河道高陡回填土邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究

張青鵬

(中電建華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院(鄭州)有限公司，河南 鄭州 450016)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于河道邊坡生態(tài)防護(hù)研究較多，主要實(shí)現(xiàn)邊坡安全與生態(tài)的實(shí)現(xiàn)和諧統(tǒng)一，著重體現(xiàn)的是生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、水利學(xué)、環(huán)境學(xué)等之間的高度融合[1]，但是對(duì)于高陡邊坡研究較少。近年來(lái)，隨著相關(guān)研究的深入，高陡邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)大多應(yīng)用于高速公路沿線或者水庫(kù)電站周邊邊坡以及礦區(qū)生態(tài)修復(fù)等工程[2]，而對(duì)于高陡回填土邊坡特別是河道上游或峽谷地帶的生態(tài)修復(fù)尚處在初期研究及應(yīng)用階段，對(duì)于復(fù)雜多變的高陡回填土邊坡修復(fù)難度較大，不僅要區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)勘測(cè)要求較高，還要結(jié)合坡度、坡高及回填沉降程度等特征來(lái)綜合判別和選取相應(yīng)生態(tài)修復(fù)技術(shù)，才能取得較好的治理效果。

1 河道高陡回填土邊坡特征及其危害性

1.1 河道高陡回填土邊坡特征

高邊坡一般指土質(zhì)邊坡高度大于10m、小于100m或者巖質(zhì)邊坡高度大于30m、小于100m?；靥钔吝吰轮饕苫靥钏赝粱螂s土構(gòu)成，一般固結(jié)和沉降年數(shù)較短，未完全固結(jié)。高陡回填土邊坡由于坡高且陡，加上土體本身物理結(jié)構(gòu)較差，邊坡形態(tài)復(fù)雜，存在失穩(wěn)及滑塌等安全風(fēng)險(xiǎn)；其次植物很難附著和生長(zhǎng)，裸露的土體與周邊的環(huán)境格格不入，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)文明建設(shè)帶來(lái)負(fù)面影響；最后治理措施難度大，治理效果往往不盡如人意。

1.2 河道高陡回填土邊坡危害性分析

(1)安全方面：河道高陡回填土邊坡處于河道兩側(cè)，地勢(shì)復(fù)雜，坡高且陡，暴雨季節(jié)，水土流失嚴(yán)重，造成河道淤積堵塞。另外由于高陡邊坡失去植被的保護(hù)，結(jié)構(gòu)松散，容易引發(fā)滑坡垮塌等事故發(fā)生，給河道行洪安全及下游兩岸帶來(lái)嚴(yán)重威脅。

(2)環(huán)境方面：由于高陡回填土邊坡裸露，在春秋風(fēng)多的季節(jié)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的揚(yáng)塵問(wèn)題，污染周邊空氣；在雨季則會(huì)把土體及污染物等沖入河道，給河道水質(zhì)帶來(lái)不良影響。

(3)資源方面：高陡土質(zhì)邊坡附近，由于長(zhǎng)期水土流失，會(huì)造成河道兩岸進(jìn)一步坍塌等現(xiàn)象，侵占兩岸土地等資源，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

(4)生態(tài)方面：高陡回填土邊坡使原有的綠色植被系統(tǒng)遭受嚴(yán)重破壞，形成不連續(xù)的斑禿等不良觀感，不僅生態(tài)和景觀效果極差，而且影響河道周邊生活及自然生態(tài)環(huán)境。

2 河道高陡回填土邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)

2.1 高陡回填土邊坡防護(hù)概述

對(duì)于不同類型河道或河段，邊坡防護(hù)的材料和結(jié)構(gòu)型式往往多種多樣，差別很大。因?yàn)楹拥乐卫矶家鶕?jù)河道特性，結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件因地制宜，并通過(guò)長(zhǎng)期應(yīng)用實(shí)踐研究才能總結(jié)出經(jīng)濟(jì)適用的成熟技術(shù)。河道邊坡防護(hù)技術(shù)雖年代久遠(yuǎn)，但長(zhǎng)期以來(lái)發(fā)展提高緩慢，近20～30年來(lái)，隨著新材料的不斷出現(xiàn)和更新，為河道邊坡防護(hù)工程開辟了1條新途徑，使河道治理技術(shù)得到了較快較好的發(fā)展。

2.2 高陡回填土邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)分析

2.2.1擋墻及放坡綠化技術(shù)

擋墻及放坡是指在邊坡坡腳修建擋墻土，擋墻以上采用坡率法，即采用削挖放坡技術(shù)，使邊坡變緩，進(jìn)而保證邊坡穩(wěn)定；然后輔助增加坡面綠化和排水處理，以達(dá)到邊坡安全和生態(tài)的多重要求。放坡坡率一般根據(jù)地質(zhì)要求，若陡于地質(zhì)要求，則需結(jié)合計(jì)算，采取加筋材料等相應(yīng)保護(hù)措施。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是投資較少，可以充分利用周邊環(huán)境資源進(jìn)行復(fù)綠修復(fù)；缺點(diǎn)是放坡開挖土方量較大，侵占兩岸空間較多，對(duì)相鄰建筑物及地下管線等影響較大；征遷工作量較大。

2.2.2加筋格賓護(hù)坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)

加筋格賓擋墻護(hù)坡[3]是近幾年出現(xiàn)的一種新型巖土工程加固技術(shù)，該技術(shù)具備工程適用性廣、綜合成本低、施工效率高、環(huán)保、可持續(xù)性好等優(yōu)勢(shì)，已在高填方路基加固施工中得到廣泛應(yīng)用。加筋格賓擋墻結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是一種“土石-鋼”復(fù)合結(jié)構(gòu)。格賓單元相互之間通過(guò)高強(qiáng)度鋼絲鉸接，部分加強(qiáng)加筋格賓結(jié)構(gòu)可以通過(guò)附加鋼板的方式提高格賓結(jié)構(gòu)的承載能力和抗變形能力。通常情況下，高陡格賓擋墻護(hù)坡通常與土工格柵等材料結(jié)合使用，減少格賓擋墻墻后的土壓力，增大邊坡的穩(wěn)定性。

2.2.3土釘框格梁植草護(hù)坡

土釘框格梁植草護(hù)坡[4]通過(guò)邊坡土釘增加邊坡自身穩(wěn)定能力，有效保證邊坡的安全和長(zhǎng)期穩(wěn)定；通過(guò)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框格梁使河道邊坡形成整體三維立體護(hù)坡結(jié)構(gòu)，使邊坡具備更好的抗雨水沖刷和侵蝕能力。一方面確保了河道邊坡防護(hù)水體保持土體的功能，另一方面保證了河道邊坡草皮植被成活率和整體景觀綠化，滿足了河道邊坡防護(hù)的生態(tài)要求，更好地將海綿城市及生態(tài)理念等設(shè)計(jì)思想融入河道綜合整治工程中。

框格梁生態(tài)河道邊坡防護(hù)能適應(yīng)堤身沉陷和坡度變化，尤其對(duì)河道邊坡高差大、結(jié)構(gòu)性安全要求高、坡度多變、施工區(qū)域復(fù)雜等多因素限制的情況更為適用。

2.2.4錨桿加主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)護(hù)坡

錨桿主要固定在土體中，與土體相互作用，形成復(fù)位和重力結(jié)構(gòu)，使土體強(qiáng)度得到有提高，有效控制位移。表面采用鋼筋網(wǎng)，改善邊坡受力條件的作用，有效控制邊坡的橫向位移。生態(tài)綠化采用覆土植草輔以噴混植生等方式使邊坡覆蓋綠植。此技術(shù)常用于巖質(zhì)邊坡，在土質(zhì)邊坡中應(yīng)用較少。

3 河道高陡回填土邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目概況

鄭州市某河道綜合整治工程，設(shè)計(jì)范圍為河道及其兩岸綠地空間，工程主要建設(shè)內(nèi)容包括河道工程、生態(tài)修復(fù)工程、景觀綠化工程、橋梁工程、智慧工程等。通過(guò)工程實(shí)施，恢復(fù)損毀河道功能、提升河道行洪能力，提高城市應(yīng)急管理能力，促進(jìn)“一河兩岸”生態(tài)環(huán)境品質(zhì)提升，實(shí)現(xiàn)“河安、水清、路通、岸美”的總體目標(biāo)。河道上游段位于郊區(qū)，兩側(cè)為峽谷地帶，兩側(cè)邊坡高達(dá)20m左右，局部為高陡回填土邊坡，存在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，亟需治理。

3.2 巖土工程條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查和測(cè)繪、區(qū)域地質(zhì)資料，將本場(chǎng)地劃分山前沖積傾緩平原地貌，沿線岸坡主要為自然岸坡，兩岸現(xiàn)狀主要為空地及零散分布居民、公園等，兩岸地面高程125～163m為主，河床高程120～145m，寬度30～60m為主，水源不穩(wěn)定，常見(jiàn)斷流，岸坡高度一般10～20m，局部5～10m或大于20m，坡度30～65°不等，偶見(jiàn)陡立邊坡。該段沿線岸坡堆填有人工填土層，厚度一般2～15m。受“7.20”特大暴雨影響，沿線岸坡或邊坡發(fā)生過(guò)較多滑塌及崩塌，目前進(jìn)行了部分修復(fù)。組成岸坡的地層主要有雜填土①1、素填土①2、粉土②1、粉土③1、粉質(zhì)黏土③2、粉土③3層，岸坡穩(wěn)定性差，抗沖刷性能較差，屬穩(wěn)定性差岸坡，存在岸坡失穩(wěn)隱患。

3.3 方案設(shè)計(jì)

考慮到邊坡的失穩(wěn)破壞主要有深層和淺層滑動(dòng)，因此需結(jié)合2種破壞模式綜合考慮設(shè)計(jì)方案[5]。由于坡頂為軍事管理區(qū)，場(chǎng)地空間嚴(yán)格受限，因此不再考慮放坡方案。另外，考慮主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)一般用于巖質(zhì)邊坡，因此也不再考慮。本次只對(duì)錨索抗滑樁+加筋格賓擋墻護(hù)坡和抗滑樁+錨桿+框格梁植草護(hù)坡2個(gè)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和比選。

(1)方案一：錨索抗滑樁+加筋格賓擋墻

在邊坡坡腳設(shè)置直徑1.5m的錨索抗滑樁，樁間距為1.5m，用以抵抗邊坡的剩余下滑力，防止邊坡由游步道坡腳剪出破壞，樁身采用C30鋼筋混凝土灌注樁，錨索采用普通拉力型錨索，設(shè)計(jì)抗拔力750kN；灌注樁頂邊坡采用加筋格賓擋墻進(jìn)行防護(hù)，防止邊坡從抗滑樁頂部產(chǎn)生滑動(dòng)，坡頂設(shè)置截水溝，防止坡頂場(chǎng)外雨水直接沖刷邊坡。

(2)方案二：抗滑樁+錨桿+框格梁植草

在邊坡坡腳設(shè)置直徑1.5m的抗滑樁，樁間距為1.5m，用以抵抗邊坡的剩余下滑力，防止邊坡由游步道坡腳剪出破壞，樁身采用C30鋼筋混凝土灌注樁。樁前采用水泥土攪拌樁對(duì)土體進(jìn)行加固處理，改良土體性能，抵抗灌注樁的傾覆力，水泥土攪拌樁樁徑0.5m，樁間距1.0m，28d樁身強(qiáng)度不小于0.8MPa；灌注樁頂邊坡采用錨桿加框格梁植草護(hù)坡，坡比為1∶1.5，邊坡設(shè)置系統(tǒng)排水孔，間距3m，梅花型布置；排水孔內(nèi)插入排水盲管，仰角10°；一方面防止邊坡從抗滑樁頂部產(chǎn)生滑動(dòng)，另一方面起到坡面排水作用，避免邊坡發(fā)生淺層滑動(dòng)；邊坡頂部設(shè)置截水溝，防止坡頂場(chǎng)外雨水直接沖刷邊坡。

3.4 方案比選

對(duì)上述2種方案的優(yōu)缺點(diǎn)及造價(jià)等進(jìn)行綜合比選，具體見(jiàn)表1。

綜合比較，推薦影響范圍較小、造價(jià)相對(duì)較低、施工簡(jiǎn)單快捷的方案二。

4 結(jié)語(yǔ)

由于高陡回填土邊坡具有高孔隙比，內(nèi)摩擦角和粘聚力均較小等物理結(jié)構(gòu)差的特點(diǎn)以及邊坡既陡又高的地貌特征，加上長(zhǎng)期暴露，雨水侵蝕等不良因素，極易發(fā)生滑坡等安全問(wèn)題。對(duì)于高陡回填土邊坡采用單一的防護(hù)形式，不僅受場(chǎng)地限制，而且造價(jià)及施工難度都較高。

故對(duì)于高陡回填土邊坡治理應(yīng)遵循“治坡先治水”的原則，再根據(jù)場(chǎng)地條件、經(jīng)濟(jì)性和施工難易程度等，綜合必選后采用多種防護(hù)形式組合的設(shè)計(jì)方案。希望能為工程技術(shù)人員在處理類似邊坡中提供思路及實(shí)際工程案例支撐。