生态护坡在伊洛汇合口护岸加固工程中的应用

GXF360 2017-11-05

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生态护坡在伊洛汇合口护岸加固工程中的应用

□齐献辉（偃师市水利规划设计室）

摘要：护坡工程在河道治理、险工加固、水库除险等工程中应用极为广泛，传统护坡型式大多采用浆浆砌石或混凝土等刚性护坡。近几年，各类水利工程也由以单纯的功能性为主，转变为在满足功能使用要求的前提下，兼具生态环保的功能，以预制混凝土空心砌块为材料的生态护坡不仅保持了护坡的防护作用，同时具有环保及景观效果，大量应用于各类水利工程及园林景观工程中。文章介绍了铰接式及联锁式生态护坡系统在伊洛汇流口护岸加固工程中的具体应用，可为相关水利工程设计及施工人员提供参考。

关键词：生态护坡；护岸加固；具体应用

1 基本情况

偃师市位于伊、洛河下游，伊、洛两河贯穿偃师东西全境，河道全长52.80 km2，其中洛河（龙虎滩村至岳滩汇流口）长19 km2，伊河（田西村至汇流口）长17.80 km2，伊、洛河在杨村汇流后在黑石关入巩义境，长16 km2，两河交汇在中间形成三角滩地，由于受两河河水交替冲刷，日久侵蚀、剥落，交汇处岸滩极不稳定，滩地面积逐年缩小，影响岸边耕地及岸坡稳定，成为险工段，存在安全隐患，为稳岸固滩，保护耕地需对该两河交汇处险工段采取工程措施，进行安全防护。

2 河道水文及工程地质情况

2.1 设计洪水

根据《河南省伊洛河重点河段治理工程可行性研究报告》（2014年6月），本段河道治理标准为20 a一遇。伊河侧20 a一遇洪峰流量4 350 m3/s，洛河侧20 a一遇洪峰流量5 710 m3/s，水位118.40 m；伊河侧5 a一遇洪峰流量1 890 m3/s，洛河侧5 a一遇洪峰流量2 280 m3/s，水位116.30 m。

2.2 工程地质条件

治理段位于伊洛汇流口伊河左岸与洛河右岸连接处，滩地地面高程113.75～114.56 m。工程区内主要地层为第四系全新统，主要由冲、洪积形成的中粉质壤土、中砂、卵石等组成。自上而下可分为3层，各层岩性特征简述如下：

中粉质壤土（Q42al+pl）：灰黄色、浅褐黄色，含少量碳屑、铁质浸染斑块。摇震反应迅速，无光泽反应，干强度及韧性低，湿～饱和，稍密状态。中砂（Q41al）：褐灰色、黑灰色，上部含淤泥质较多，下部较纯净，局部含砾石、粗砂。主要矿物成份为石英、长石、黒云母等，饱和，级配不良。卵石（Q4al）：杂色，粒径一般为2～10cm，卵石含量约占50%～60%，磨圆度较好，多呈圆状、次圆状，级配不良，其母岩主要为石英岩、安山岩、玄武岩等，其间填充中细砂及泥质成分，盖层为揭穿。

2.3 水文地质条件

工程区全新统中砂中含有丰富地下水，地下水类型属孔隙型潜水，勘察期间地下水稳定水位高程108.60～108.90 m，地下水一般较清澈，无色、无味。含水层的透水性属于中等水性，水量较丰富，以径流的方式排泄地下水，中砂渗透系数K= 2.58×10-3～5.67×10-3cm/s。地下水位随季节变化较大，受河水和大气降水补给为主。

根据水质分析资料知，地下水属于HCO3-S0-Ca-（K+Na）型水；河水属于HCO-Ca-Mg-（K+Na）型水。根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487-2008）附录L“环境水腐蚀性评价”中的附表L.0.20、L.0.30、L.0.30判定，地表水及地下水对混凝土构件不具腐蚀性。

2.4 地基土工程地质条件及评价

治理段的地基土主要由第四系全新统中粉质壤土（Q42al+ pl）、中砂（Q41al）、卵石（Q4al）组成。

河道岸坡由中粉质壤土（Q42al+pl）组成，边坡稳定性差，抗冲刷能力较差，宜做防护处理。河道内表层中砂（Q41al）分布较稳定，厚度变化不大，呈松散至中密状，具一定承载力，工程地质条件较好，可做基础持力层及桩端持力层使用。卵石（Q4al）埋深较大，呈松散至稍密状，具一定承载力，工程地质条件较好，可做基础持力层及桩端持力层使用，地基土的稳定边坡值采用1：1.50～1：2.50。

3 护坡方案设计

3.1 总体布置

工程布置结合根据现状河道走势及水文地质情况的分析，确定对两河交汇处岸坡进行护砌，总护砌长度为500 m，其中伊河侧293 m，洛河侧178 m，交汇处29 m。据实测断面伊洛河交汇处现状岸滩地面高程在114.20 m左右，水位108.60 m（枯水期），河底高程伊河侧102.44～107.10 m，洛河侧100.96～107.05 m，最大高差13.04 m，现状岸滩边坡为上陡下缓。

3.2 护坡方案

根据伊洛汇合口河道现状施工条件、施工工期、技术要求以及生态景观要求，按照施工期水位分水上和水下采用两种生态护坡砌块，水面以下采用铰接式护坡，该护坡系统由一组尺寸、形状和重量一致的预制混凝土块组成，单个砌块尺寸为448 mm×438 mm×150 mm，中间开孔，砌块之间用一系列经过每个块体内部的预制孔内的横向钢索相互连接，从而形成连锁型柔性矩阵，安装完成后单个护砌块体不易流失，整体抗冲刷能力强，钢绞线的抗拉能力达到6 t，抗冲流速达4～6 m/s，块体孔隙可自然生长植物，保持河流的侧向联通性，发挥河流、土壤、植被的自净化功能，生态环保，同时草根与护坡块联结在一起可增加护坡与土质基层的连接力，铰接式护坡可水下施工，不需围堰，施工便捷。

水面以上采用联锁式护坡，该护坡系统由一系列砌块互相锲合形成的联锁护坡体，单个砌块尺寸为403×285×100 mm，其单个砌块能与周围的6个砌块产生超强连锁，防止护坡块向不同方向的发生位移，使铺面在水流作用下具有良好的整体稳定性，抗冲流速2～4 m/s；护坡施工后可恢复自然护岸生长草本植物，随着植被在砌块孔隙中生长，护坡面的耐久性和整体性将进一步提高，环境美化效果良好。

3.3 护坡设计

护坡断面根据施工期水位设两级护坡，中间以平台分隔，平台的高程确定在枯水位以上109 m，平台以下一级护坡采用铰接式护坡，坡比1∶2.50，护坡高度从109 m至现状河底（伊河侧最低102.44 m；洛河侧最低100.96 m），护坡块在护坡顶部平台平铺1 m后以1∶1坡度嵌入平台下，锚固长度为2个预制块体长度，护坡坡脚向河道内延伸2 m。

高程109 m平台及上部的二级护坡采用联锁式预制块护坡，坡比为1∶2.5，护砌高程114～109 m。预制块下设土工反滤布规格为300 g/m2；在坡脚处设C20混凝土齿墙一道，墙高0.60 m，宽0.40 m；在护坡顶部设C20混凝土压顶，压顶宽0.60 m，高0.40 m，在混凝土压顶上设置混凝土仿木栏杆，以提高安全防护及整体景观效果。

4 工程施工要点

4.1 铰接式护坡的施工

施工前首先对岸坡进行削坡，将长臂挖机立于一级平台之上对岸坡用进行修整，在修整岸坡的同时，为提高施工精度和速度，在护坡上部就地把铰接式预制块用钢索连接成长6 m，宽2 m的垫子，起重机立于护坡上部，把护坡垫吊装到边坡上，边坡上部的垫子在平台处把一部分块埋入土内锚固，护坡底部将一定长度的垫子摊铺在河底表面上。

4.2 联锁式护坡

联锁式护坡施工的主要内容包括：护坡修整、铺土工布、铺装联锁式护坡块。

首先将岸坡按设计边坡开挖平整压实，铺设土工反滤布，检查基础是否平整、坚实，自然搭接宽度≥20 cm，在坡面上部平台，对土工布的上端进行锚固，然后将卷材沿坡面放下，并使土工布处于拉紧的状态，保证铺设砌块前护坡土工布的平整。

联锁式护坡施工无需机械设备，施工时定好线位从底部开始向上依次铺砌，铺设完成后在空隙中回填种植土，种植草籽。