宿迁船行灌区生态护坡技术研究

(宿迁市宿城区陈集水务站，江苏 宿迁 223800)

1 基本概念

1.1 生态护坡简介

生态护坡即综合利用生态学、植物学以及工程力学等学科，对灌区边坡进行养护，使其既满足生态循环的要求，又能起到护坡作用。不同于传统的混凝土护坡，生态护坡不会阻断地表水和地下水的良性循环，在保证其固有防洪作用的前提下，尽量保证生态系统的稳定性[1]。生态护岸中起到生态保护作用的是护坡中的植被，通过栽种或移植根系发达、易成活的矮小植被来保持河道景观，改良河道的水环境，提高土地的使用价值。图1为生态护坡的工作原理，即利用植株根系的抓土特点，防止边坡土层冲刷流失，从而起到防护的作用[2]。

1.2 三维排水生态护坡介绍

三维排水生态护坡是兼顾生态环境和施工要求的一种较为新型的护坡设计，主要由系统结构、功能材料以及植被方式3部分组成。三维生态护坡主要由生态袋构成，生态袋中填充植物生长所需的土料和营养物质，生态袋本身无毒无害、不易燃，还可以回收利用，对生态环境不会造成污染[3]。除此之外，生态袋空隙小，只透水不透土，可以防止内部填充的土料冲刷和流失，能够保证植物生长所需的水分，植物的根系扎入土层中，起到了固定的作用，且随时间增长起到的固定作用越强，从而大大降低护坡的维护投资[4]。三维排水生态护坡抗冲性能优越，结构稳定，施工便捷快速，因此被应用于许多高速路边坡、河道渠道边坡中，见图2。

图1 生态护坡植株

图2 三维排水生态护坡

2 施工工艺研究

船行灌区位于江苏省宿迁市宿城区西南，北临宿迁市区及皂河灌区，东依京杭大运河，西靠西沙河与徐洪河，南连运南灌区。灌区总面积325.1km2，耕地面积213.33km2、有效灌溉面积209.33km2、设计灌溉面积213.33km2。属黄泛冲积平原，区内地势较为平坦，自西北向东南倾斜，最高点高程24.7m，最低点高程16.6m。灌区土质为砂土，适宜种植水稻、小麦、油菜等多种作物，水土保持较好。本次施工工程总面积约 14421m2，其中铺设三维生态护坡面积为 13000m2。

三维排水生态护坡施工可以分为两大部分[5]：ⓐ生态袋垒砌；ⓑ边坡绿化。将两部分的施工流程进行梳理，可知生态袋垒砌的施工步骤为：边坡放线→坡面修整→基础施工→装袋→垒砌；边坡绿化施工流程包括：覆土→插栽→撒种→覆盖→初期养护→后期养护。

2.1 生态袋垒砌

a.边坡放线。根据设计图纸，掌握施工数据，确定护坡高度及上下边线，并将施工的桩位设置完成，以此为基础，确定坡比线及机械刷坡线。当同一层的垒砌施工完成后，即需进行上层边坡修整[6]。

图3 边坡放线

b.坡面修整。坡面修整是指清除坡道表面的垃圾杂物以及浮土等，利用装土编织袋将坡面的坑洼处进行修补，然后在其上覆土约15cm进行平整，并浇水使其自然沉降。如果边坡土质较为松散，则需要对其进行夯实处理。利用机械修坡时，必须在设置的坡比线内进行修正，保证护坡结构的稳定，避免超挖产生的回填，一般情况下，要留有 15cm 左右厚的基土在垒砌时由人工修整。

c.基础施工。设计基槽开挖截面为 800mm×250mm，浇筑100mm厚度的 C20 混凝土作为垫层，预埋铁间距 300mm；挡墙为 150mm×250mm，在混凝土未完全凝固前，将三维排水联结扣预埋在垫底上面，紧密水平布置。

d.装袋。通常情况下，填充的土料是有利于植被生长的砂性壤土，如果施工地区土料匮乏，则需选取利于植被生长的种植土。所填充的土料中保证没有尖利的杂物或有毒物质[7]。土料中需要按照一定比例添加适合植被生长的有机肥，如蘑菇肥或鸡粪肥，并利用机械搅拌均匀，按照满、实、紧的原则进行装袋处理，即做到袋体填充饱满，土料填装密实，扎口要拉紧。扎口完成后，袋口的预留长度为5～7cm，装袋完成后要对其进行拍打定型，尺寸标准为600mm×300mm×150mm。

装袋完成后，要将成品稳妥放置，搬运过程中不在地面拖拽，避免袋体损坏。避免已经装好的生态袋长期闲置，尽量随装随垒砌，如遇降水等情况，需要覆盖好遮盖物。

e.垒砌。在进行生态袋垒砌时，必须利用标线从纵向和坡向两个方向进行控制，保证生态袋的平整度。坡向拉线时，以50m为单位，设置一条平行于坡面的坡比线，从而保证护坡的坡比符合设计要求。

垒砌时生态袋的缝线向里，远离水面，相同层的生态袋扎口摆放方向保持一致，相邻层的生态袋错缝叠放，保证生态袋稳固牢靠。相邻生态袋之间以联结扣骑缝连接[8]。生态袋的具体垒砌过程如图4所示。

图4 生态袋垒砌步骤

生态袋分层垒砌完毕后利用设备进行夯实处理，同时平整生态袋表面，使其高度与设置的标线同高，平整的原则为:保证不同层之间的袋体紧密结合，生态袋排列整齐，必须与坡线平行，不满足要求需立即调整。

每层生态袋垒砌完成后，要在坡内回填宽3～20cm、厚15cm的回填土，保证回填土料中没有树枝、坚石等锐利物，回填土面层保持与袋体齐平，要将回填土夯实填平。这一步骤进行时，要同时平整修葺已砌好的坡段，保证护坡自身的宽度成形，袋体宽约5～10cm，保证袋体在夯实之后可以得到充分延展。

生态袋垒砌高度达到2m时，继续对已完成的坡体进行浇水沉降，以防止护坡后期的沉降不均匀。浇水量根据所填充土料的最佳含水量进行计算，当坡体达到稳定沉降以后，可以进行压顶处理，保证护坡结构的稳定性。

f.排水防水。按设计原则及要求设置PVC排水管，将其排列为梅花状，并在其中填充粗砂作为过滤体。如果在施工过程中遇到下雨天气，需及时进行覆盖，防止生态袋体含水量过大，影响沉降效果，除此之外，要预设临时排水通道，可将雨水及时排出坡体，避免冲刷危险。

g.成品保护。生态袋垒砌完成后，要对其沉降做好观测及记录，保证护坡结构稳定性；其他部分施工进行时，要对已完成的护坡做好成品保护。

生态袋垒砌施工完成后，即可进行护坡的绿化处理。

2.2 边坡绿化

a.植被选择。渠道护坡的植物必须具备一定的抗水和抗旱能力，可以适应坡面生态环境的变化。结合当地的气候条件，植物的选取从以下角度进行比较和考量：ⓐ对土质要求不高，抗旱涝能力突出，能适应季节交替的变化；ⓑ根系发达，抓土能力强，能够较快生长；ⓒ成活率高，可以快速吸收水分用于自身生长；ⓓ价格低廉，无须人工养护。目前，我国植物护坡工程中，常用的护坡植物包括小叶女贞、小叶栀子花、瓜子黄杨以及红叶石楠[9]，对4种植物进行自身特性及投资成本两方面进行比较，选择最适合的植被方案。

不同植物属性及成本比较表

根据上表可知，4种植株的抗涝能力相当，就抗旱能力而言，小叶女贞更适应干旱条件，其他3种植物的抗旱能力较小叶女贞稍差；就其单价来说，红叶石楠最昂贵，而小叶女贞最低。因此从以上3个方面考虑，最终选择小叶女贞作为渠道护坡的生态性植物。

将小叶女贞的草种以10g/m2的密度进行撒种处理。

b.施工准备。在护坡绿化之前，要从以下几方面进行前期准备：ⓐ土源准备，需准备适合植株生长的土质，颗粒级配良好，对其中的树枝、尖石等杂物要预先清理；ⓑ草种准备，购买小叶女贞的草种，按照设计密度进行配比撒种；ⓒ设施准备，结合工程实际，选择方便快捷的取水点，并配备好相应的设备。

c.覆土。施工准备完成后，要在已完成的生态袋边坡表层覆土，要求其厚度为3cm以上，覆土均匀，土质优良，适合植被生长。根据土质的实际情况，为保证草种的快速发育，在覆土前对土质进行改良，可掺加适量的有机肥。

d.撒种。计算需撒种的表面面积，取密度为10g/m2的量进行撒种处理，尽可能撒得均匀，避免植被萌发之后覆盖不均匀，出现凸斑等空白处。

e.覆盖。为了避免覆盖的薄土层和草种被风吹散，应在覆土的同时在其上铺设无纺布，无纺布指标为12～15 g/m2，同时以U型钉对其进行固定。

f.初期养护。初期养护是指为保证草种正常发芽和生长所施加的适量的水、肥管理，从而使植物发挥作用，能够达到设计预期的密度。

初期养护主要包括[10]： ⓐ浇水。种子萌发初期需要充足的水分，因此在护坡施工完成一个月以内，要以一定频率给草种浇水，坚持少量多次的原则，使土层保持湿润；当植物萌芽以后，减少浇水次数，加大水量，坚持少次多量的原则。ⓑ施肥。为了保证植物的快速发育和正常生长，在生长过程中，要及时补充养分，施加有机肥。通常撒种20d揭去无纺布之后、入冬前和初春前需要对植物施加适量的肥料，促进植物根部的生长，补充植物正常生长所需要的养分。ⓒ防病防虫。通常，在夏季高温炎热时节容易发生病虫害，要根据季节性热点做好防治工作，避免虫害发生蔓延。ⓓ防杂。即保护护坡的物种多样性和生态系统的平衡，通过人工或化学药剂等方式，避免杂草等的侵入。ⓔ补播和缺陷修复。随时对护坡植草进行检查，对出现的缺苗和秃斑需要及时修补。

g.后期养护。经过一个完整的生长发育期，生态护坡上已经形成稳定的植物群落和生态系统，具有一定的稳定性和可持续性，对其所进行的各方面养护工作可以进行削减，只需要定期施肥补水即可。相关管理部门需日常巡查，防止出现人为的恶意破坏事件。

3 结 语

与混凝土护坡及框架梁护坡等相比，三维排水生态护坡施工快捷方便，工程量小，投资少，易操作，且其并未破坏原生态的物质交换，有利于维护生态稳定和可持续发展，是一种环境友好型的护坡。在满足边坡稳定性和安全性要求的前提下，三维排水生态护坡又建立起一个具有植物多样性的生态体，取得了显著的生态和社会效益。

本文对三维排水生态护坡的施工流程和注意事项进行探究和总结，对其特点、工作原理及适用范围进行了分析，从而为相似工程中的施工工作提供参考。

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[3] 郑素苹,陈济锋.三维网垫植草护坡在工程护坡中的应用[J].岩土工程界,2008(1):60-61.

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[9] 李宇.赣抚平原灌区渠道生态护坡技术研究[D].南昌:南昌大学,2014.

[10] 刘世奇,陈静曦,王吉利.植物护坡技术浅析[J].土工基础,2003(3):49-51.