CN105178245A - 河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法 - Google Patents

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何宁
周彦章
王国利
钱亚俊
何斌
汪璋淳
张桂荣
李登华
徐凯
朱群峰
黄宙晟
姜彦彬
张中流
许滨华
张贤
梅聚福
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Abstract

河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法:⑴在清理整平的地基上,采用大型充填袋技术充填河湖清理底泥逐层填筑堤身结构,充填施工到堤顶设计高程并预留超高0.5~1m;⑵河湖清理底泥充填采用地泵充填,或直接机械摊铺充填后现场缝制成袋等专用成套设备和相应施工工艺;⑶大型土工织物充填袋堤身结构的填筑土料就地取材,采用河湖治理和航道开挖清理所得的底泥作为充填土料,控制充填土料的初始含水率在50-80%范围内,并结合实际情况采取适当分层的大型充填袋堤身结构。本发明设计合理、工艺简单、易于施工、操作方便、成本低、易于推广,生态功能良好,适用于软土地区河湖生态治理和生态航道建设。

Description

河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法
技术领域
[0001] 本发明属于水利、水运工程堤防和护岸建造技术领域,具体涉及一种河湖治理和 航道建设中生态堤防和护岸的新型结构及其建造方法,适用于土质岸坡条件下河湖生态治 理和生态航道建设。
[0002] 本发明得到水利部公益性行业科研专项项目"西部中小河流及其岸坡生态防治成 套技术研究(201301022)"、江苏省交通运输科学研究计划项目"丹金溧漕河航道整治(丹金 船闸)工程航道土质岸坡生态恢复技术研究(2011Z01-1)"的资助。
背景技术
[0003] 中国大部分河湖现有堤防防洪标准低,防御洪水和凌汛能力差,河湖淤积严重;西 部地区部分河道冲刷严重、塌岸频发、土地流失;中小河流河床淤积问题突出,河流行洪能 力减弱。长期以来,中国河湖整治工程注重河湖的防洪功能,忽视了河湖的资源及生态功 能,流域内水土流失问题未得到足够重视,普遍存在护岸劣化、河道渠化等情况,破坏了流 域及河流生态环境,导致流域内生态环境恶化、水土流失严重、水质污染加剧。有必要采用 科学合理的工程技术手段,提升河湖基本功能,改善水域景观和生态环境。针对不同区域河 湖特点,探索河湖治理新模式,综合实现堤防原位加固、小流域治理、河道生态整治、岸坡生 态防护等功能目标,是河湖生态治理亟需解决的热点问题。
[0004] 国内外航道岸坡失稳、滑坡、崩塌屡见不鲜,目前航道岸坡防护大多采用重力式刚 性护岸结构,如重力式挡墙、衡重式挡墙、悬臂式挡墙、扶臂式挡墙等。此类结构由于挡墙自 重较大,需要预先处理软土地基,致使工程造价较高,易造成河流生态环境退化,岸坡生态 防护已成为航道护岸工程建设的新趋势。在满足航运功能的前提下,实现航道护岸结构耐 久性与生态性的有机结合,是航道生态护岸技术推广面临的难点问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于:提供一种新型的河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸结构型 式及其建造方法,改进现有河湖治理和航道建设中传统堤防和护岸建造工程技术的不足。 本发明需要解决的技术关键在于:有效解决河湖岸坡、航道河岸的崩岸、坍塌,以及航道重 力式挡墙因其自重较大而需预先处理软土地基等问题,缓解和改善传统河湖和航道硬质护 岸造成的河岸带生态功能弱化等情况。
[0006] 完成上述发明任务的技术方案是,一种河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建 造方法,其特征在于,步骤如下, _ .在清理整平的地基上,采用大型充填袋技术充填河湖清理底泥逐层填筑堤身结 构,要求充填施工到堤顶设计高程,并预留超高〇. 5~lm(根据充填河湖底泥压缩特性推算得 堤体后期沉降变形量而定); ⑵.河湖航道堤防和护岸的大型充填袋技术中河湖清理底泥充填采用地栗充填,或直 接机械摊铺充填后现场缝制成袋等专用成套设备和相应施工工艺; 藝.大型土工织物充填袋堤身结构的填筑土料就地取材,采用河湖治理和航道开挖 清理所得的底泥作为充填土料,根据施工工艺及设备差异,控制充填土料的初始含水率在 50-80%范围内,并结合实际情况采取适当分层的大型充填袋堤身结构。
[0007] 本发明的进一步改进,有以下优化方案: 1、步骤A中所述的大型充填袋技术中土工布大型充填袋的特点为:尺寸大,袋体长度 >20m,宽度为堤身全宽度,袋体底面内侧以1~1. 5m的间距布置塑料排水板,以加速充填入 袋低渗透性高含水量的河湖清理底泥的排水固结,快速提升其强度。
[0008] 采用大型充填袋技术充填河湖清理底泥逐层填筑堤身结构可以做到变废(河湖清 理底泥)为"宝",同时减少清理出的河湖底泥形成弃土,无需给清理出的河湖底泥寻找堆 场,减少土地占用。
[0009] 2、步骤:_中所述的大型充填袋中土工布大型充填袋,是采用强透水性土工布制作 的充填袋,其中的强透水性土工布的纵、横向抗撕裂强度均大于50kN/m、允许拉伸变形大于 18%,有效孔径 095=0. 15 ~0• 2mm〇
[0010] 3、步骤:_中增加有以下步骤-1.在大型充填袋的底面内侧以1~1. 5m的间 距布置塑料排水板。
[0011] 4、步骤中所述的大型充填袋中的充填料,采用粒径〈0.005mm的、粘粒含量 >30%,粒径〈0. 075mm、细粒土含量>80%的河湖底泥。
[0012] 针对本技术提出的以河湖清理底泥作为充填料,根据河湖清理底泥固有的含泥量 高(粒径〈0. 005mm的粘粒含量>30%,粒径〈0. 075mm细粒土含量>80%)含水量高,渗透性差, 变形量大、初始强度低等特点,本发明采用大型充填袋技术充填,在材料选择上针对性选用 高强度、大变形和强透水性土工布(纵、横向抗撕裂强度均大于50kN/m、允许拉伸变形大于 18%,有效孔径095=0. 15~0. 2mm)为材料制作大型充填袋,依靠高强度、大变形的土工布制 作的充填袋自身强度可保证充填低强度河湖清理底泥的大型充填袋体稳定,同时采用分断 面每层设计为一整个袋体的大型充填袋,其整体性好,同样利于充填低强度河湖清理底泥 的大型充填袋体整体稳定,选用袋体材料土工布具有大变形特性,有利于提升其调节变形 能力。
[0013] 5、步骤4中可以增加以下步骤: II_1•在大型充填袋的底面内侦似1~1. 5m的间距布置塑料排水板; 针对本技术中充填入袋的河湖清理底泥的渗透性差特点,本发明在大型充填袋底面内 侧以1~1. 5m的间距布置塑料排水板,从而将大型充填袋体内充填的河湖清理底泥排水路 径从超过l〇m减少为1~1. 5m,软土固结时间与排水路径长度的平方成反比关系,由于本 技术中提出在大型充填袋底面内侧以1~1. 5m的间距布置塑料排水板,将使充填入袋河 湖清理底泥排水固结速度提升百倍以上,有利于袋体内河湖清理底泥软土的快速固结和强 度增长,从而快速提升堤体稳定特性,保证工程安全。本技术中提出的采用大型充填袋技 术充填河湖清理底泥建设堤防和护岸中充填料采用粒径〈〇. 〇〇5mm的粘粒含量>30%,粒径 〈0. 075mm细粒土含量>80%的河湖底泥,大大突破了大型充填袋技术对充填材料要求其粘 粒含量〈10%和粒径〈〇. 〇75mm细粒土含量〈50%的规范规定和要求,本技术中在袋体材料选 择、袋体大小规模、袋体内排水体设置根据具备上述特性的河湖底泥国有特性进行了针对 性设计,采用本技术中提出的相关材料指标配合步骤⑵提出的配套施工设备及其工艺,彻 底解决了本发明的技术可行性,使得采用大型充填袋技术充填河湖底泥建设河道堤防或航 道护岸得以成功实施,不仅解决了过去直接采用河湖疏浚底泥筑堤由不可能完成任务变成 顺利建设成功,也解决了河湖清理底泥丢弃污染周边环境问题。
[0014] 6、在步骤4之前,可以增加有前期必需的准备步骤a、步骤b: a. 根据待治理河湖和重建或改造航道的土质岸坡地形情况、工程地质条件等,考虑堤 防和护岸将来所形成的上部荷载,通过计算分析设计待治理河湖堤防基础和重建或改造航 道前沿及其基础的地基处理方案,地基处理采用抛石(或块石、石笼网等)护脚,木粧、预应 力管粧、钢板粧或连续墙加固岸坡前沿等方式,按设计方案处理和加固地基; b. 地基处理和加固完成后,清理河湖航道堤防和护岸基础,为大型河湖清理底泥充填 袋堤身结构施工填筑提供工作面。
[0015] 7、在步骤h之后,可以增加有以下步骤: ⑷.大型底泥充填袋堤身结构沉降变形基本稳定后,根据防护设计要求,可采用将大 型充填袋堤身作为生态袋直接种植植被,或在充填袋堤身表面固定土工格室(空心砌块)种 植植被,或采用石笼网卵(碎)石垫保护并种植植被等方式形成生态护坡(护面); (5) .河湖航道堤防和护岸的生态护坡(护面)应选择无需人工养护、天然降水即能存活 且具有良好固土作用的当地植被,生态护坡(护面)及植物根系对大型底泥充填袋堤身土体 加筋保护,减少紫外线等对充填袋土工织物的损伤,增强袋体织物对堤身结构的加筋作用, 保证河湖航道堤防和护岸的堤身稳定; (6) .河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸结构的水域前沿、陆域坡脚及后方场地应根 据功能需要、目标要求和地形地貌等情况,选择种植芦苇、爬山虎和/或灌木等功能及景观 植物,提升河湖和航道河岸带的自然生态水平。
[0016] 步骤⑷~ (6)涉及的各种生态恢复和防护技术,采用上述生态恢复和防护技术是综 合大型充填袋技术和生态技术形成生态堤防和护岸,恢复自然生态,形成生态河流,这也是 当前经济发展和国家建设新的发展趋势。且采用上述生态恢复和防护技术,不仅起到恢复 自然生态之功效;而且针对采用本技术建设形成的充填袋堤内河湖底泥存在的泥土污染问 题,利用自然植物对上述污染物进行消化和防护,可起到污染防治功效;也利用本技术提出 的针对性生态防护结构和生态防护中植物根系加强对河湖底泥充填堤体和充填袋土工布 的防护和保护,延长筑堤材料寿命,提升堤体结构安全特性。
[0017] 换言之,为解决上述技术问题,本发明提出的新型河湖航道大型充填袋生态堤防 和护岸结构及其建造方法的技术方案为:根据待治理河湖和重建或改造航道的土质岸坡地 形情况、工程地质条件等,采用经济合理、技术可靠的地基处理技术方法对其岸坡基础进行 加固处理;河湖航道堤防和护岸的堤身采用大型河湖清理底泥充填袋的分层结构筑堤,大 型土工织物充填袋采用混凝土栗充填或直接机械摊铺充填后现场缝制成袋等施工工艺;大 型充填袋堤身变形基本稳定后采用生态护坡或护面对堤身表面进行覆盖防护和生态恢复。 本发明在河湖航道堤防和护岸工程建设中就地取材,利用原河湖航道的清淤底泥填筑建设 生态堤防和护岸,及岸坡生态防护,能够降低建设成本,改善河湖和航道河岸带生态环境。
[0018] 本发明提供了一种适用于土质岸坡条件下河湖治理和航道建设中的新型堤防护 岸结构及其成套建造方法。通过在待治理河湖和重建或改造航道的土质岸坡前沿采用抛石 (或块石、石笼网等)护脚,木粧、预应力管粧、钢板粧或连续墙加固岸坡前沿等方式处理和 加固地基,保证待建堤防护岸基础稳定且满足沉降变形要求;利用大型河湖清理底泥充填 袋技术,直接采用河湖治理和航道开挖清淤土作为充填土料,以50-80cm的充填厚度按设 计坡比逐层填筑堤身结构至设计高程,预留足够超高;堤身结构沉降变形基本稳定后,采用 合理的防护技术形成生态护坡(护面);河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸结构的水域前 沿、陆域坡脚及其后方场地应根据功能需要、目标要求和地形地貌等情况进行合理的生态 恢复。
[0019] 本发明提出的新型河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸结构及其成套建造方法 具有以下技术优势和特点:采用的地基处理加固技术和大型河湖清理底泥充填袋筑堤技术 对原河湖航道岸坡及其基础的破坏影响小,节约工程费用;大型充填袋堤身结构的充填土 料就地取材,采用河湖治理和航道开挖清淤土,具有废弃土和泥料的资源化利用和环境保 护等功效;大型充填袋袋体材料为具有足够抗拉强度、良好排水特性和良好加筋作用的高 强度土工织物,以确保采用大型河湖清理底泥充填袋技术形成的堤身结构在施工期和运行 期的稳定安全,且有利于缩小和优化堤身结构断面;大型充填袋技术适应地基变形能力强、 对地基要求低,其下部地基不处理或简单处理即可满足填筑要求;生态护岸(护面)对于抵 抗崩岸、水流冲刷和船行波侵蚀等具有良好的防御作用;生态堤防和护岸结构完成后,河湖 航道的附属水工、港工建筑物及其临近水域和陆域均采用与本地环境友好的生态治理及恢 复技术进行改造和恢复,构建完成的河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸结构具有良好的 自然生态效应,本技术方法尤其适用于中小河流和湖泊的治理和生态修复工程。
[0020] 本发明提出的新型河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸结构及其成套建造方法 设计合理、工艺简单、易于施工、操作方便(通过前期研究已经提出了一套简单成熟的成套 施工技术和工艺)、成本低(根据该技术的前期应用成果表明采用本技术建设堤防可节省约 一半材料成本。以顶宽l〇m,高5m的常规填土堤防为例,lm单位长度的堤防所需填筑土料 成本约为4500元,而本技术直接利用清理河湖产生的底泥筑堤,不仅填料无成本,而购置 土工布袋体材料所需费用约为2300元,大量节省了建设材料购置成本,且本技术变废为 "宝",社会和经济效益显著)、易于推广,生态功能良好,更加切合国家和水利生态文明建设 发展趋势,适用于软土地区河湖生态治理和生态航道建设。
附图说明
[0021] 结合附图和实例对本发明进一步说明。
[0022] 图1是本发明实施例的河湖生态堤防结构断面图。图中:抛石(或块石、石笼网等) 护脚1,芦苇等水生植物2,大型河湖清理底泥充填袋堤身3, 土工格室或石笼网垫护面4,植 物插筋5,植被网6,植被7,灌木或树苗等植物8,地基9。
[0023]图2是本发明实施例的航道直立生态护岸结构断面图。图中:木粧预应力管粧等 基础防护结构10,石笼基础和直立档墙11,芦苇等水生植物12,爬山虎等植物13,大型河湖 清理底泥充填袋堤身14, 土工格栅加筋层15,植被16,灌木或树苗等植物17,垂柳等植物 18,地基19。
具体实施方式
[0024] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施 案例,对本发明方法作进一步详细说明。此处所描述的具体实施案例仅用以解释本发明,但 并不用于限定本发明。
[0025] 实施例1,如图1所示内容,对于待治理河湖,按照设计要求完成地基9处理加固和 基础清理整平,临水侧坡脚采用抛石(或块石、石笼网等)护脚1,在清理整平好的地基9上 逐层填筑大型河湖清理底泥充填袋3堤身结构,堤身结构临水坡面采用土工格室或石笼网 垫护面4并种植植被网6,利用植物插筋5将土工格室或石笼网垫护面4固定在大型充填袋 3堤身结构上,堤身结构背水坡面直接种植植被7,河湖生态堤防结构的水域前沿种植芦苇 等水生植物2,其陆域坡脚及后方场地种植本地灌木或树苗等植物8,构建并形成河湖生态 堤防及其自然生态系统。
[0026] 实施例2,如图2所示内容,对于重建或改造航道,按照设计要求完成地基19处理 加固和基础清理整平,在护岸前沿打设木粧、预应力管粧等基础防护结构10,护岸临水侧采 用石笼基础护脚和直立档墙护面11,在石笼基础和直立档墙11的顶部及不同高度分别种 植爬山虎等植物13及芦苇等水生植物12以生态防护,护岸前沿直立档墙11可作为船舶停 靠临时泊位,在清理整平好的地基19上逐层填筑大型河湖清理底泥充填袋堤身14护岸结 构,在堤身护岸结构不同高度采用土工格栅加筋层15连接石笼基础和直立档墙11对充填 袋堤身14进行加筋加强,航道护岸结构的背水坡面直接种植植被16、顶部种植垂柳等植物 18,航道生态护岸结构的水域前沿种植芦苇等水生植物12,其陆域坡脚及后方场地种植本 地灌木或树苗等植物17,构建并形成航道生态护岸及其自然生态系统。实施例二中的航道 生态护岸及其自然生态系统具有实施例一相同的技术特点和生态功效。

Claims (8)

1. 一种河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法,其特征在于,步骤如下, _ .在清理整平的地基上,采用大型充填袋技术充填河湖清理底泥逐层填筑堤身结 构,要求充填施工到堤顶设计高程,并预留超高0. 5~lm ; ⑵.河湖航道堤防和护岸的大型充填袋技术中河湖清理底泥充填采用地栗充填,或直 接机械摊铺充填后现场缝制成袋等专用成套设备和相应施工工艺; 3 .大型土工织物充填袋堤身结构的填筑土料就地取材,采用河湖治理和航道开挖 清理所得的底泥作为充填土料,根据施工工艺及设备差异,控制充填土料的初始含水率在 50-80%范围内,并结合实际情况采取适当分层的大型充填袋堤身结构。
2. 根据权利要求1所述的河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法,其特征在 于,步骤υ中所述的土工布大型充填袋的特点为:尺寸大,袋体长度>20m,宽度为堤身全宽 度。
3. 根据权利要求1所述的河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法,其特征 在于,步骤以中所述的土工布大型充填袋,是采用强透水性土工布制作的充填袋,其中的 强透水性土工布的纵、横向抗撕裂强度均大于50kN/m、允许拉伸变形大于18%,有效孔径 O95=O. 15 ~0. 2mm。
4. 根据权利要求1所述的河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法,其特征 在于,步骤'中增加有以下步骤:_-1.在大型充填袋的底面内侧以1~1.5m的间距布置 塑料排水板。
5. 根据权利要求1所述的河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法,其特征在 于,步骤'中所述的大型充填袋中的充填料,采用粒径〈0. 005mm的、粘粒含量>30%,粒径 〈0· 075mm、细粒土含量>80%的河湖底泥。
6. 根据权利要求1所述的河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法,其特征在 于,在步骤V之前,增加有前期必需的准备步骤a、步骤b : a. 根据待治理河湖和重建或改造航道的土质岸坡地形情况、工程地质条件等,考虑堤 防和护岸将来所形成的上部荷载,通过计算分析设计待治理河湖堤防基础和重建或改造航 道前沿及其基础的地基处理方案,地基处理采用抛石或块石、石笼网护脚,木粧、预应力管 粧、钢板粧或连续墙加固岸坡前沿等方式,按设计方案处理和加固地基; b. 地基处理和加固完成后,清理河湖航道堤防和护岸基础,为大型河湖清理底泥充填 袋堤身结构施工填筑提供工作面。
7. 根据权利要求1-6之一所述的河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法,其 特征在于,在步骤七之后,增加有以下步骤: ⑷.大型底泥充填袋堤身结构沉降变形基本稳定后,根据防护设计要求,可采用将大 型充填袋堤身作为生态袋直接种植植被,或在充填袋堤身表面固定土工格室种植植被,或 采用石笼网卵石垫保护并种植植被等方式形成生态护坡; (5) .河湖航道堤防和护岸的生态护坡选择无需人工养护、天然降水即能存活且具有良 好固土作用的当地植被,生态护坡及植物根系对大型底泥充填袋堤身土体加筋保护; (6) .河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸结构的水域前沿、陆域坡脚及后方场地,种 植功能及景观植物,提升河湖和航道河岸带的自然生态水平。
8.根据权利要求7所述的河湖航道大型充填袋生态堤防和护岸的建造方法,其特征在 于,所述的功能及景观植物是采用芦苇、爬山虎和/或灌木。
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