堤防生态护坡及其施工方法

堤防生态护坡及其施工方法一、 背景技术98年长江大洪水后，国家投入大量资金加固长江干堤以增强堤防抵御洪水冲刷、渗透等能力，经20多年运行，加固后长江干堤成功经历了2010、2016、2020年等历史大洪水考验，保护了人民生命和财产安全。经现场调查，为抵御长时间水流冲刷以保护土质堤防安全，建设单位在堤防迎水坡面上采取了现浇10cm厚C20混凝土板（或铺筑10cm厚预制六方形C20混凝土实心块）11等硬质护坡的防护措施，同时为提高硬质护坡整体稳定性及防渗性能，现浇混凝土护坡分缝处采用沥青进行填缝，预制六方形C20混凝土块采用M10水泥砂浆填充混凝土块之间的间隙；硬质护坡可保护护坡下的复合土工膜（或土工布）和土质堤身不被水流破坏，是保护堤防结构安全的重要组成部分。通过长期运行实践，受水流冲刷、水流携带的枯木树叶及腐殖质破坏，混凝土硬质护坡结构普遍出现风化、蜂窝麻面、结构破损等问题，坡面颜色由白灰色逐渐变化为黑色、黑灰色，硬护坡结构耐久性逐渐降低，硬护坡坡面也呈现大范围不规则形状、不规则分布的黑色斑块，既对堤防整体安全不利，也破坏了堤滩整体的自然绿色景观，特别是位于城区段堤防，不规则分布的黑色斑块状，像是贴在了长江岸线绿色廊道上一块块补丁，破坏了沿江城区风景美感；同时，硬护坡也阻断了水体与近岸陆地土壤之间的联系，使得坡面上植物不能生长，水生动物也失去了栖息空间，堤防原有的生态功能遭到破坏；因此，为巩固已建堤防结构、增强堤防防汛能力，修复堤防边坡的生态功能，保护长江绿色生态廊道，对已建堤防硬质护坡进行生态修复是必要的。二、 技术方案如图1所示，一种不破坏已建堤防硬质护坡完整性的生态护坡，其包括形成于已建堤防111上表面的已建混凝土硬质护坡11、形成于已建堤防111坡脚处的已建堤脚浆砌石222，所述已建混凝土硬质护坡11上浇筑形成有混凝土格构17,所述混凝土格构17内部形成有多个用于摊铺营养土12的容纳空间，所述混凝土格构17和所述营养土12上均铺筑有联锁式生态砖14,所述联锁式生态砖14的孔洞18内设有复绿植草19和/或复绿植草19的草种，所述已建堤脚浆砌石222顶部沿水流方向布置有混凝土脚槽16。具体的，混凝土脚槽16的混凝土标号应不低于C25，混凝土抗拉强度应不低于1.27N/mm2；混凝土脚槽16的宽度（垂直水流方向）可结合堤脚处已有结构宽度进行确定，但不应小于50cm；纵向（顺水流方向），每隔4m进行分缝，缝内填充沥青板。联锁式生态砖14可在工厂进行预制，混凝土标号一般可取C30,最小应不低于C25，混凝土抗拉强度应不低于1.27N/mm2，混凝土抗压强度应不低于11.9N/mm2；建议联锁式生态砖14尺寸为长X宽X高50X30X10cm。如图2所示，所述混凝土格构17包括顺水流方向布置的多个混凝土格构纵梁171和垂直水流方向布置的多个混凝土格构横梁172，所述混凝土格构纵梁171和混凝土格构横梁172之间交叉形成具有多个所述容纳空间的网格状结构。具体的，混凝土格构17的混凝土标号应不低于C25，混凝土抗拉强度应不低于1.27N/mm2；混凝土格构17高度应综合草本地被生存所需的土层厚度（不宜小于20cm）、联锁式生态砖14厚度、其他构造要求等因素综合确定，其最小值不宜小于30cm，一般取40cm及以上数值；如图3所示，格构宽度与联锁式生态砖14宽度保持一致，市场上常规一块联锁式生态砖14长X宽X高为50X30X10cm，格构宽度可取30cm。格构之间间距可根据一块联锁式生态砖14长度的整数倍数、现场施工场地条件综合确定，一般格构间距可取3〜4m。所述混凝土格构纵梁171内埋设有连通相邻所述容纳空间的排水管15,所述混凝土脚槽16内埋设有连通容纳空间和外滩的排水管15。为排除暴雨后格构内积水，在每棉格构纵梁中布置3道PVC排水管15,管径为DN50，管两头用土工布13（规格80g/m2）包裹。联锁式生态砖14、混凝土格构纵梁171、混凝土格构横梁172、混凝土脚槽16配合实现了对堤防的保护，增强了堤防抗冲刷能力；营养土12和复绿植物则实现了生态特性的保持，切实解决了在不破坏原有硬护坡完整性的前提下，在硬护坡上不能长草的问题；实现了增强抗冲刷能力保护堤防安全并兼顾生态环境保护的问题。如图1所示，所述营养土12包括垂直坡面方向由下至上依次摊铺的下层营养土121和上层营养土122，所述上层营养土122内混合有所述复绿植草19的草种。所述上层营养土122上外包有土工布13，土工布13采用长丝无纺土工布13,布过厚复绿草种难以穿过，布过薄施工中易被拉坏，经现场试验土工布13规格为130g/m2，其他技术参数指标需满足：纵向断裂强度N4.5KN/m、横向断裂强度N4.5KN/m、断裂伸长率控制在40%〜80%之间，CBR顶破强力N800N、纵横向撕破强力N140N，等效孔径090(095)为0.05〜0.20mm。还提供一种不破坏已建堤防111硬质护坡完整性的生态护坡的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：51、 清理已建混凝土硬质护坡11。具体为：清理已建混凝土硬质护坡11上的碎石、垃圾、水流带来的各种腐殖质等。52、 在已建堤脚浆砌石222顶部立模板，然后预埋排水管15并固定，最后浇筑混凝土至设计高程，形成混凝土脚槽16。具体为：在浇筑混凝土脚槽16之前，需先检查已建堤脚浆砌石222的结构完成性，对已被破坏的已建堤脚浆砌石222按照不小于原结构尺寸、不低于原材料强度进行修复。53、 在已清理的已建混凝土硬质护坡11上浇筑混凝土形成网格状混凝土格构17。具体为：首先在已建混凝土硬质护坡11上设计混凝土格构纵梁171和混凝土格构横梁172的浇筑位置，然后在设计浇筑位置处立模板，同时将排水管15预埋在混凝土格构纵梁171的设计浇筑位置，最后在模板上浇筑混凝土形成网格状混凝土格构17,并洒水进行养护。S4、待格构混凝土格构17达到设计强度后，在混凝土格构17形成的容纳空间内摊铺营养土12。具体为：在混凝土格构17形成的框架四边摊铺土工布13,在土工布13上填筑预制好的下层营养土121并压实，将混合草种的上层营养土122摊铺在下层营养土121上并拍实，洒水加速沉降，待沉降稳定后再将土工布13外包，顺水流方向，上层土工布13盖下层土工布13,上下层搭建长度不小于1m。所述上层营养土122的摊铺厚度需预留3〜5cm沉降量，土工布13规格为130g/m2。其中，所述营养土12可利用岸滩整治开挖形成的弃土、或从附近取得合法手续土料场取土进行制造。现场制作营养土12,需至少去除弃土中石块、树枝、垃圾、尖锐物，再将土块破碎后至少添加木屑、草木灰、有机肥料、营养液、保水剂，经现场机械拌和后取土样试验PH值，添加草木灰或硫酸铝使得土样PH值在6.5〜7.5之间。待土样PH值满足要求后，记录各种材料的添加比例。营养土12土壤成分包含（体积）：有机物质约占10〜15%，小于50mm大于2mm的颗粒约占60〜70%，大于0.05mm小于2mm的颗粒约占10〜15%，粘土约占0〜5%。由于当地土壤成分不同，现场制作营养土12需开展生产性试验来确定各种材料的添加比例。其中，长江中下游地区夏季高温炎热，冬季干旱少雨，复绿植草19可在当地选择分布范围广、抗旱性能优良、根系发达、成坪绿化好的草种。考虑到草种生长周期，可将先锋草种和主导草种进行搭配；一般选择黑麦草作为先锋物种，狗牙根、高羊茅作为主导草种，高羊茅、狗牙根和黑麦草的播种比例控制为7：2：1;除上述草种外，还可以从当地暖季草种和冷季草种中进行选择，并按比例进行搭配。复绿植草19播种密度可从90〜120kg/hm2选择。将复绿植草19的草种按照设计比例进行混合，将制造好的营养土12与草种进行拌合后浇水浇肥，并覆盖土工布13，开展生产性试验，待草种发芽后，记录草种发芽时间、晒水次数和草种播种密度。S5、从堤脚往堤顶顺水流方向逐层铺筑联锁式生态砖14。具体为：在联锁式生态砖14与堤顶、堤脚、已建建筑物边墙、己建楼梯步道等搭接处，用混凝土进行收边。联锁式生态砖14混凝土标号为C25,尺寸为长X宽X高(50X30X10cm)。S6、在联锁式生态砖14的孔洞18内种植复绿植草19或填充混合复绿植草19草种的营养土12。三、附图说明141317222图1是实施例生态护坡的剖面结构示意图112N15图2实施例混凝土格构的平面布置示意图 图3铺筑联锁式生态砖后平面布置示意图图中：111、已建堤防；222、已建堤脚浆砌石；11、混凝土硬质护坡；12、营养土；121、下层营养土；122、上层营养土；13、土工布；14、联锁式生态砖;15、排水管；16、混凝土脚槽；17、混凝土格构；171、混凝土格构纵梁；172、混凝土格构横梁；18、孔洞；19、复绿植草。四、有益效果1、 与传统技术相比，可用于已建堤防硬质护坡的生态复绿，既不破坏已建堤防结构完整性，避免降低堤防防渗能力的风险，还可以构建环境友好的生态护坡，提升堤防抗冲刷能力，巩固堤防安全，符合长江大保护的要求。2、 生态护坡结构，无须拆除现有堤防硬质护坡，不会形成大量的建筑垃圾给环境带来不利影响。3、 结合堤防临水侧斜坡坡面结构特征、草本地被生存所需的土层厚度等因素，采用混凝土格构将坡面进行分块，然后在其中填筑上下两层营养土，待营养土沉降稳定后包裹土工布、铺筑联锁式生态砖，实现了在坡面硬质混凝土上为植物生长提供所需生境、确保了在斜坡坡面填筑薄层营养土的施工质量、还增强了生态护坡结构稳定性及抗冲涮能力。4、 营养土可直接利用岸滩整治后形成的弃土进行制造，既可减少弃土转运和渣场占地，还可以节约工程投资，实现环境友好和资源节约利用。5、 复绿草种、土工布均为常见材料，成本低且已经成功运用在岸线治理项目中、复绿效果良好，具有良好适用性及经济性。6、 施工工