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亲环境植生护岸块在水利工程护坡、城市堤防中的应用论文
武汉科兰金利建材有限公司   2016-12-09 16:56:41 作者:SystemMaster 来源: 文字大小:[][][]


标题:亲环境植生护岸块在水利工程护坡、城市堤防中的应用 
作者单位:武汉科兰金利建材有限公司
关键词:亲环境植生块、生态护坡、绿色边坡
 
 
亲环境植生护岸块在水利工程护坡、城市堤防中的应用
                             武汉科兰金利建材有限公司
摘要:体现在防洪护岸设计领域,治水理论要有新思维,创新变革。改变目前广泛使用的现浇混凝土、混凝土预制块、浆砌块石等刚性护坡护岸材料、减少灰色,多添绿色,探寻一种绿色的,生态景观的柔性护坡新技术、新材料。
主题词:亲环境植生护岸块,使灰色变为绿色、生态恢复、景观
 
 
 
1  前言
    我们的国家具有众多的江河、湖泊以及无数的山溪、山沟;江河是孕育城市、乡村、生态植物,滋养子民的大地之母;河川不仅具有疏通洪水的水渠功能,而且又是滋润人类生活的亲近水空间,同时也会造成洪水灾害。因此,应该消除(治理)河川威胁人类生活的危险因素(包括地质灾害防治的边坡、库岸),再恢复河流、山溪、河湾所具有的亲环境特性——河湾滩地野草茂盛,野花朵朵,湿地水草青青,鱼肥虾跳,飞鸟栖息鸣叫在河岸、山谷中;由于水草及水生植物的生长,净化了水质。我们应向着实现这两个目的方向来治理河川,一是为治理、防护洪水灾害等所做的工程措施,二是为在满足护岸功能的基础上兼备生态恢复功能。
 
    以河川库岸治理来说,为防止洪水淘刷岸坡,导致河川两岸被侵蚀、崩溃,传统的防护大都采用混凝土、块石护岸。但往往忽略了自然环境的再造,再恢复。灰色的混凝土或块石衬护着河岸,并裁弯取直河道,使得原有的河川弯道、浅滩、湿地消失;没有了草滩、野花水草、青蛙、蜻蜓,也妨碍景观,使得原本生机勃勃的河湾、河岸在死去。

    在过去的许多年代,众多水利护岸工程项目中,我们水利设计人员也一直在研究、探寻一种新的护岸技术,采用新的建筑材料——既能满足防洪护岸,又能恢复生态、提升环境景观的产品。但这也只是近几年,国家的经济力提高,开放领域扩大,反映在治水理论上的新思维,创新变革才有的理念。由于材料及产品开发滞后,过去苦于一直没有得到满意的结果,形成目前所见到的护岸仍多采用现浇混凝土、预制混凝土六面体、浆砌块石等刚性材料,造成沿河沿岸一片灰色(图1、图2、图3、图4),污渍斑斑,也是一种工程副产物污染(必要的灰色工程物除外)。影响了城市、堤岸景观,破坏了自然生态系
统。近两年,在长江堤防工程建设,湖北、江西两省的省长们都提出了堤防景点化的要求。刚好,2003 年在九江长江城市防洪工程的设计中,业主及设计单位找到我们公司(中韩合资),我们是专门研究开发江河湖泊护岸亲环境植生块的企业,确定选用一种适用的产品,用于九江长江城市堤防工程。





 

2  亲环境植生护岸块的特性
亲环境植生护岸块(以下简称植生块),专利名称为环境相容式预制块(专利号:
ZL01809196.2)。在韩国、日本已有近十年的历史(在我国九江长江干堤上被首次使用,我公司也是国内首家实施生态护坡的企业),几经改进,已具有了相当广泛的使用领域,主要用于河川整理,堤坝、水渠护岸,地灾、水灾修复及城市亲水景观。
 
(1)与常规的现浇混凝土护坡比较,常用的混凝土预制六面体护坡(厚10CM)相比,植生块的厚度,混凝土强度都可以达到同性能的要求,植生块厚度为8CM、10CM、15CM;厚度是与水流的流速及产生的脉动压力有关的。植生块的防护水流流速达到6—7 M / S。而长江的水流流速是没有这么大的,一般只有0.5—2 M / S。设计强度一般在100Kgf/c㎡(约C10混凝土)就足够了,而用于九江城市防洪堤的植生块强度经多次检测达到了150—190 Kgf /c㎡(C15—C20)。

注:植生块属于干硬性混凝土,需进口设备成型机加压制成,具有密实度好、强度高、
抗水流冲击力强,具备工程混凝土的特质要求,本文对此不赘详述。

(2)  由于工厂化的生产,植生块做到了规格统一,铺成坡形后具有整齐的韵律感,像是划上了方格似的(图5),就是不配植绿色植物,也很美观;若配置了绿色植物,更是一道美丽的风景。(图6)
 
 

(3)自锁定装置,合适的孔洞及附着的碎波防浪功能,构成了特殊的表面形状。自锁
定构造,采用楔形榫槽,四边穿插式组装,单榫的抗拉力为1.3 T 。块于块之间的结合力巨大,四边支撑相当于铰连接,将刚性材料做柔性处理,具有可靠的稳定性(图5),同时还具有变形调整能力,可适合坡面轻微的塌陷变形,如有大的塌陷,也容易揭开维修。
(a)植生块的单块平面尺寸为370×470 mm,重约31Kg ,这是一个人能够施工操作的重量,达到效率生产。(若重量增加,则需要两人抬,一人铺)。
(b)由于水流在不同的河段、岸形,流速和波浪的差异会造成不同的冲刷,为减少冲刷力,增加糙度,设置了(四边)碎波防浪的减缓流速坎。
(c)每年江河因坡面光滑(混凝土表面抹光,长苔藓因素)而溺水人亡的纪录不少;植生块表面的混凝土自然粗糙质感(不加抹饰),和高出坎的设置,为人们戏水、亲水提供了安全保障,人们可以轻易攀爬植生块上岸。
(d)植生块的孔洞率约为22%,既满足护岸功能,又留置合适比例的孔洞植草,后期由于设置了减缓流速坎(高出2.5cm),待沙土堆积(自然淤积或人工敷土)后,可以达到82%的绿化率,这是一般六面体混凝土块上开洞种草所无法达到的。

(4)由于特殊的生产工艺,植生块除了满足强度要求,还具有较大的透气透水性,利于坡面排水及植生保水。这是常规混凝土所做不到的。 植生块的开孔,块体透、渗水功能,使河水可以渗入岸坡,保证地下水的正常补给;再造与恢复的自然环境的河岸、护岸仍可以生长草本植物,具有净水功能的植物、微生物、鱼类和其它水生生物仍可生存。增大了河水的自洁净化能力。另外,河川、溪沟两岸采用植生块护岸,其生长的植物作为过滤屏障,对防止岸坡顶上的水土流失、垃圾及有害水体在地表径流作用下直接进入河道、溪沟,起到一定的阻碍与净化作用,减少了对河水的污染。同时,植草根系(深入土层下达3米)对坡面结构也起到一定的加固作用。
 
(5)与植生块铺装相配合的坡面反滤材料得到简化,由于土工布的发明使用替代了传
统的砂、石料反滤层(无外水坡及植草根系紧密的情况可不设土工布),使整个的衬护结构具有了创新及造价不致有大的突破(相比传统的衬护结构)。植生块的技术优势得到了完美体现。

(6)植生护岸块有良好的适应变形的能力 植生护岸块对不同的坡面平面、曲面有较好的适应变形能力,有自动调节的功能。公司曾建的几处工程,都有不等几处的90°转折,铺设的效果也很自然。

(7)植生护岸块对于较陡坡度有较强的稳定性 长江边坡大多在1:3~1:2.5 之间。我公司曾就倾斜面的稳定性做过实验,分别对1:2、1:1、1:0.6倾斜面进行了实验,植生块并没有发生脱离现象。

(8)直接铺装施工容易,不需要砂浆勾缝,降低了人工费用,同时也提前了工期。坡面找平后,每人每天能铺50~60㎡。 植生护岸块的主要施工步骤为:(a)平整坡面;(b)铺设土工布;(c)铺装植生块;(d)植生块孔洞敷土;(e)一个月后草籽成活、绿草茵茵。
 
 
3  亲环境植生护岸块在九江城市和武汉城市防洪堤中的应用
        首先,九江市城区堤防位于长江的右岸,此段为长江的顶冲岸,由于多年的冲刷、侵蚀,长江九江岸的江滩逐年减小,需对岸坡进行加固整治。 再则,九江市和武汉市是我国的重要的旅游城市。九江锁江楼至九江长江大桥一线有较多的文物遗址和风景点,武汉(图9)拥有美丽的江河文化。两城市具有相似的地理环境:坡岸顶部为城市滨江公园带,考虑护岸与生态绿化结合;堤防护岸工程与顶部配套滨江公园一并设计的协调、景观要求。选用亲环境护岸植生块具有明显的优越性。该形式护坡既满足了防洪护岸的要求,又能恢复生态,改善环境景观。 

    九江城市防洪堤采用植生块护岸长度约900m,总面积约12000㎡。2003年3月坡面修整完工,至5月完成植生块的铺装,及时敷土与植草种,经过夏季的精心培育与养护,并且还经过一个汛期的洪水检验,护岸功能和绿化功能的效果非常明显(图7)。被洪水淹过(三个月)的草坡,在洪水退后,依然恢复生长,仍是绿草茵茵,绿坡绿岸。茂密的植草就象草原绿毯覆盖了植生块(图8),许多坡段已看不见植生块了。新颖的坡岸一改过去的灰色调、旧面貌,显示出勃勃生机,引来众多省、市水利界领导及专业人员来九江考察,并已在多处工程中得到推广应用。

    工程实施中,有担心洪水淹没,浸泡与水流作用会影响坡面绿化的效果及增加维护工程量。九江长江水位年变幅约10m左右,冬季河床水位低至8至10米(黄海水位),汛期水位可达16~22米,2003年洪水位达19.3米,经过三个月,约四米水深的浸泡,至九月洪水退后,坡面植草即刻恢复生长。经此验证水位的变化对植生块植草的影响不大,涨水时植生块承担护岸的功能。落水时,由于植生块有孔洞植土的条件,只要有土壤就会长草,就另是一番绿坡、绿岸的景象(护岸兼备生态的功能)。这种水位的消落,草被的生长,与河溪岸边的土坡、土堤原生植物自然生长情况是相似的。由于植草及灌木的固土作用,土体是不容易被水浪淘走的。

 
 
4  结语
    植生护岸块标准化生产,质量保证率高;产品定型,施工铺设工艺简单;锁口结合,稳定性高,抗冲刷能力强,并具有防波碎浪功能;植生自动成活,不需维护管理。九江长江护堤是我公司在中国境内产品推荐的第一个项目,经过一年时间及夏季炎热天气和汛期的检验,不同草种的选种,积累了一些基本经验;在护坡护岸工程设计中采用新技术、新材料,主要是兼顾生态,环境恢复方面做了一个新的尝试。应该讲,植生块工法与传统混凝土工法比较,具有颇多的优势,非常显见的是,若采用传统的混凝土或块石护面,只是单一的功能,但质量的保证,后期的变形适应性,维修就差。反之,采用新型护面材料的植生护岸块在使用功能相同的前提下,又兼备环境再造,恢复生态,提升景观及变形适应性好,易维修的特性。这又何尝不是业主及设计师们正在寻找的——“宝藏”呢?

    我公司第一个项目——九江项目完成后,我公司产品已引起各地领导及工程管理、设计人员的关注,先后承接实施了三峡库区秭归库岸地质灾害防治茅坪工程(图10),武汉生态农业示范园灌渠,九江内湖治理工程(8 万㎡),长江武汉段,汉江武汉两岸、重庆珊瑚坝、南水北调丹江口段、十堰市各大小河道、长江重庆西流沱段等具有行业、地域代表性的项目,取得满意的效果。我们将本着“业精于专,方显卓越”的创业宗旨,向各界提供更多选择、更优质的产品。期待您的关注与合作。 

 
    本文主要从水利工程护岸、长江沿线堤防的生态、环境恢复方面做上述论述;对当地材料坝,特别是土坝的下游面和上游坝面死水位以上(或蓄水三个月以内植草耐淹水位)的坡面采用亲环境植生块护坡、压坡。不容置疑也具有良好的应用效果。
        各位再看看我公司历年来的工程实景图片,可供参考





                                
 


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