒度在120～200mm之間。

每層網(wǎng)箱填充石塊時，應(yīng)同時往各個網(wǎng)箱內(nèi)均勻地投放石塊。如果填滿1個網(wǎng)箱后再填充其他網(wǎng)箱，其他網(wǎng)箱就會因為受到拉扯而變形，施工中應(yīng)避免出現(xiàn)這種情況。每次石料填充高度不超過200mm。為避免網(wǎng)箱充填后外側(cè)“鼓”出來，在網(wǎng)箱內(nèi)部四角及前后網(wǎng)片之間設(shè)置若干道連接鋼絲。高度方向設(shè)置1道連接鋼絲，長度方向設(shè)置2道連接鋼絲。裝填完一層石塊，即使用鋼釬插入石塊縫隙中搖動一下，使石塊盡量填充緊密。主石之間的縫隙用小碎石填充。外側(cè)石塊整齊度影響感官效果，應(yīng)人工壘砌整齊，并且上下層石塊應(yīng)錯縫。

2.4.4 封蓋

鋪砌完最上層石塊，檢查頂部高程及鋪砌質(zhì)量，達到設(shè)計要求再封閉頂蓋。采用包覆PVC的鋼絲綁扎，不超過20cm綁扎一道。綁扎后頂部邊緣線應(yīng)平順，頂面基本水平。

2.4.5 上層網(wǎng)箱的安裝

下層網(wǎng)箱封蓋完畢，檢查頂部高程及平整度符合要求，即可安裝上一層網(wǎng)箱。需注意的是上下層網(wǎng)箱應(yīng)錯縫，即按丁字形擺放。上下層網(wǎng)箱也要綁扎連接，綁扎要求同前。

2.4.6 土方回填

格賓石籠與岸坡之間的縫隙需分層填土壓實。每完成一層石籠的安裝，即在籠體后分層鋪土、分層壓實。為避免石籠受到過大壓力而變形或損壞，鋪土后由人工分層夯實。

2.5 質(zhì)量控制

格賓網(wǎng)片及網(wǎng)箱低碳鋼絲抗拉強度不低于350N/mm，編織前延伸率不低于12%，編織后延伸率不低于7%。低碳鋼絲鍍層在繞2D直徑（D為鋼絲直徑）的心軸6圈時，摩擦鋼絲表面，鍍層無開裂或脫落為鍍層附著力合格。網(wǎng)片應(yīng)平整，網(wǎng)孔大小應(yīng)均勻，網(wǎng)片中的鋼絲應(yīng)完整，不得有斷絲、鍍層或包塑層脫落現(xiàn)象，網(wǎng)面色澤應(yīng)均勻一致。網(wǎng)片順編織方向抗拉強度應(yīng)小于30kN/m。網(wǎng)箱內(nèi)填充的石料應(yīng)新鮮堅固，表面沒有風化、水銹等問題，粒徑、級配應(yīng)符合設(shè)計要求。網(wǎng)片或網(wǎng)箱的綁扎形式、間隔應(yīng)符合設(shè)計要求。網(wǎng)箱尺寸偏差不得超過±5%。試驗鋼絲鍍層性能、網(wǎng)片或網(wǎng)箱之間的綁扎鋼絲性能按照《金屬材料 線材 纏繞試驗方法》（GB/T 2976）要求試驗。格賓網(wǎng)片及網(wǎng)箱成型性能按照《工程用機編鋼絲網(wǎng)及組合體》（YB/T 4190）要求試驗和檢驗。

2.6 施工效果

格賓墊護坡用于南水水庫泄洪河道左岸護坡（主要在K0+000～K0+240段、K0+425～ K1+700段）取得良好效果（如圖1所示），除金屬網(wǎng)片外購以外，石料就地取材，施工進度快，工程造價低。完工后經(jīng)歷多場強降雨和洪水沖擊，石籠籠體完好，未發(fā)生明顯變形和損壞，工程效益十分顯著。

圖1 格賓墊護坡效果

3.山青水秀毯施工技術(shù)

3.1 護坡形式

在本工程左岸護岸格賓墊護坡之上采用山青水秀毯進行護坡，并設(shè)置寬度大于3m的梯級馬道和漿砌石水溝。

3.2 材料特點

山青水秀毯是采用椰殼絨、黃麻纖維、棕櫚樹葉、稻麥秸稈或PP、尼倫、聚酯等基質(zhì)材料，拼合定型網(wǎng)、專用紙、草種布等制成的植生毯、生態(tài)墊，具有強度高、重量輕、彈性好、保水、透氣、可調(diào)溫、毯基質(zhì)可生物降解、活化泥土等特點，用于岸坡工程防風固土、節(jié)水防塵。

3.3 基面處理

本工程護坡坡度為1:2，采用機械開挖并預(yù)留人工削坡余量，通過人工精細處理清除坡面上的垃圾（廢渣）、雜草、樹根等，必要時換土處理（如石質(zhì)邊坡、極貧瘠的土壤）或?qū)ν寥肋M行改良（如酸堿度不合適需進行調(diào)整），以滿足植物生長需要。

3.4 毯鋪設(shè)

山青水秀毯的鋪設(shè)應(yīng)從下至上（從壓腳至壓頂）、下游往上游方向施工，山青水秀毯應(yīng)緊貼坡面，毯面下不得留空，同時也不允許毯面起皺。按照正確方向施工，上游側(cè)毯應(yīng)壓住下游側(cè)毯，坡頂側(cè)毯應(yīng)壓住坡腳側(cè)毯。兩側(cè)毯搭接部分應(yīng)重疊，堤軸線方向重疊寬度不少于15cm，坡面（與堤軸線垂直）方向重疊寬度不少于10cm。壓頂處的毯需埋進邊坡頂端固定，壓腳處的毯固定在坡腳格賓石籠上，埋入深度不少于30cm。山青水秀毯與坡面的固定采用NS230釘固定。NS230釘是一種形似“U”的釘，使毯與坡面牢固地固定。NS230釘?shù)姆较蚺c坡面平行或與堤軸線垂直。兩行NS230釘錯開釘距的1/2，即按“品”字排列。同一行內(nèi)NS230釘距控制在20～50cm，兩行NS230釘?shù)拈g距依據(jù)毯寬度確定，一般要求每m毯面不少于3顆釘。坡面土質(zhì)強度高，釘距可以適當擴大；坡面土質(zhì)強度低，釘距應(yīng)當減小。

3.5 鋪土

山青水秀毯鋪設(shè)完畢，可在毯面上均勻撒上一層種植土，土層厚度約2～5cm，撒土還可以調(diào)整坡面的平整度，使坡面看起來更平順。

3.6 養(yǎng)護管理

山青水秀毯中的草種萌芽后需要人工養(yǎng)護，土壤見干及時澆水，使土壤濕潤，以利地被植物生長。根據(jù)植物不同生長期確定適合的澆水量。山青水秀毯鋪設(shè)完畢全面澆一次水，且水要澆透，以利種子發(fā)芽。毯中草種出芽后，早晚澆一次水，要求20cm內(nèi)的土壤保持濕潤，以利植物出苗和齊苗。齊苗后，根據(jù)植物生長情況逐漸減少澆水次數(shù)，并根據(jù)土壤干濕度決定澆水量。晴熱天氣，水分蒸發(fā)快，可在下午澆一次水，每次都要澆透。在澆水的同時，根據(jù)植物長勢施肥。施肥可結(jié)合澆水進行，以少施勤施為原則。植物生長過程中還會發(fā)生病蟲害，根據(jù)病蟲害情況進行防治，堅持勤觀察、早防治的原則。在生長期內(nèi)，對缺苗、稀疏的區(qū)域及時補播草種。

3.7 質(zhì)量控制

基面處理時必須清除碎石、垃圾等雜物，削高填低使基面平整，并保證基面土壤厚度不少于30cm。鋪設(shè)山青水秀毯時，必須按順序鋪設(shè)，否則搭接處毯會被水流掀起而破壞，同時要讓毯與基面緊密貼合，所以應(yīng)把握好毯的松緊度，切忌過松或過緊。山青水秀毯鋪設(shè)完畢需加強養(yǎng)護管理，保證合適的水、肥，盡早盡快防治病蟲害。

3.8 施工效果

山青水秀毯在南水水庫泄洪河道左岸護坡K0+000～ K0+240段及K0+425～ K1+700段施工取得良好效果（如圖2所示）。岸坡整平后迅速鋪設(shè)山青水秀毯，避免傳統(tǒng)草皮護坡施工過程中土壤長時間裸露，減少了揚塵和水土流失。山青水秀毯施工進度快，比傳統(tǒng)草皮護坡施工減少大量中間環(huán)節(jié)，縮短至少一半以上的施工時間，能明顯提高施工效率。山青水秀毯生態(tài)與社會效益好，傳統(tǒng)草皮移植占用大量耕地，移植前需較多的人工和較長時間的管理，山青水秀毯不僅節(jié)省大量的人力資源和耕地資源，而且施工質(zhì)量易于保證。山青水秀毯中的基質(zhì)材料能自然降解，無毒無污染，而且降解后融入土壤變成草坪的養(yǎng)分，助植物生長。山青水秀毯對岸坡土壤要求較低，能在困難立地條件下迅速建設(shè)成高質(zhì)量的草坪。

圖2 山青水秀毯護坡效果