柔性生态护坡在清原县红河上的应用

2011-02-24石险峰周东震全大力

东北水利水电 2011年7期

石险峰，周东震，全大力

（1.辽宁省清原县水务局河道处，辽宁清原113300；2.吉林省德能科技开发有限公司，吉林长春 130022）

1 概况

红河是浑河的发源地，属辽河流域。河流流经抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口入渤海。森林覆盖率占74.6%，自然覆盖率80.9%，其中大苏河、湾甸子部分森林仍保持着原始状态。红河流域具有良好的生态环境，适宜野生动物繁衍生息。红河流域面积较大，集雨面积845 km2，多年平均径流深327 mm，多年平均径流量2.62亿m3，丰富的水源使下游的抚顺、沈阳、辽阳等城市的工农业用水得到保障。

红河是东部山区的高寒极地，冻胀破坏严重，河道边坡受水流淘刷，是典型的山区性河道，因而不易治理。2000—2006年汛前，红河河道整治防洪标准提高到10年一遇，防护多采用石笼丁坝型式，部分为混凝土现浇板。

2 生态护坡技术

柔性生态边坡系统是用软体特殊环保材料取代高耗能的钢筋、混凝土、石材等硬体材料，通过创新设计的联结组件构建稳定边坡的全新护坡技术。柔性生态边坡系统解决了多种传统刚性边坡不可突破的技术难题，如施工基础要求高、施工难度大、分离塌陷、静水压力、冻融冻胀、不能绿化、阻断水土等等。使结构稳定、水土保持与绿化一次完成，是生态、环保、节能与柔性结构四位一体的边坡建设新技术，已广泛应用于水利、交通、市政、园林、地产及高尔夫球场、盐碱地边坡、湿地维护与建设等领域。

软体材料（生态袋）和特殊联结组件（多向导水联结扣）是多向导水柔性生态边坡系统的两个主要系统材料组件。

2.1 生态袋

1）材质。生态袋是以改性聚丙烯（PP）为原料，采用无纺针刺工艺经烧结制成，具有较高的科技含量，是一种新型的高级土工合成织物，在正常工况条件下，其使用寿命长达120年。生态袋充分考虑了材料力学、水利学、生物学、植物学等诸多学科的要求，对材料的受力、满足植物生长的等效孔径（O95）、良好的透水不透土等方面进行了严格的界定，具有抗紫外线、抗酸碱盐、抗微生物侵蚀、防冻涨、无毒、耐老化、裂口不延伸的特点，并且永不降解，百分之百回收，真正实现了零污染。较目前常用的采用国内相类似土工产品优势明显。

2）外形尺寸。生态袋充分考虑了人体工程学理论，常用规格的生态袋尺寸更符合国人的身体体质，更便于搬运及堆砌。

3）厚度。保证了透水不透土的特性，能将坡体内的渗水迅速排出，减少了边坡静水压力，同时满足植物根系的穿透和生长，从而更加保证了坡体的稳定性。

2.2 多向导水联结扣

多向导水连接扣特有的倒钩棘爪位置及数量的分布，从材料力学角度分析，形成了蜂巢式紧锁结构，将集中应力合理分散；多向通道凹槽、及非流线性凸肋，形成了多向导水网，从水利学角度分析，能够将边坡渗水迅速排出，减少静水压力对坡体的破坏；垂直空洞间距及孔径布局、大小等，从植物学角度分析，较传统的平板连接扣更适合植物根系的生长，利于植物根系在边坡体内的生长和穿透，更容易形成生态锚杆效应；通过拉力试验证明，设置了多向导水联结扣的坡体的抗拉力为3 000 N以上，是普通平板连接方式的1.5倍以上，且随着植物根系形成的生态锚杆效应，抗拉力将成倍增加。

2.3 东北地区的适应性和实用性

柔性边坡系统特别适合东北地区冬季冻涨的实际情况：冻涨搅动后产生体积膨胀，使结构产生很大的附加应力，造成结构局部或整体的破坏；而柔性结构能够适应这种变形和挤压，同时还可将局部的集中膨胀力化解为均布应力，起到很好的以柔克刚的效果使结构保持稳定。水位涨落带部位，在水位变动和波浪的淘蚀下，植被的根系土被淘空，地表立刻荒芜化，土体慢慢液化带入水底，柔性结构中具有特殊功能的袋体防止液化和流失，让植被得以生根和生长，同时对于坡面的局部空隙能及时填压和补充，切断了水流的通道，植被根系得以扎入和锚固，从而形成稳定生态边坡。