劉睿
摘要:柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括干砌石護(hù)坡及擋墻、墊式網(wǎng)籠護(hù)坡、籠(箱)體擋墻、框格格構(gòu)防護(hù)、預(yù)制混凝土塊護(hù)坡、自嵌式擋土墻及拋石防護(hù)等,其結(jié)構(gòu)具有良好的透水、透氣能力。
關(guān)鍵詞:柔性生態(tài)防護(hù)
1柔性生態(tài)結(jié)構(gòu)的定義
柔性生態(tài)結(jié)構(gòu)是指利用植被根系與坡體相結(jié)合的方法加固岸坡,隨著時(shí)間日趨發(fā)達(dá)的植被根系使邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性加強(qiáng),是與自然環(huán)境協(xié)調(diào)、有生命的生態(tài)結(jié)構(gòu)。
水工柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)氣象、水文、地形、地質(zhì)條件并考慮工程總體布置和建筑物運(yùn)用對(duì)防護(hù)結(jié)構(gòu)的要求等進(jìn)行設(shè)計(jì),重視施工期地質(zhì)和安全監(jiān)測(cè)的反饋資料分析,結(jié)合實(shí)際情況的變化修正設(shè)計(jì)。
2設(shè)計(jì)原則和考慮因素
2.1 設(shè)計(jì)原則
1)水工柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)主要適用于河湖岸坡、堤壩邊坡以及建筑物的岸(邊)坡等工程,其工程級(jí)別應(yīng)按照被保護(hù)對(duì)象的級(jí)別進(jìn)行劃分。
2)對(duì)坡長較大的同一防護(hù)斷面,可采用一種或多種防護(hù)結(jié)構(gòu)型式。宜按不同高程段或不同坡度段上的獨(dú)立結(jié)構(gòu)型式分別確定防護(hù)工程級(jí)別。
2.2 考慮因素
1)雨水沖刷、波浪淘刷作用;
2)凍脹、干裂作用;
3)漂浮物和冰層的撞擊和擠壓作用;
4)坡面風(fēng)化作用;
5)防護(hù)結(jié)構(gòu)的透水透氣效果及其保護(hù)土體的滲流穩(wěn)定;
6)植生效果、環(huán)境效應(yīng)。
3柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)的選型
3.1柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)選型時(shí),應(yīng)考慮下列因素:
1) 河湖水位、水深及其變幅范圍對(duì)結(jié)構(gòu)和生態(tài)植物生長的影響;2) 被保護(hù)土體的物理力學(xué)性質(zhì)、植物生長環(huán)境對(duì)土體的要求及其地下水條件;3) 防護(hù)主體結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)造、高度等尺寸要求; 4) 防護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力及其結(jié)構(gòu)一旦失效失事可能產(chǎn)生的后果; 5) 防護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性;6) 施工條件、施工季節(jié)、植物種植及其養(yǎng)護(hù)要求;7) 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、節(jié)能環(huán)保性能和施工工期。
3.2 水工柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)分為植物種植結(jié)構(gòu)防護(hù)、柔性生態(tài)結(jié)構(gòu)防護(hù)、混合生態(tài)結(jié)構(gòu)防護(hù)三類,應(yīng)因地制宜的選擇其中的一種或多種組合型式,常用柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)型式及適用條件見表1。
4工程中常用的柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)形式
4.1干砌石護(hù)坡
干砌石護(hù)坡適用于深層穩(wěn)定的邊坡,廣泛應(yīng)用于水下、水上的邊坡防護(hù)中。護(hù)坡最小厚度不宜小于 30cm。護(hù)坡坡度不宜陡于 1:1.5;當(dāng)坡面高差大于 6.0m 時(shí),其間宜設(shè)置一道寬度不小于 1.0m 的馬道;亦可采用土工織物反濾層;河道凹岸拐彎處、水位消落帶、冬季水位變化區(qū)間、岸邊流速較大以及護(hù)坡坡腳處應(yīng)增加砌石厚度或采取其他加固措施;護(hù)坡周邊與相鄰岸坡或構(gòu)筑物的相交銜接處,應(yīng)結(jié)合具體條件做好封邊及壓頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4.2干砌石擋墻
干砌石擋墻常用于岸坡齒墻,一般適用于受結(jié)構(gòu)、地質(zhì)、施工條件限制的部位。干砌石擋墻高度不宜大于 2.5m,超過 2.5m 時(shí)應(yīng)進(jìn)行相關(guān)論證;地震烈度超過Ⅵ度的地區(qū)不宜修建干砌石擋墻。干砌石擋墻結(jié)構(gòu)通常為重力式,宜采用塊石、粗料石砌筑而成,墻體內(nèi)部之間靠自身摩擦力滿足穩(wěn)定要求;重力式干砌石擋墻墻頂寬度不宜小于 50cm,迎水坡坡度一般不宜陡于 1:0.2;擋墻基礎(chǔ)宜設(shè)計(jì)成與受力方向相反的傾斜坡;
4.3預(yù)制混凝土塊護(hù)坡
預(yù)制混凝土塊護(hù)坡宜適用于當(dāng)?shù)厝狈κ牡牡貐^(qū),被保護(hù)的岸坡應(yīng)是深層穩(wěn)定的土體。防護(hù)平面布置應(yīng)平滑順直,河道拐彎處宜采用弧線平順過渡,弧線段曲率半徑應(yīng)滿足河道堤岸設(shè)計(jì)要求。嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的預(yù)制混凝土塊護(hù)坡應(yīng)考慮凍融、凍脹作用,臨水坡應(yīng)考慮冰壓力對(duì)護(hù)坡的影響,
4.3.1 預(yù)制混凝土砌塊類型按照不同的方式分為:
1) 按外觀形狀分為棱柱體混凝土砌塊和異型體混凝土砌塊;
2) 按有無貫穿孔洞分為實(shí)體混凝土砌塊和開孔混凝土砌塊;
3) 按連接形式分為連鎖式混凝土砌塊、鉸接式混凝土砌塊;
4) 按塊體性質(zhì)分為實(shí)體砌塊、透水透氣砌塊、混凝土植草砌塊。
4.3.2預(yù)制混凝土塊護(hù)坡結(jié)構(gòu)形式的選擇:
1) 常水位以下,可選用實(shí)體砌塊、鉸接式、連鎖式護(hù)坡結(jié)構(gòu);
2) 水位變動(dòng)區(qū),可選用鉸接式、連鎖式護(hù)坡結(jié)構(gòu),縫間可適當(dāng)種植植物,以增加植物根系的固坡作用;
3) 設(shè)計(jì)洪水位以上,可選用透水透氣、開孔空隙率較大的混凝土植草塊防護(hù)結(jié)構(gòu),縫間可適當(dāng)加大植物種植防護(hù)的作用;
4) 受水流沖刷、波浪淘刷嚴(yán)重,彎道頂沖以及易遭受冰或漂浮物撞擊作用的部位,宜選用實(shí)體、鉸接式、連鎖式護(hù)坡結(jié)構(gòu);
5) 對(duì)生態(tài)環(huán)境效果要求較高時(shí),可選擇混凝土植草砌塊防護(hù)結(jié)構(gòu)。
4.4自嵌式擋土墻
自嵌式擋土墻適用于軟土地基基礎(chǔ),多用于岸坡土體穩(wěn)定性差、水流速度較大的水下岸坡;結(jié)合植物種植和生態(tài)環(huán)境,也常用于其它邊坡的防護(hù)。自嵌式擋土墻是一種柔性結(jié)構(gòu),對(duì)地基承載力要求較低,能夠適應(yīng)較大的地基變形,抗震性能好、自重輕、造型美觀。自嵌式擋墻常分為無加筋式和有加筋式兩種,一般由自嵌式擋土塊、錨固棒、土工格柵、反濾土工布、級(jí)配碎石及壓實(shí)回填土等組成;其斷面形式可為仰斜式、護(hù)坡式、重力式或半重力式等。
4.5拋石防護(hù)
拋石防護(hù)多用于土質(zhì)岸坡的護(hù)腳,以防止高速水流沖刷坡腳。護(hù)腳與岸邊連線保持較緩的坡度,不宜陡于 1:1.5;拋石護(hù)腳防護(hù)頂高程應(yīng)高于河道枯水位以上 0.5m~1.0m,底部深度應(yīng)滿足河床最大沖刷深度的要求,寬度應(yīng)超過沖刷最深點(diǎn)位置且延伸至河道深泓線;護(hù)腳拋石厚度不宜小于拋石粒徑的 2.0 倍,水深流急處宜增大。
5結(jié)語
綜上所述,柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)工程所在地的地形、地質(zhì)、水流等條件進(jìn)行布置,以滿足過流斷面、抗沖刷、岸坡穩(wěn)定等功能和運(yùn)用要求。設(shè)計(jì)柔性生態(tài)防護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)宜充分利用當(dāng)?shù)夭牧?,并通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定。
參考文獻(xiàn):
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(作者單位:河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院)