浅谈生态护坡在博鳌机场排洪沟中的应用论文_关义专

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摘要:博鳌机场排洪沟是博鳌机场建设的配套工程,与进出场公路结合建设,打造“一水两岸,路水相随”的景观通道,体现“生态、自然、和谐、安全”的设计理念。 博鳌机场排洪沟边坡在不同高程设计3种不同生态护坡:①雷诺护垫护坡,②空心连锁砖护坡,③人字框格护坡,建成后是机场的一条独特景观走廊。

关键词:生态护坡;排洪沟;雷诺护垫护坡;空心连锁砖护坡;人字框格护坡

一、引言

生态护坡就是综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行保护,形成由植被或工程植被组成的综合护坡技术。生态护坡保护自然生态多样性,净化环境,使人和自然得到和谐发展。在当今社会,自然生态破坏和环境污染已经威胁到人类的生存空间,随着人们对环境保护意识不断提高,生态护坡已经成为现代河流治理的发展趋势,是水利工程建设发展到一定阶段的必然结果。

二、工程概况

博鳌亚洲论坛总部永久会址落在海南博鳌,并于2001年2月27日正式宣告成立,2002年4月博鳌亚洲论坛在海南博鳌举行首届年会,从2002年开始,论坛每年定期在博鳌召开年会。论坛的宗旨是立足亚洲,面向世界,促进和深化本地区内和本地区与世界其他地区间的经济交流、协调与合作。为政府、企业及专家学者等提供一个共商经济、社会、环境及其他相关问题的高层对话平台。通过论坛与政界、商界及学术界建立的工作网络为会员与会员之间、会员与非会员之间日益扩大的经济合作提供服务。

博鳌机场是博鳌亚洲论坛的重要组成部分,为论坛的召开提供交通便利。博鳌机场位于琼海市中原镇西侧,距琼海市区12公里,与博鳌亚洲论坛永久会址--博鳌国际会议中心相距15公里。博鳌机场排洪沟(以下称排洪沟)是博鳌机场建设的配套工程,担任着博鳌机场外来洪水排洪任务,最终排入九曲江进入大海。排洪沟防洪标准为100年一遇,堤防工程的级别为1级,建筑物级别为1级。排洪沟为新建齐岸护坡工程,建设主要任务为整治主河道长4.62km,一支沟0.8km,二支沟0.33km,排洪涵12座。

排洪沟平面布置结合机场进、出公路设计,布置在进、出机场公路中间,打造“一水两岸,路水相随”的景观通道。体现“生态、自然、和谐、安全”的设计理念。针对以上要求,经过从自然生态、经济、美观等方面方案比较,最终选取在不同高程采用3种不同生态护坡,河道均采用梯形断面,坡比均为1:2.5,沟底设C20埋石砼齿墙。①常水位以下边坡采用30cm厚雷诺护垫护坡;②常水位以上100年一遇水位以下边坡采用空心联锁式护土砖草皮护坡;③100年一遇水位以上高开挖边坡采用人字框格草皮护坡,不同型式的生态护坡之间设置2m宽马道。主河道高挖方边坡支护标准横断面(左右岸边坡支护型式一致)见下图:

三、生态护坡类型

(一)雷诺护垫

河底设置齿墙稳固坡脚。常水位以下边坡采用30cm厚雷诺护垫防冲挂淤,促进水生植物生长美化环境。

近5年来雷诺护垫在海南省河道整治中被广泛应用,如在琼海市万泉河和塔洋河等岸坡加固中被应用,已为人们熟悉一种生态护坡型式。雷诺护垫是人们注重当今社会人与自然和谐发展的背景下逐步发展起来的。雷诺护垫技术最早是在1894年意大利马克菲尔公司开发并在意大利雷诺河整治工程中成功应用。雷诺护垫在排洪沟边坡上得到应用,主要是它本身具有自身特点符合排洪沟在行洪、生态、景观、人和自然和谐发展等方面的设计理念要求。

雷诺护垫是以镀高尔凡(5%铝锌合金+稀土元素)和覆塑防腐处理的低碳钢丝经机械编织成的六边形双绞钢丝网制成的垫状工程防护构件,双隔板雷诺护垫沿长度方向每间隔1米采用双隔板隔成独立的单元。雷诺护垫为一次成型生产,除盖板外,边板、端板、隔板及底板由一张连续不裁断的网面组成(见下雷诺护垫细部构件图),垫中填以合乎要求的块石,共同构成岸坡护砌结构。其自身特点具有高强度、防腐性、透水性、整体性、柔韧性、经济性、环保性、施工便捷等诸多优点。

(1)高强度:由低碳钢丝经机械编织成的六边形双绞钢丝网制成的垫状构件,填满块石后护坡能抵抗3m/s水流速冲刷。

(2)防腐蚀性:以镀高尔凡(5%铝锌合金+稀土元素)和覆塑防腐处理的低碳钢丝编织成构件。

(3)透水性:具有较好的自然透水性,不会拦截天然径流,可调节地表径流,土壤水分和河水可以自然交换。

(4)整体性:除盖板外,边板、端板、隔板及底板由一张连续不裁断的网面组成,每个相邻单元通过钢丝绞合,良好的整体性得到保证。

(5)柔韧性:以低碳钢丝编织成垫状结构,具有强的柔韧性,能适应局部沉陷变形,且可自行调整愈合,阻止变形破坏。

(6)经济性:可采用成本较低无风化70-150mm鹅卵石或块石作为填料,结构不做排水系统。施工工艺简单,且使用寿命长,不需管后维修。

(7)环保性:雷诺护垫内填筑块石达到防护效果,表面覆土后,利于植被生长,河水、植被和块石缝隙构成微生物和鱼类生活环境,使人和自然得到和谐发展,同时植被绿化给机场“一水两岸”添加活力生机。

(8)施工便捷:施工无需砂浆砌筑和机械设备,只需人工铺装,受天气影响小,施工效率高,普通工人经简单的培训就能操作,可多个工作面同时施工,工期缩短。

(二)空心连锁砖

空心连锁砖铺装在排洪沟常水位以上100年一遇设计洪水位以下边坡区域。空心连锁砖护坡没有常年淹没在水中,在发生暴雨台风等恶劣天气时,洪水才淹没到空心连锁砖护坡区域。每块连锁砖留有2孔,孔内覆土种植草皮,防止洪水和雨水冲刷的同时美化环境。

近5年来空心连锁砖在海南省河道整治中得到广泛应用,主要在南渡江和昌化江河道整治中多处在边坡上铺装空心连锁砖,空心连锁砖在河道边坡整治中得到广泛应用主要是人们注重当今社会人与自然和谐发展的背景下逐步发展起来的。生态连锁式护坡砖是由干硬性细石混凝土经全自动化混凝土成型机高速震动加压而成,本工程每块砖尺寸及连接细部图(见下图),是预制混凝土块铺面砖,有独特的连锁连接设计,每块护面砖与周围6块护面砖紧扣在一起,形成一种独特柔性连接,整个铺面形成柔性体,具有良好的整体稳定性和耐冲刷能力。轻微的变形和温度影响,不会产生裂缝及落差破坏现象。每块砖留有2个孔,孔中可种植草本植被,美化环境。空心连锁砖在排洪沟边坡上得到运用,主要是它本身具有自身特点符合排洪沟在行洪、生态、景观、人和自然和谐发展等方面的设计理念要求。

(1)生态功能好:每块空心连锁砖留有2个孔,孔中种植植被,起到美化环境作用的同时高开孔率渗水性柔性结构铺面能够降低流速,减少流体压力和起到渗水和排水的作用。孔中生长植被根系扎入到土壤中,起到锚固土体作用,在增强护坡冲刷能力的同时也增强了护坡砖的稳定性。植被的存在可使被破坏的生物链又逐渐拟合形成,从而逐渐恢复到原始自然环境,水位变动区的水生植物能从水中吸收无机盐类营养物(如N、P),增强河道的自净能力,改善河道水质。空心连锁砖护坡是良好透水性防护坡,可调节地表径流、土壤水分与河水相互之间融合,速进植物生长和生物繁殖,形成一道自然生态体系。

(2)稳定性能好:经全自动化混凝土成型机高速震动加压而成的预制混凝土块铺面砖,自身具有较高密实度和强度,具有很强的耐冲刷能力。每块护面砖与周围6块护面砖紧扣在一起,形成一种独特柔性连接,块体间连接处有一定的缝隙,可适应护坡小规模变形和位移。孔中的植被根系保护土壤不被冲刷流失,从而确保边坡整体稳定性。其坡面整体结构表面平整、线条美观。

(3)施工便捷:空心连锁砖形状规格和尺寸都是统一的,使铺砖简易,不经过任何培训的人员都能铺装,由于块体间采用独特连锁设计,只要坡面夯实平整,整体坡面线条直顺美观,铺装不会出现混乱情况。施工不需机械配合和搅拌其它砌筑用料,受天气影响小,可多个工作面同时实施,互不干涉,施工效率高。

(4)工程造价低:高开孔率空心连锁砖代替了较厚的浆砌石或混凝土结构护坡,节省了工程材料成本;便捷的施工工艺使得施工效率高,人工、机械费用节省;生态砖护坡管后维修简便,可单独更换新砖,节省维修投资。

(三)人字框格护坡

100年一遇水位以上高开挖边坡采用人字框格护坡,100年一遇水位以上边坡基本上属于洪水水位达不到的区域,考虑到边坡基本上不会受到洪水冲刷和淹没,选用人字框格护坡,在框格内种植植被防止雨水冲刷,能满足该区域边坡支护稳定要求,同时起到生态防护及美化环境的效果。

人字框格护坡每3m一联,一联中设计A、B、C三种混凝土构件(见右图),A构件为坡顶现浇C20砼排水沟,沟两侧砼厚0.2m,基础厚0.2m,沟宽0.5m,高0.5m,每10m预留一条分缝,采用闭孔泡沫板填;B构件两侧为C20混凝土预制块宽、高、长为0.1m、0.4m、1m,高出坡面0.1m,沟宽0.3m,沟底厚0.3mM7.5浆砌石,形成净宽为0.3m小排沟,A构件把坡顶雨水分向各条B构件的小排沟中顺坡而下。C构件为一块宽0.3m,坡内厚0.1m,深0.3m,坡下侧高出土坡0.1m,一联中两块C构件形成人字形骨架,草皮护坡上没渗完的雨水沿人字形小坎流入B构件小排沟中顺坡而下。本护坡的优点:坡面上3种构件形成加固骨架,防护了坡面,而形成相互相通排水体系,单组土坡种植植被后,能把暴雨雨水及时排除不至于冲坏坡身,单组土坡绿化面积较大,可在骨架内种植草、花类及低矮的景观灌木等植物,绿化率高,恢复原自然生态,美化机场进出道路景观,是一道亮丽岸坡绿化廊道。

四、结语

河流是城市的母亲,是城市起源的基础,抚育着整座城市,是城市不可缺少的一部分。传统的河道护坡整治型式主要为浆砌块石、现浇混凝土和预制混凝土块护坡等,这些传统护坡缺点注重于满足河道岸坡的稳定性和行洪排涝能力,忽略了对环境和生态的影响,河道岸坡加固后破坏生物生态链,使微生物、植物和水生物消失,自然生态环境严重受到破坏,加剧居民生存环境的恶化等不良影响。随着当今社会经济的发展,人们生活水平的不断提高,生态环境保护意识不断提升。人和自然和谐发展是当今社会可继续发展前提,人们已经认识到生态环境在生活中的地位及保护环境的重要性,所以生态护坡在城市河道整治中得到广泛应用。博鳌机场排洪沟全断面采用了生态护坡,不仅恢复了自然绿化环境,更有利于水生植物生长和水生动物繁衍,人和自然得到和谐发展的同时美化环境,给博鳌机场添加了一道独特绿化带风景线,打造出“一水两岸,路水相随”的美景通道。

参考文献

[1]王军伟.新型连锁式生态砖在河道护坡中的应用.应用技术,2012.

[2]曹载宏,郑保.生态连锁式护坡在河道护坡工程中的应用.湖南水利水电,2013年第4期.

[3]聂青,孙丽娜,崔广柏.生态护坡技术在城市河道整治中的应用.中国河道治理与生态修复技术专刊.

[4]刘明辉,陶宇君.生态护坡在城市河道防护工程中的应用.中国水利学会2007学术年会论文集.

论文作者:关义专

论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期

论文发表时间:2017/7/12

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