CN101649608B - 一种生态护坡结构 - Google Patents

Abstract

一种生态护坡结构，其包括底部基础、生态挡墙、观赏平台以及护坡区域；其各个部分沿着河流到河岸的水平方向依次布置。所述底部基础由素砼垫层和钢筋砼底板组成；所述生态挡墙由多孔混凝土基础和生态块石挡墙组成；所述观赏平台由木桩和挡板结构配合底部的碎石和顶部卵石结构组成；所述护坡区域是采用木桩、木质栅栏和无纺布将用于回填的疏浚底泥固定在岸坡上，在区域内分别种植草本、灌木和乔木三种不同类型植物。本护坡结构可针对沙质土壤质地疏松较松散的特点，利用生态挡墙兼具结构稳定性和物质交换性的特点，同时利用生态的材料(原木和疏浚底泥)代替传统硬质护坡形式。

Description

一种生态护坡结构

技术领域

本发明属于河道生态修复工程技术领域，涉及到生态化河道护坡构造。

背景技术

长期以来，河道的护岸结构主要采用浆砌或干砌块石护岸、现浇混凝土护岸、预制混凝土块体护岸。传统形式的护岸工程由于其透水性较差，隔断了河流与土壤之间物质联系。使得各种水生植物难以在硬质坡面上生长，各种水生动物也因此失去了生存环境，降低了水体的自净能力，严重破坏水生生态系统。

生态护坡是指开挖边坡形成以后，通过种植植物，利用植物与岩土体的相互作用(根系锚固作用)产生防护、加固边坡表层的效果，使之既能满足对边坡表层稳定的要求，又能恢复被破坏的自然生态环境的护坡方式，是一种有效的护坡、固坡手段。生态护坡是“既满足河道体系的防护标准，又有利于河道系统恢复生态平衡”的系统工程，体现了“人与自然和环境协调发展”理念。欧美和日本等发达国家已在生态河道建设方面进行了大量的研究，并取得了一定的成效。日本提出的多自然型河流建设方法以水边作为多种生物生息空间的核心，并把河流建设成尽量接近于自然的状态。提倡河道整治应用生态工学的原理，优先选择生物材料法采用植物与木材或石料合用的混合方法。

目前，国内的生态护坡类型主要包括植物、土工材料复合种植基、植被型生态混凝土等。但是在应用上存在形式单一的问题，不能因地制宜，结合当地的自然、水文特色来选择护坡的类型。而且广泛采用的砌石挡墙和生态石笼护坡结构造价和养护费用较高。因此在面对力学稳定性较差的河岸土壤类型时，需要在经济成本和力学稳定性上找到平衡点，开发出一种成本低且力学稳定性满足要求的新型生态护坡结构。

发明内容

本发明目的在于针对现有生态护坡结构在实际应用中存在的问题，提供一种能够有效提高岸坡土壤力学性能，防止岸坡坍塌的新型生态护坡结构，其适用于沙质以及其它稳定系数较低的土壤类型，可有效减缓船行波的冲击力，并且采用回填疏浚底泥的方式实现底泥资源化的目标，提高了挡墙透水性能，同时有效地利用河岸两旁的空间起到行洪防洪的功能。

为了达到以上的目标，本发明的解决方案是：

一种生态护坡结构，其包括底部基础、生态挡墙、观赏平台以及护坡区域；其各个部分沿着河流到河岸的水平方向依次布置。

所述底部基础由素砼垫层和钢筋砼底板组成；所述生态挡墙由多孔混凝土基础和生态块石挡墙组成；所述观赏平台由木桩和挡板结构配合底部的碎石和顶部卵石结构组成；所述护坡区域是采用木桩、木质栅栏和无纺布将用于回填的疏浚底泥固定在岸坡上，在区域内分别种植草本、灌木和乔木三种不同类型植物。

所述底部基础以及生态挡墙布置于沿河岸垂直方向上、从位于河床下0.5～0.8m处延伸到河流设计常水位上0.1～0.2m的高度范围内；所述观赏平台和护坡区域依次布置于沿河岸水平方向、以生态挡墙及后部0.8～1.0m的填土平台为界、朝河岸方向水平延伸长度在4.0～5.5m范围内。

所述底部基础包括厚度为100～150mm的C10素砼垫层以及厚度为350～400mm C25钢筋砼底板。所述生态块石挡墙尺寸为500±50×400±50×200±50mm，挡墙内预设有植被槽、鱼槽区和过水通道；所述多孔混凝土基础的空隙率为20％～30％，透水系数为2.5～3.0cm/s。

所述木桩和挡板结构：木桩尺寸为150×250×3600mm，间距为1000±100mm；挡板尺寸为：1500×1000×70mm，用瓦楞钉连接；底部200±20mm厚碎石垫层的最大粒径在53mm以内，且碎石颗粒中细长及扁平颗粒的含量在20％以内；顶层采用天然级配卵石，粒径范围为15～50mm，孔隙率不大于45％；厚度为300±25mm。

所述生态块石挡墙部分，植被槽内底部装填疏浚底泥；鱼褿区表面采取仿自然岩石表面；过水通道设计倾角为10°～15°。

所述木桩与木质栅栏结构中，木桩尺寸为150×250×3200mm，间距为1200±100mm；木质栅栏中单个木条尺寸为1200×120×35mm，木条间距为30±5mm，瓦楞钉连接并用钢丝固定，用250g/m²的双层无纺布隔离。

所述用于回填的疏浚底泥中掺有矿渣粉或粉煤灰以提高力学性能。

本发明的创新性包括：

1、理念创新，护坡结构具有较大的底泥容纳空间，将底泥资源化利用和自然生态护坡相结合。有效地解决了传统疏浚底泥处理围堰占地面积大，投资成本高的问题。

2、结构创新，结构设计上注重利用木桩、卵石等天然自然亲和力强的材料。采用组合式生态挡墙，具备一定的透水能力，同时也为鱼类等水生生物提供良好的生境。

本发明具有以下特点：

1、护坡采取典型自然河岸带植被结构分布，适合稳定系数较差的河岸土质特点。

2、融合生态工法原理，采用生态友好型材料和原生态材料，对自然环境影响小。建构成本低、日常维护简单。

3、护坡结构在形成河道景观效果的同时又可起到行洪的作用。草灌乔植物构造的植被缓冲带对地表径流中的污染物起到截留和降解的作用。

附图说明

图1为本发明生态护坡形式实施例构造示意图。

图2为图1所示实施例中生态块石挡墙结构示意图。

图3为沿图2中I-I线的剖面示意图。

图4为沿图2中II-II线的剖面示意图。

图5为预制木桩与木质挡板组合形式示意图。

图6为预制木桩与木质栅栏组合形式示意图。

具体实施方式

(1)结构设计上：沿着河流到河岸的水平方向，采取传统硬质工程、生态工程以及自然非工程措施相结合的原理，使整个护坡结构具备了生态绿化、环境友好的特征。依次布置底部基础、生态挡墙、观赏平台以及护坡区域。底部基础属于传统的硬质工程，强度高、稳定性好。生态挡墙是由透水、可绿化的挡墙块组成的生态工程措施。不仅具有较强的抗水流剪切力作用，而且起到有效抵御自然水流冲刷和船行波等侵蚀作用，保护河岸。同时，整个生态护坡结构通过回填底泥、原生土壤等自然非工程措施来构建观赏平台和护坡区域部分，实现河岸带区域从仿生态到原生态的过渡。

(2)高程设计上：沿着水位变化，从位于河床下0.5～0.8m处延伸到河流设计常水位上0.1～0.2m，在此高度范围内设置底部基础和生态挡墙。设计上遵循两点原则：一、底部基础应位于河床下的深度要足够以保证上层结构受力的稳定性。二是高度布置上不宜超过河流设计常水位过高以保证整个挡墙部分存在周期性淹水的现象。另外，在河流常水位和高水位间搭建集观赏和行洪功能为一体的观赏平台。在平台上方，布置护坡植物区，护坡坡度维持在1∶2.5～1∶3的范围，具体视土壤稳定性而定。利用不同植被高度和植被结构的组合发挥对地表径流的截污作用，同时实现景观效果。

(3)整体结构上：护坡整体分为底部基础1，生态挡墙2，观赏平台3和护坡区域4几个部分。其中底部基础1由素砼垫层、钢筋砼底板组成；生态挡墙2由生态块石组合式挡墙以及多孔混凝土底座组成；观赏平台3部分由紧靠生态挡墙的具有一定埋深的木质挡板和护桩结构(保证平台受土方压力下的平衡)，以及底部起到隔离回填底泥与河岸土壤和分布压力作用的碎石垫层和顶部铺垫观景平台的卵石垫层组成，并沿挡板至卵石垫层下方铺设双层无纺布。护坡区域4采用一定埋深的木桩、木质栅栏结构将用于回填的疏浚底泥固定在岸坡上，同时沿栅栏铺设双层无纺布，在岸坡上分别种植草本、灌木和乔木类植物。

下面对各部分结构进一步说明：

1底部基础：其结构特征为采用厚度为100～150mm C10素砼垫层以及厚度为350～400mmC25钢筋砼底板。

2生态挡墙：其结构特征为组合式生态挡墙，由植生型多孔混凝土底座和生态块石挡墙组成，生态块石挡墙设计尺寸长×宽×高为：500±50×400±50×200±50(mm)。生态挡墙由单个挡墙块沿垂直方向堆砌而成，预先设计的楔形卡槽用于固定生态块石挡墙。挡墙内预设有2个植被槽5、2个鱼槽区6和2个三角形加筋口7以及2个过水通道8，其中植被槽设计尺寸长×宽×高为：150±50×100±50×200±50(mm)，布置在生态块石挡墙后端。鱼槽区为半径为75～100mm的四分之一圆柱体，布置在生态块石挡墙前端。过水通道断面尺寸长×宽为：80±10×70±10(mm)，布置在生态块石挡墙两侧。加筋口断面尺寸为长30±10mm的等边三角形，位于植被槽下方中位线处。其中，植被槽内底部装填疏浚底泥；鱼褿区表面采取仿自然岩石表面；过水通道设计倾角约为10°～15°，以保证水流通畅性，避免雍水。而植生型多孔混凝土空隙率为20％～30％，透水系数为2.5～3.0cm/s。

3观赏平台(兼行洪功能)：其结构特征为木桩和木质挡板的组合结构，木桩尺寸为150×250×3600(mm)，间距为1000±100mm。挡板尺寸为：1500×1000×70(mm)，用瓦楞钉连接。底部200±20mm厚碎石垫层的最大粒径不应超过53mm，且碎石颗粒中细长及扁平颗粒的含量不应超过20％。顶层采用天然级配卵石，粒径范围为15mm～50mm，孔隙率不大于45％，厚度为300±25mm。

4护坡区域：其结构特征为木桩尺寸为150×250×3200(mm)，间距为1200±100mm。木质栅栏中单个木条尺寸为1200×120×35(mm)，木条间距为30±5mm，瓦楞钉连接并用钢丝固定，用250g/m²的双层无纺布隔离。其用于回填的疏浚底泥，可掺入矿渣粉或粉煤灰以提高力学性能。掺量应根据土壤稳定系数大小控制在20～30％范围内，其中掺量以等量取代回填淤泥重量的百分数计算。

整个生态护坡在结构上的实现方式如下：

首先，在靠近河岸距离河床基面下0.5～0.8m处搭建由素砼垫层和钢筋砼底板组成的底部基础1。然后铺设植生型多孔混凝土底座18，向底座上方堆砌5～12个(具体数目参考河流设计常水位高度值)规格相同的生态块石挡墙19，由楔形卡槽20固定。生态挡墙顶端铺设带有空槽的木质垫板13，垫板中填入营养基质，播撒芦苇等植物种子形成植物池，形成生态挡墙2.

其次，沿底部基础靠近河岸的边缘，机械钉入预制木桩9，木桩沿岸坡水平方向布置。埋深控制在3.5～4.0m范围内，具体数值要视整个护坡结构力学滑动面的位置而定。在预设位置上布置好木质挡板10，用瓦楞钉连接。然后平整原有岸坡轮廓，并在底层铺设碎石垫层14，在挡板外围放置250g/m²双层无纺布16后回填疏浚淤泥至预设高度形成观景平台轮廓。在顶部铺设无纺布和天然级配的卵石垫层15，形成观景平台3。观景平台与生态挡墙间空隙部分，用疏浚淤泥铺平后栽种植物。

最后，在岸坡轮廓线与观景平台交接位置机械钉入预制木桩11，沿岸坡水平方向布置，埋深在3.5～3.8m范围内。在预设位置上布置木质栅栏12，瓦楞钉连接并用钢丝固定，铺设250g/m²的双层无纺布16用于隔离保护。然后回填疏浚淤泥形成坡度在1∶2.5～1∶3之间的自然坡面，并与岸坡上种植草皮护坡17，形成护坡区域4。

以下结合说明书附图通过实施例对本发明作进一步的描述，以基准河岸带宽度控制在5～6m间的工程施工为例：

(1)在靠近河岸，距离河床基面下0.5m处构建便于后期施工的底部基础1，底部基础由厚度为100mm的C10素砼垫层以及厚度为350mm的C25钢筋砼底板组成，以保证基础的均匀受力。

(2)完成底部基础1施工后，在基础上方搭建植生型多孔混凝土底座18，底部厚为200mm。植生型多孔混凝土空隙率为20％～30％，透水系数为2.5～3.0cm/s。底座上方堆砌5个规格相同的生态块石挡墙19，由楔形卡槽20固定。设计尺寸为500×400×200(mm)，挡墙内预设有植被槽5、鱼槽区6和加筋口7以及过水通道8，如图2与图3所示。其中植被槽内底部装填疏浚底泥；鱼槽区表面采取仿自然石块表面；为避免雍水，过水通道设计倾角约为10°。生态块石挡墙的结构与断面形式见图2。然后于顶端铺设端铺设带有空槽的木质垫板13(植物池)，池内填入营养基质。营养基质可以由土壤、营养土、植物碎料按照重量比8∶1∶1混合而成，形成护坡结构中的观景平台2。

(3)观赏平台3的搭建采用预制木桩9和挡板10的组合结构。如图5所示，机械钉入木桩，埋深3.7m，其中木桩尺寸为150×250×3600(mm)，木桩沿岸坡水平方向布置成排，间距1000mm。挡板尺寸为：1500×1000×70(mm)，用瓦楞钉连接木桩和挡板。平整原有岸坡轮廓到设计位置后，在底部铺设200mm厚碎石垫层14，碎石最大粒径为53mm，且碎石颗粒中细长及扁平颗粒的含量不应超过20％。然后，沿挡板布置250g/m²的双层无纺布16并水平延伸到护坡区域。回填疏浚底泥至距木桩顶部30厘米处，压平压实后顶层铺设天然级配卵石垫层15，粒径范围为15mm～50mm，孔隙率不大于45％，厚度为300mm。

(4)护坡区域4的实施方式为先构造预制木桩11与栅栏12的组合结构。木桩埋深为3.6m，木桩沿岸坡水平方向布置成排。如图6所示，其中木桩尺寸为150×250×3200(mm)，间距1200mm。在预设位置上布置木质栅栏，其中木质栅栏中单个木条尺寸为1200×120×35(mm)，木条间距30mm，用瓦楞钉连接并用钢丝固定，沿木质栅栏铺设好250g/m²的双层无纺布16。疏浚底泥吹填并夯成坡度比为1∶2.5斜坡。采用人工或机械喷播方式种植多年生草本高羊茅以及结缕草等草皮护坡17。并在坡顶上种植雪松、红檵木等灌木以及水杉、速生杨等乔木，和草本类植物一起构成完整的河岸带植被结构。

(5)用于回填的疏浚底泥，可掺入30％矿渣粉或粉煤灰以提高其力学性能。其中掺量以等量取代回填淤泥重量的百分数计算。

(6)在护坡区域内播撒草本植物种子，进行发苗期的初期养护，包括定期灌溉和防治虫害。采取根部带土和去掉部分叶子的措施进行移栽灌乔木树苗，并采用遮阳网遮蔽。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生态护坡结构，其特征在于：其包括底部基础、生态挡墙、观赏平台以及护坡区域；其各个部分沿着河流到河岸的水平方向依次布置，所述底部基础由素砼垫层和钢筋砼底板组成；所述生态挡墙由多孔混凝土基础和生态块石挡墙组成；所述观赏平台由木桩和挡板结构配合底部的碎石和顶部卵石结构组成；所述护坡区域是采用木桩、木质栅栏和无纺布将用于回填的疏浚底泥固定在岸坡上，在区域内分别种植草本、灌木和乔木三种不同类型植物。

2.根据权利要求1所述的生态护坡结构，其特征在于：所述底部基础以及生态挡墙布置于沿河岸垂直方向上、从位于河床下0.5～0.8m处延伸到河流设计常水位上0.1～0.2m的高度范围内；所述观赏平台和护坡区域依次布置于沿河岸水平方向、以生态挡墙及后部0.8～1.0m的填土平台为界、朝河岸方向水平延伸长度在4.0～5.5m范围内。

3.根据权利要求1所述的生态护坡结构，其特征在于：所述底部基础包括厚度为100～150mm的C10素砼垫层以及厚度为350～400mm C25钢筋砼底板。

4.根据权利要求1所述的生态护坡结构，其特征在于：所述生态块石挡墙尺寸为500±50×400±50×200±50mm，挡墙内预设有植被槽、鱼槽区和过水通道；所述多孔混凝土基础的空隙率为20％～30％，透水系数为2.5～3.0cm/s。

5.根据权利要求1所述的生态护坡结构，其特征在于：所述木桩和挡板结构，木桩尺寸为150×250×3600mm，间距为1000±100mm；挡板尺寸为1500×1000×70mm，用瓦楞钉连接；底部200±20mm厚碎石垫层的最大粒径在53mm以内，且碎石颗粒中细长及扁平颗粒的含量在20％以内；顶层采用天然级配卵石，粒径范围为15～50mm，孔隙率不大于45％；厚度为300±25mm。

6.根据权利要求4所述的生态护坡结构，其特征在于：所述生态块石挡墙部分，植被槽内底部装填疏浚底泥；鱼槽区表面采取仿自然岩石表面；过水通道设计倾角为10°～15°。

7.根据权利要求1所述的生态护坡结构，其特征在于：所述木桩与木质栅栏结构中，木桩尺寸为150×250×3200mm，间距为1200±100mm；木质栅栏中单个木条尺寸为1200×120×35mm，木条间距为30±5mm，瓦楞钉连接并用钢丝固定，用250g/m²的双层无纺布隔离。

8.根据权利要求1所述的生态护坡结构，其特征在于：所述用于回填的疏浚底泥中掺有矿渣粉或粉煤灰以提高力学性能。 

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