淺析淮干王臨段工程防護(hù)一體化型式生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)

王長(zhǎng)明 李 輝 王慧玲 沙 涵

（中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 合肥 230601）

1 概述

1.1 河道概況

淮河中游洪河口（王家壩）至洪澤湖出口（中渡）段，長(zhǎng)490km，地面落差16m，中渡以上流域面積15.80萬(wàn)km2，其中洪河口至中渡區(qū)間集水面積12.76 萬(wàn) km2。

王臨段位于淮河中游的前端，全長(zhǎng)110.98km，北岸有洪汝河等支流匯入，南岸有白露河、史灌河等支流匯入?；春油跫覊沃聊险占螢榉帚夂拥?，南側(cè)為淮河干流北側(cè)為濛河分洪道，兩汊之間為濛洼蓄洪區(qū)；北支濛河分洪道有洪河分洪道和谷河等入?yún)R，南支在三河尖有史河入?yún)R；南照集至臨淮崗上引河口段僅有潤(rùn)河等流域面積較小的支流入?yún)R，在河道左側(cè)分布有南潤(rùn)段和邱家湖2處行洪區(qū)，河道右側(cè)有臨王段一般堤防保護(hù)區(qū)和城西湖蓄洪區(qū)。

1.2 工程現(xiàn)狀

濛河分洪道全長(zhǎng)54.12km（中泓長(zhǎng)），主要承泄淮河和大洪河部分來(lái)水，以及洪河分洪道、谷河和陶孜河全部來(lái)水。為方便莊臺(tái)居民出行及汛期搶險(xiǎn)，在濛河分洪道右側(cè)堤防修建濛洼防汛搶險(xiǎn)通道，通道起始點(diǎn)位于王家壩濛洼大橋下游（堤防樁號(hào)2+126），終點(diǎn)曹臺(tái)閘（堤防樁號(hào)43+663），全長(zhǎng)41.58km。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，現(xiàn)狀濛河分洪道右堤姑嫂廟排灌站段、木郢莊臺(tái)段、段臺(tái)莊臺(tái)段、安臺(tái)莊臺(tái)段、曹臺(tái)莊臺(tái)段、曹臺(tái)排澇站段迎河側(cè)坡面有護(hù)坡。

2 護(hù)坡概述

在河道治理工程中，護(hù)坡是為防止洪水沖刷及風(fēng)浪拍擊對(duì)邊坡或岸坡的破壞，在河道兩岸坡面上所做的各種防止沖刷破壞鋪砌栽植等設(shè)施的統(tǒng)稱。

傳統(tǒng)的護(hù)坡形式通常采用硬性材料（如水泥、石料、混凝土等）作為主要建筑材料。這類護(hù)坡雖然堅(jiān)固耐用、工序簡(jiǎn)單、適應(yīng)性高，但在一定程度上削弱了河道的景觀性、破壞了河道的生態(tài)性。

生態(tài)護(hù)坡主要由植物、植生土壤、石料、混凝土等材料組成的護(hù)坡系統(tǒng)，在材料使用上兼顧防護(hù)性和生態(tài)性能，是一種集工程力學(xué)、生態(tài)學(xué)等于一體的岸坡保護(hù)技術(shù)。生態(tài)護(hù)坡大致可以分為自然材料生態(tài)護(hù)坡（植草護(hù)坡、木樁植被復(fù)合護(hù)坡、厚層基材噴薄技術(shù)）、金屬材料生態(tài)護(hù)坡（生態(tài)石籠網(wǎng)結(jié)構(gòu)護(hù)坡、金屬絲網(wǎng)箱護(hù)坡）、混凝土材料生態(tài)護(hù)坡（預(yù)制混凝土連鎖塊體結(jié)構(gòu)、水泥生態(tài)種植基技術(shù)、植被型生態(tài)混凝土護(hù)坡、土壤固化劑技術(shù)）、土工材料生態(tài)護(hù)坡（生態(tài)袋護(hù)岸、土工格室生態(tài)護(hù)岸、三維植被網(wǎng)護(hù)坡技術(shù)）、生態(tài)護(hù)坡新技術(shù)（特拉錨墊生態(tài)修復(fù)、蜂巢格室約束系統(tǒng)生態(tài)護(hù)坡、“雷諾護(hù)墊+高性能基材層”護(hù)坡）等。生態(tài)護(hù)坡與傳統(tǒng)硬質(zhì)護(hù)坡相比，具有更好的生態(tài)性、雨水涵養(yǎng)性、親民性，對(duì)河道原有的生態(tài)環(huán)境影響小，且能夠增加綠化面積，提升區(qū)域的生態(tài)性和經(jīng)濟(jì)性。不同護(hù)坡形式優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 護(hù)坡形式優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍表

3 水位分析

通過(guò)對(duì)1972年非汛期洪水（約5年一遇）調(diào)洪演算，推薦蓄水方案淮干沿程最高水位淮濱為26.89m、王家壩為24.92m、史河口為23.62m、潤(rùn)河集為23.39m，本次護(hù)坡工程范圍內(nèi)非汛期5年一遇水位約24.5m。

統(tǒng)計(jì)王家壩1952—2020年共69年、潤(rùn)河集1951—2018年共68年的站點(diǎn)水位出現(xiàn)天數(shù)和持續(xù)時(shí)間見(jiàn)表2。

根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究和三峽庫(kù)區(qū)消落帶狗牙根復(fù)生恢復(fù)相關(guān)觀測(cè)資料，狗牙根具有較強(qiáng)的耐水淹脅迫能力，且具有全淹沒(méi)后繼續(xù)恢復(fù)生長(zhǎng)的能力。

根據(jù)表2可知，王家壩站點(diǎn)27m水位出現(xiàn)的平均天數(shù)為13天，最大連續(xù)天數(shù)8天，潤(rùn)河集26m平均出現(xiàn)天數(shù)14天，平均最大連續(xù)天數(shù)11天，王家壩27m和潤(rùn)河集26m平均最大連續(xù)天數(shù)均在10天左右，有利于狗牙根在淹沒(méi)后復(fù)生，本次護(hù)坡范圍位于王家壩和潤(rùn)河集之間，取兩者水位平均值較為合適，因此，本次生態(tài)護(hù)坡鋪設(shè)水位分界點(diǎn)取26.5m。通過(guò)對(duì)護(hù)坡頂高程統(tǒng)計(jì)，本護(hù)坡工程頂高程約29m，取26.5m作為生態(tài)護(hù)坡底高程將在坡面上形成寬約8m的植被帶，生態(tài)效果好。

表2 王家壩和潤(rùn)河集站點(diǎn)水位出現(xiàn)天數(shù)和持續(xù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

4 護(hù)坡選型及抗沖性、復(fù)生性分析

4.1 護(hù)坡選型

濛河分洪道灘地至26.5m，采用空隙率25%～30%左右的C25生態(tài)預(yù)制塊，厚150mm。護(hù)坡開(kāi)孔框格內(nèi)填種植土。墊層為厚100mm碎石墊層，墊層下敷設(shè)350g/m2長(zhǎng)絲針刺土工布。

高程26.5m至設(shè)計(jì)洪水位以上0.5m，采用生態(tài)護(hù)坡工程防護(hù)一體化結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)形式從下至上分別為350g/m2長(zhǎng)絲針刺土工布、100mm厚植被混凝土、10mm厚植生基材、9mm厚壤土、草皮護(hù)坡。護(hù)坡結(jié)構(gòu)典型斷面圖見(jiàn)圖1，自鎖式空心混凝土預(yù)制塊大樣圖見(jiàn)圖2。

圖1 護(hù)坡結(jié)構(gòu)典型斷面圖

圖2 自鎖式空心混凝土預(yù)制塊大樣圖

4.2 防護(hù)一體化型式生態(tài)護(hù)坡抗沖性能分析

防護(hù)一體化型式生態(tài)護(hù)坡以一定厚度的大孔隙混凝土為骨架，孔隙內(nèi)填充植生基材，混凝土板上層覆蓋土層，播撒草種或鋪設(shè)草皮，根系穿過(guò)混凝土板，扎入下層土壤，將混凝土板固定在土體表面，使植被、混凝土板及下層土連為整體，從而起到固土護(hù)坡的作用。

2020年8月14日，湯河右岸入沭河口塌岸應(yīng)急修復(fù)工程生態(tài)護(hù)坡處流量722m3/s，流速達(dá)到3m/s，則生態(tài)護(hù)坡不沖流速最少可以達(dá)到單層漿砌卵石水平。

濛河分洪道流速約0.3～0.7m/s，遠(yuǎn)小于湯河右岸入沭河口處流速3m/s，防護(hù)一體化型式生態(tài)護(hù)坡在濛河分洪道能滿足防沖要求。

4.3 防護(hù)一體化型式生態(tài)護(hù)坡復(fù)生性分析

淮河干流中游河道比降平緩，局部河段呈倒比降，致使淮河中游洪水無(wú)法順暢下泄。因此，每當(dāng)淮河大水，干支流洪水并漲，大量洪水滯留在中游，洪水位長(zhǎng)時(shí)間居高不下。草皮護(hù)坡在中游發(fā)生較大洪水時(shí)，汛后需進(jìn)行補(bǔ)種。

沂南縣大莊沂河大橋工程防洪影響防治工程位于臨沂市沂南縣大莊鎮(zhèn)，防護(hù)面積8000m2，2022年5月完工，采用植被混凝土護(hù)坡形式，播撒草種，目前草皮長(zhǎng)勢(shì)良好。因此，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，撒播草籽可在汛后恢復(fù)其生態(tài)效果。

5 施工工藝及要點(diǎn)

5.1 混凝土預(yù)制塊護(hù)坡

濛河分洪道灘地至26.5m，采用混凝土生態(tài)預(yù)制塊護(hù)坡。預(yù)制塊護(hù)坡在專業(yè)廠家生產(chǎn)完成，經(jīng)檢測(cè)合格后，汽車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，采用機(jī)動(dòng)翻斗車或手推車運(yùn)至砌筑部位。先鋪碎石找平層，再?gòu)逆?zhèn)腳一側(cè)開(kāi)始由鎮(zhèn)腳向封頂按標(biāo)高控制線逐行砌筑。在鋪設(shè)砌塊時(shí)，采用“抬運(yùn)→就位→放下→找平→錘實(shí)”等步驟完成對(duì)混凝土砌塊的鋪設(shè)。在同一作業(yè)面內(nèi)，混凝土砌塊的砌筑應(yīng)從底部一側(cè)開(kāi)始沿水平方向逐行進(jìn)行，防止產(chǎn)生累積誤差，影響砌筑質(zhì)量。

5.2 防護(hù)一體化型式生態(tài)護(hù)坡

高程26.0m至設(shè)計(jì)洪水位以上0.5m，采用生態(tài)護(hù)坡工程防護(hù)一體化結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)“放樣測(cè)量→坡面修理→混凝土基礎(chǔ)澆筑→土工布鋪設(shè)→框格梁澆筑→現(xiàn)澆植被混凝土→降堿→客土回填→綠化種植及養(yǎng)護(hù)”的步驟依次進(jìn)行。

施工時(shí)先對(duì)斷面控制點(diǎn)進(jìn)行放樣，然后對(duì)坡面進(jìn)行修整；修整后采用機(jī)械開(kāi)挖基槽，開(kāi)挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高20cm時(shí)，預(yù)留保護(hù)層采用人工挖除；混凝土基礎(chǔ)采用C25商品混凝土澆筑，先用機(jī)械開(kāi)挖基槽，開(kāi)挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高20cm時(shí)，預(yù)留保護(hù)層采用人工挖除，混凝土振搗采用插入式振搗器，混凝土基礎(chǔ)澆筑后，表面用木桿刮平，再用木抹子搓平，混凝土澆筑完畢初凝前應(yīng)避免倉(cāng)面積水等，混凝土初凝后可采取灑水等方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；土工布鋪設(shè)前，應(yīng)將坡面上樹(shù)根、雜草和尖石等清除干凈，保證鋪設(shè)面平整，鋪設(shè)力求平順，無(wú)張拉受力、折疊、打鼓等情況發(fā)生；生態(tài)護(hù)坡應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置框格，框格梁采用C30混凝土，采用插入式振搗器振搗；以框格梁作為抗凍植被混凝土的模板，在框內(nèi)澆筑100mm厚植被混凝土，抗凍植被混凝土澆筑完成后，需對(duì)其進(jìn)行降堿處理；在降堿完成后的植被混凝土上回填壤土，挖掘機(jī)回填，人工松土整平，回填厚度10cm，之后將采購(gòu)的草皮鋪在護(hù)坡坡面上（滿鋪），并進(jìn)行固定，定期灑水養(yǎng)護(hù)、除草、修剪。

6 結(jié)語(yǔ)

該工程采用的防護(hù)一體化型式生態(tài)護(hù)坡是貫徹綠色發(fā)展理念、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的需求，是推進(jìn)鄉(xiāng)村振興、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的需求，也是與王家壩國(guó)家濕地公園相匹配，達(dá)到與整體相協(xié)調(diào)的需求。且防護(hù)一體化型式生態(tài)護(hù)坡能夠滿足生態(tài)修復(fù)、水環(huán)境改善與防洪等需求，能夠?qū)崿F(xiàn)河道的陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)聯(lián)系