铰接式混凝土砌块河道护坡优势分析.pdf

第 3 3卷第 5期 2 0 1 1 年 5月 人民黄河 YELLOW RI VER Vo l _ 3 3 No 5 Ma y ， 2 0 1 1 【 防洪 治河 】 铰接式混凝土砌块河道护坡优势分析 张玉清 ， 宓永 宁， 徐伟 ， 王 鑫 ( 沈 阳农业大学 水利学院 ， 辽 宁 沈 阳 1 1 0 8 6 6 ) 摘要 ： 以沈 阳市城 区内浑河为例 ， 通过 比较铰接 式混凝 土砌块护坡 、 浆砌石护坡 和模 袋混凝 土护坡近几年 的运行情况 ， 从环境可接受性 、 经济效益 、 使 用寿命 和适应性 4方面进行 了护坡工程优 劣势分析 。结 果表 明 ： 铰接 式混凝 土砌决护坡 能够很好地适应起伏变化大的地势， 可以利用其种植花草， 产生良好的生态景观效益， 并可有效解决我国北方寒冷地区 护坡 易冻胀破 坏的问题 ， 具有 良好 的应 用价值和推广前景。 关键词 ：护坡 ；城 市河道；浆砌石 ；模袋混凝 土；铰接式混凝土砌块 中图分类号 ：T V 8 6 1 文献标 识码 ： B d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 1 3 7 9 2 0 1 1 0 5 0 0 9 河流具有防洪、 供水、 灌溉 、 发电、 航运、 生物栖息地和人文 景观等功能。河道护坡是保证堤防安全的重要措施， 也是堤 防除险加固工程建设的重要内容 。传统护坡形式有浆砌块 石 、 现浇混凝 土 、 浇筑沥 青混凝 土 、 模袋 混凝 土铺面 等 ， 不透水 硬质材料的使用将河流完全人工化和渠道化 ， 阻碍河岸 带生物 栖息地功能的发挥 。 近十 几年来 ， 随着生 态学 的发 展 ， 人 们对城 市河道 护坡有 了新的认识， 对水环境的要求越来越高 J ， 但传统的护坡方 式侧重强调河道的防洪 、 引水 、 蓄水和航运等功 能 ， 在很 大程度 上改变 了河道 的生态环境 ， 对人居环 境有一定 的负面影响 。虽 然存在工程和植物相结合的生态防护方式 ， 但是各 种防护措施 的防护效果差异明显 ， 仅从满足河道岸坡 的稳定性 和河道 行洪排涝功能角度进行设计施工， 很少考虑对环境和生态的影 响， 而且常常忽视对已完成生态护坡工程的跟踪监测或评估， 对其发展动态 和水 土保 持功 能认识 不足 J 。为 了适应 新形 势 的需要 ， 城 市河道护坡技术也应 由原来 的纯工程性措 施逐步 向生态 型 护坡 技 术发 展 ， 混 凝 土砌块 就是新 型护坡 材料 的代 表 ” 。笔者以沈阳市城 区内浑河为例 ， 通过浑河河道护坡工程 比较 3 种护坡方式 的优劣。 1 工程实例 1 1鸟岛公园护坡 沈 阳鸟岛公 园位于浑河 城 区段 上游 ， 为河心 岛 ， 岛面积约 为3 2 k m ， 周边长约为 3 5 0 0 m， 岛上有鱼塘和部分建筑物， 是 2 0 0 6年沈 阳“ 世 园会” 的重 要组成 部分 。受 2 0 0 5年洪水 影响 ， 鸟岛北岸近 1 0 0万 In 的土体随原有干砌石护坡纷纷脱落， 岛 上面积大大缩小 。此时距 2 0 0 6年沈阳“ 世 园会” 开 园仅有半年 多时间。为保护浑河鸟岛环境， 提高鸟岛边坡抗冲刷能力， 需 对鸟 岛护坡重新进行设 计 。设计 要求 护坡 形式须 考虑 景观效 益 ， 而且不得减少 现有 岛上面 积 ， 施工工 期不 能太 长。最终通 过综合考虑 ， 采用 铰接 式 混凝 土 砌块 护 坡 形式 。该护 坡 工程 2 0 0 6年 5月竣 工 ， 至今运行 良好 ， 没有 出现损坏 现象 。 1 2浑河王家湾橡胶坝 浑河王家湾橡胶 坝工程位 于沈 阳市浑 河 中段 。该 工程海 漫以下为浆砌石护坡， 2 0 0 5年 5月竣工， 其中护坡投资为 3 0 0 多万元 ， 但在 2 0 0 5年 9月浑河遇到洪水 ， 整个浆砌 石护坡完全 被冲毁。随后重新进行了施工， 但每年随着河水涨落和冻融都 有 冲毁 、 破损现象 ， 每年都需 要修补。 1 3 浑河闸下游右岸水毁修复工程 浑河闸下游右岸水 毁修 复工程 位于沈 阳市铁 西 区。该工 程右岸护坡被 2 0 0 5年 大水 冲毁 ， 为保护 上游临 近的两 座重要 铁路桥梁 ， 需重新 进行修 建 。为保 证其耐 久性 ， 采用 模袋混凝 土护坡方式。该工程 2 0 0 6年 1 0月竣工， 至今模袋破损较为严重 ， 出现了不少断裂和大的裂缝， 有的地方甚至出现了整块塌陷。 2 铰接式混凝土砌块护坡的优势 2 1 环境 可接 受性 河道护坡形式对环境可接受性体现在护坡与环境的协调 性和适应性， 护坡应能促进环境发展的良性循环和其可持续发 展 ， 包括生态景 观效 应 、 是否 利 于植 物生 长 、 补充 地下 水 等 因 素 。从铰接式混凝土砌块护坡 、 浆砌石护坡 、 模 袋混凝 土护坡 3 种护坡方式 的环境可接受性看 ， 浆砌石 护坡和模袋混凝 土护坡 环境可接受性都比较差， 而铰接式混凝土砌块护坡对环境可接 受性好 ， 砌块 的开孔 和缝 隙有助 于地 下水 的补 充 ， 也为鱼 类提 供了栖息场所， 还可以种植花草， 达到美化河岸的效果。鸟岛 公 园中未淹没 的坡 面 ( 2 4 0 0 0 m ) 为开孔 砌块 ， 开孔 处 和砖块 缝 隙问可种植花草和树丛 ， 绿化面积超过护坡 总面积的一半 以 上 ， 护坡形式体 现了生态 特色。 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 卜1 0 基金项 目： 水利部公益性行 业科研 专项( 2 0 0 8 0 1 0 4 0 )； 辽宁省科技计 划重大、 重 点 项 目( 2 0 0 8 2 1 2 0 0 1 ) 。 作者简介 ： 张玉清( 1 9 7 4 一) ， 男， 内蒙古呼伦 贝尔人 ， 讲师 ， 博士研 究生， 研究方 向为 岩 土 工程 。 通讯作者 ： 宓永宁( 1 9 5 7 一 ) ， 男， 浙 江杭 州人 ， 教 授 ， 博 士， 主要从 事材料和水质 研 究 工作 。 E ma i l ： z h a ng yq 1 97 4 1 6 3 C O I l 1 1 9 人 民 黄 河2 0 1 1 年第 5期 2 2 经 济效 益 浆砌 石护坡成 本低 ， 但 堤防防护能 力也较低 ， 如王家湾护 坡 刚竣工时巧遇洪水 ， 相对来说 损失较 大 ， 重新 修复和 后期 维 护费用较高。模袋混凝土护坡和铰接式混凝土砌块护坡成本 比浆砌石护坡 高 ， 但堤防防护能力也 高。铰接式混 凝土砌块护 坡每名工人 平 均每 天 可铺 设 6 01 0 0 m ( 包 括 铺 设土 工 布 等) ， 而模袋混凝土护坡每天浇筑 6 01 0 0 m ( 包括铺设模袋、 混凝土搅拌、 振捣、 浇筑等) 需要 2 0名工人。从成本来说， 铰接 式混凝土砌块成本为 2 5 0 m ， 而模袋混凝 土成本至少为 5 0 0 元 m ， 相 比之下 ， 前者更具有经济效益。 2 3 使用寿命 浆砌石护坡施工简单， 但在水流冲击、 淘刷和冰层挤压等 破坏因素影响下， 岸坡土体容易被水流淘出带走 ， 形成? 中 坑， 造 成护坡块石滑动、 翻滚、 坍塌， 会使护坡遭受到更大程度的破 坏。模袋混凝土护坡模袋耐久性差 、 易破损， 修补比较困难， 并 且混凝土在冻胀情况下易产生裂缝 、 塌陷， 导致局部破坏。铰 接式混凝土砌块是按照设计要求在工厂中批量生产的， 砌块的 强度、 抗冻性、 形状、 规格等性能指标出厂前必须达到设计要 求， 减少了施工现场制作砌块的程序， 同时也避免了施工现场 各项性能指标不易控制的不利因素， 保证了护坡的耐久性。 2 4适应性 浆砌石护坡和模袋混凝土护坡一般要求岸坡地势平坦 ， 不 能有大的起伏， 而铰接式混凝土砌块护坡由单个砌块链接而 成 ， 因此能够顺应地势的变化 ， 可 以适应地势起伏较 大的情 况。 在北方寒冷地区， 冻胀是引起护坡鼓胀、 裂缝、 隆起、 塌陷等破 坏的主要因素。浆砌石护坡和模袋混凝土护坡经过几个冻胀 循环后经常发生鼓胀 、 裂缝、 隆起、 塌陷等破坏， 而铰接式混凝 土砌块护坡允许有较大的位移， 可以避免冻胀引起的破坏。 3 结语 铰接式混凝土砌块护坡是近年来运用的一种新型柔性铺 面生态护坡技术 ， 在我 国南方地 区应用较 多， 沈 阳市鸟岛公 园 护坡所采用的该类护坡在我国北方地区应用尚属首次。通过 实际工程 比较分 析来看 ， 铰接式混凝土砌块护坡 能够很好 地适 应起伏变化大 的地势 ， 可 以利用种植花草产生 良好的生态景观 效益， 并有效解决我国北方寒冷地区护坡易冻胀破坏的问题。 河道护坡工程结合生态景观建设将是今后河道治理的必然趋 势， 铰接式混凝土砌块护坡能够满足护坡工程的需要， 也有利 于改善和恢复自然环境， 因此具有良好的应用价值和广阔的应 用前景 。 参 考文献 ： 1 倪晋仁 ， 刘元元 论河流生态修复 J 水利学报， 2 0 0 6 ， 3 7 ( 9 ) ： 1 0 2 9 1 0 3 7 2 孙东亚 ， 丁留谦 ， 姚秋玲 关于改进我国堤防工程护坡设计的建议 J 水利 水电技术， 2 0 0 7 ， 3 8 ( 2) ： 4 64 8 3 粱志伟 浅谈河道生态护坡 J 河北农业科学 ， 2 0 0 6 ( 5 ) ： 2 3 4 】 王洪霞， 金德钢 宁波市生态河道护岸初探 J j 浙江水利科技， 2 0 0 6 ( i ) ： 5 2 5 5 5 周德堵， 张俊云 植被护坡工程技术 M北京： 人民交通出版社 2 0 0 3 2O 6 王文野 ， 王德成 城市河道生态护坡技术的探讨 J 吉林水利 ， 2 0 0 2 ( 1 1 ) ： 2 42 6 7 陈杨辉， 吴义锋， 吕锡武 生态混凝土在河道护坡中的应用 J 中国水土保 持 ， 2 0 0 7( 6 ) ： 4 24 3 8 杨文元 ， 张奇 ， 张建华 ， 等 紫色丘 陵区土壤抗 冲性研究 J 土壤侵蚀与水 土保持学报， 1 9 9 7 ， 3 ( 2 ) ： 2 2 2 8 9 陈小华， 李小平， 张利权 河道生态护坡技术的水土保持效益研究 J 水土 保持学报 ， 2 0 0 7 ， 2 1 ( 2 ) ： 3 2 3 5 1 0 刘利 芜 申航道南京高淳段护坡结构形式的探讨 J 水运工程， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 7 9 82 1 1 张玉清， 宓永宁， 徐锋， 等 铰接式混凝土砌块护坡在北方地区的应用 J 人民黄河。 2 0 0 8 ， 3 0 ( 8 ) ： 8 7 醢 【 责任编辑吕艳梅】 l l j J 】 ” ” 1 ) j 】 l 1 ) 】 l l 】 ) I I ) 】 l J 】 I I l l I I l 1 】 l l I I 1 l I ” ” l mI u 1 I l l l l l 1 I l 1 1 I 1 ( 上接第1 8页) 1 ( ) 为散射角为 的光强度； r , ( ) 为颗粒的粒 径分布函数； =2 n A， 其中A为激光的波长； ， l 为第一型的 贝叶斯函数。 根据测得的， ( )可反求颗粒粒径分布。 此仪器操作简便、 重复性好、 精度高， 已在长江科学院、 黄 河水利科学研究院 等多家科研单位得到应用。 对激光法和筛 分 一沉降法的比较表明： 在样品等级( 12 ) 、 ( 4 5 ) 和 ( 56 ) 时二者相关系数在0 7以上； 在小于 1 、 ( 23 ) 和( 34 ) 的等级中， 相关系数在0 9以上， 相关性较好； 大于 6 q o 时， 相关性较差( 其中0 5 为筛孔的间隔， =一l b d ， d为 样 品粒 径 ， 单 位 为 m m， 如 l 对 应 0 5 m m、 2 对 应 0 2 5 m m， 依此类推 ) 。 4 结语 新型量测仪器的问世与应用缩短了试验数据提取和分析 的时间， 但也有其不足之处： 三维地形测量系统受测桥轨道的 限制， 难以测量曲率较大和宽深比变化较大的河工模型； u P I V 测流不宜在过高浓度含沙量和过深的水流中应用； O B S受模型 沙颜色的影响较大 ， 其反演的含沙量不一定能代表 河流中测点 的含沙量。所有这些问题都需要在试验研究中深入分析。 参考文献： 1 刘利， 和瑞勇， 马劲松， 等 河工模型实时浑水地形自动量测系统的研制与 应用 J 人 民黄河 ， 2 0 0 2 ， 2 4 ( 4 ) ： 2 6 2 7 2 章梓雄， 董曾南 粘性流体力学 M 北京： 清华大学出版社， 1 9 9 9 3 肖洋， 唐洪武， 毛野， 等 新型声学多普勒流速仪及其应用 J 河海大学学 报 ， 2 0 0 2 ( 3) ： 1 21 8 4 赵小红， 马志敏， 范北林， 等 基于粒子运动分析的慢流速超声测量技术研 究 J 仪器仪表学报 ， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 8 4 5 8 4 9 5 薛元忠， 许卫东 光学后向散射浊度仪简介及应用研究 J 海洋研究， 2 10 1 ( 2) ： 7 98 4 6 华东水利学院 模型试验量测技术 M 北京： 水利电力出版社， 1 9 8 4 7 范北林 ， 闵凤阳 ， 黎礼刚 ， 等 几种模型沙激光粒度仪测试 结果与筛析一沉 降法的 比较 J 长江科学 院院报 ， 2 0 0 9 ( 1 2 ) ： 6 9 ( 8 和瑞莉， 和瑚勇， 李静。 等 激光粒度仪分析黄河泥沙粒度初步试验 J 】 人 民黄河， 2 0 0 1 ， 2 3 ( 1 0) ： 3 53 6 【 责任编辑翟戌亮】