河道生态护坡工程的方案选择

1.0 护坡型式方案选择

为了充分体现生态护岸的设计理念，在满足安全稳定的基础上，护岸结构要尽量考虑有利于河道水生动、植物的生长。利用植物将污染物进行体内新陈代谢而分解掉或将吸收的物质存储在体内，从而起到对水体的净化作用。生态护岸是指恢复后的自然护岸或具有自然护岸“可渗透性”的人工护岸，它可以充分保证护岸与河道之间的水分交换和调节功能，同时具有一定抗洪强度。

综合考虑河道地形、地质、水流、工程造价、施工条件和河道总体布置等因素，结合近年来我院在一些河道整治工程中取得的成功经验，迎水侧斜式护坡结构选择草皮护坡、砌石护坡、砼预制块护坡、无砂混凝土护坡、生态混凝土护坡、三维生态袋护坡等几种常见的护岸结构进行比较。其优缺点简述如下：

方案一：土工格网草皮护坡，造价最低，但易受人畜破坏和生物影响，抗冲刷能力差，可用于背水坡或水流流速较小岸段。

方案二：砌石护坡，包括干砌石护坡、浆砌石护坡等。砌石护坡一般能就地取材，充分利用当地资源，由于块石表面粗糙不平，与水体之间摩擦大，能够起到一定的消浪作用，同时砌石护坡本身能很好的经受风浪水流冲刷，其中干砌石适应变形能力强，浆砌石较差。但不能机械化操作，受当地材质、石料尺寸影响大，护砌厚度难以保证，且浆砌石将坡面完全封闭，隔绝了坡面与水体间的联系，生态和景观效果较差。该方案也还存在施工管理难度大和建设周期长的问题。

方案三：砼预制（联锁）块护坡，造价略高，但整体性好，强度高，本身受风浪水流的影响小，能机械化施工，工期短；因其表面平滑，消浪作用小，对堤坡变形适应性较差，如开孔种植草皮，需在护坡下设置反滤层和土工步防止边坡土体的掏空，草皮覆盖率也较低。

方案四：无砂混凝土植草护坡是在周边采用混凝土保护框并兼作模具，中间填筑无砂混凝土成型，只有水泥和粗骨料及复合肥，并对普通硅酸盐水泥混凝土孔隙内高碱性水环境进行动态改造，从而得到适合于植生（草、灌木等植物）的粗大空隙和适宜植物生长的PH值范围，但其强度低、空隙率难以控制及耐久性差。在保证25％～30％孔隙率和大透水性的前提下，混凝土强度仅为3～7 Mpa，适应水流冲刷和地基不均匀沉降的能力较弱，抗孔融次数约30次，难以满足水利工程对护坡的要求。

方案五：现浇反滤.植生生态混凝土护坡技术之生态混凝土结构层是采用经过筛选的粗、细骨料（粒径与被保护的堤体材料相匹配）、水泥和水的混合物里添加生态混凝土专用添加剂，经充分搅拌混合后现场浇筑而成。该技术由于生态护坡专用添加剂的特殊贡献，使反滤型生态混凝土同时具有强度高、孔隙率合理、孔径小的性能特点，实现了耐久、透水、整体反滤的护坡功能；植生型生态混凝土同时具有强度高、孔隙率大、孔径合理的植生性能特点，既达到耐久、稳定的护坡目的，又能适应多种植生方式，满足绿化覆盖率达至95%以上的设计要求。形成堤坝常水位以下以反滤型生态混凝土护坡、常水位以上以植生型生态混凝土护坡的完整的生态护坡体系。

现浇反滤.植生生态混凝土技术除了保障高强护坡作用外，还由于其生态混凝土材料自身的多孔性和良好的透气透水性，在形成坡坝整体卓越的反滤效果、消除静水压力、从而确保堤体长期稳定的同时，进一步与环境问题相结合，协调生态环境，降低环境负荷，保存与提高环境景观, 实现植物和水中生物的生长，起到改善景观、净化水质和完善生态系统的多重功能，真正实现生态混凝土有益于生态环境、美化自然的目的。

方案六：三维生态袋护坡，采用生态袋、扎口带及满足多向排水功能与强度要求的网肋型联接扣等，具有透水、透气等特性，可以自成良性的生态植被体系，与乔、灌、藤、花、草的有机结合，使植被不易退化，大大减少后期维护费用。但生态袋用于河道治理工程的耐久性较差，使用寿命短。

以上草皮护坡、干砌石护坡、砼预制块护坡和生态砼护坡、生态袋护坡型式工程造价对比下表。

表5-1 护坡型式工程（单位平米）造价对比表

护坡型式 草皮护坡 干砌石护坡 浆砌石护坡 砼预制块护坡 无砂混凝土护坡 生态混凝土护坡 三维生态袋护坡 工程可比造价(元) 26 90.0 100.0～130.0 80.0 130～160 90.0 200.0 备 注 干砌石厚0.3m，下设0.1m厚碎石垫层 浆砌石厚0.3m，下设0.1m厚碎石垫层 砼面板厚0.12m，下设0.1m 碎石垫层 护坡厚度0.10m，含绿化 生态混凝土护坡厚0.10m，植生型上设0.08m厚覆土（绿化费另计）；反滤型可省略或简化反滤层 综上所述，方案五现浇反滤.植生生态混凝土护坡造价相对草皮护坡、砼预制块护坡略高，比干浆砌石护坡、无砂混凝土护坡略低。其可以实现多孔隙、高强度、反滤、净化水质等生态功能，并可以与植物根系紧密联系，形成生态型的复合护坡。经方案比较，拟采用方案五即现浇反滤.植生生态混凝土护坡。

1.1 护坡结构的计算 a） 波浪要素计算

参照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录C计算各堤段的波高、波长和波浪爬高，计算式如下：

式中：

1.2 护坡工程设计

斜坡护坡结构采用C25砼框格内填生态混凝土，C20砼框格尺寸为0.25m×0.4m(宽×高)，顺水流方向每隔2.5m设一道，垂直水流方向每隔2.5m设一道。护坡顺水流向设C25砼压顶和镇脚，压顶尺寸为0.4m×0.6m（宽×高），镇脚尺寸为0.6m×0.8m（宽×高）。C12植生生态混凝土护坡厚0.12m，孔隙率不小于20%，下设0.05m厚粗砂垫层，表面覆土厚0.07m并在其下设置一层营养基层和微润灌系统，保证护坡表面草皮的正常生长及根系的快速扎入生态混凝土内部；C25现浇反滤混凝土护坡厚0.12m，通过根据现场土壤反滤试验确定反滤混凝土配合比和孔隙大小，形成透水不透土的反滤功能，透水系数不小于1×10-1cm/s。

生态混凝土注意事项：首先要注意混凝土本身的化学性能，指混凝土的酸碱性，做防水时的外加剂的选用，如果是冬季施工的还要注意混凝土防冻剂中的材料是否有有害有毒的物质如亚硝酸钠及氨类，石子的放射性量。从混凝土原材料上做到环境的公益性。物理上要注意混凝土的表观，及施工部位的处理，抗渗，透气，排水，降噪，光折。

题外：现浇反滤·植生生态混凝土护坡技术是将混凝土集料与

生态护坡专用添加剂进行适当的配比和现浇施工，形成堤坝。

常水位以下反滤型高强生态混凝土护坡、常水位以上植生型高强生态混凝土护坡的完整的生态护坡体系。

该技术由于生态护坡专用添加剂的特殊贡献，使反滤型生态混凝土同时具有强度高、孔隙率大、孔径小的性能特点，实现了耐久、透水、反滤的护坡功能；

植生型生态混凝土同时具有强度高、孔隙率大、孔径合理的植生性能特点，既达到耐久、稳定的护坡目的，又能适应多种植生方式，满足绿化覆盖率达至95%以上的设计要求。

■ 反滤生态混凝土保护层使堤体内的水及空气等与外部自由流通，处于动态平衡状态，对其进行主动防护；

■ 反滤生态混凝土保护层整体具高效反滤作用，无需反滤层，最为有效的抑制堆土流失(管涌）；

■ 被保护层（堤体）与保护层形成一体化施工构建，协调变形性能好，故抗震能力好，结构高强稳定，抗冻融性好，耐久性好；

■ 生态保护层具有水质净化、自然或早期植生性能，改善生态环境和景观，可实现可持续性长期生态护坡；

■ 生态保护层具有消波和吸附噪音等附加功能。 ● 高强、耐久、抗冲刷、抗冻融

● 整体透水，实现保护层和堤体的长期稳定

● 保护层整体反滤，可省略反滤层；防止水土流失，抑制管涌现象

● 改善水生态环境，净化水质 ● 植生，保持自然景观和生态环境 ● 消波、抗震。

现浇反滤·植生高强生态混凝土技术主要用于： ■ 河流、大坝生态护堤 ■ 大中型病险水库除险加固

■ 重大水利工程如江河治理、枢纽及水源工程 ■ 水土保持等淹水区边坡治理和保护