三维排水柔性生态边坡系统在水利工程中的应用

1、1三维排水柔性生态边坡工程系统概述三维排水柔性生态边坡工程系统, 其结构面通过植 被的发达根系与坡体结合成一个整体, 使人工边坡和原 自然边坡之间不会产生分离、 坍塌现象, 随着时间的延 续, 日趋强壮的植被根系使边坡结构的稳定性和固定性 加强, 是自然的、 有生命的永久性生态工程。 1.1系统材料组件系统材料组件见图1所示。 生态袋:具有目标性透水不透土的过滤功能, 既能 防止填充物 (土壤和营养成分混合物 流失, 又能实现水 分在土壤中的正常交流, 植物生长所需的水分得到了有 效的保持和及时的补充, 对植物非常友善, 使植物穿过 袋体自由生长。根系进入工程基础土壤中, 如无数根锚 杆完成了

2、袋体与主体间的再次稳固作用,时间越长, 越 加牢固, 更进一步实现了建造稳定性永久边坡的目的, 大大降低了维护费用。同时具有抗紫外、 抗老化、 无毒、 不助燃、 裂口不延伸的特点, 并永不降解, 百分之百回 收, 真正实现了零污染。 三维排水联结扣:将同一力学数学模型下设计的绿 霸抗紫外生态袋相互联结, 形成稳定的三角内摩擦紧锁 结构。扎口带和缝袋线:扎口带在施工中起到将已装满填 充物的生态袋扎紧袋口的作用, 扎带小巧, 使用方便快 捷, 更重要的是它具有抗紫外线及抗拉性强的特点。加筋格栅 (选配材料 :是一种以合成树脂为粘结 剂, 复合纤维为增强材料制成的复合材料, 采用拉挤成 型方法制成的

3、复合纤维杆体, 具有抗拉强度大、 耐腐蚀性强、 重量轻、 锚固反应快等特点。生态锚杆 (选配材料 :在构筑较陡的回填土边坡 时, 三维排水联结扣把加筋格栅和抗紫外生态袋进行联 结, 对工程的坚固和稳定起到重要作用。1.2系统结构原理三维排水生态边坡工程系统的边坡、 挡土墙结构是 在成熟的土木工程建设理论与科学的生态恢复理论基 础上, 赋予柔性边坡结构所必需的具有特殊功能要求的 优质材料前提下的一种高级形态的结构体系, 与传统的 刚性结构之别仅是柔与刚的区别。2三维排水柔性生态边坡工程系统的优势特点三维排水生态边坡工程系统的边坡结构是在成熟 的土木工程建设理论与科学的生态恢复理论基础上, 赋 予

4、柔性边坡结构所必需的具有特殊功能要求的优质材 料前提下的一种高级形态的结构体系,使得结构稳定, 水土保持和生态植被同步实现。与传统的刚性结构之 别仅是柔与刚的区别, 但有着不可比拟的优点:生态环保、 效音美观, 并且可以和自然生态环境完 美融合。施工时不产生建筑垃圾和施工噪音; 植被选择三维排水柔性生态边坡系统在水利工程中的应用陈国芳(雷州市水利水电勘测设计室, 广东 湛江 524200摘 要:该文介绍了三维排水柔性生态边坡系统的材料组件、 结构原理、 优势特点及其在水利工程中的应用情况, 说明这种 生态边坡在水土保持、 岸坡加固方面具有良好的应用前景。 关键词:三维排水; 生态边坡; 柔性结

5、构。 中图分类号:TV861文献标识码:B文章编号:1008-0112(200803-0026-02收稿日期:2008-03-13; 修回日期:2008-05-07作者简介:陈国芳 (1968- , 男, 大专, 工程师, 从事水利水电工程设计工作。第 3期 2008年 6月 广东水利水电GUANGDONG WATER RESOURCES AND HYDROPOWER No. 3Jun. 2008图 1系统材料组件三角内摩擦紧锁结构 绿霸生态袋绿霸三维排水联结扣三角内摩擦紧锁结构 +三维排水 +植被根系 复合稳定的生态边坡26 可多样化, 有利于生态系统的快速恢复, 有利于将边坡 环境迅速还原

6、成自然状态; 采用三角内摩擦紧锁结构, 整体受力, 具有科学的稳定性, 对外界冲击力有吸能缓 冲作用, 与抗震性能传统边坡无法比拟; 结构面通过植 被的发达根系与坡体组合成一个同质整体, 使人工边坡 和原自然边坡之间不会产生分离、 坍塌等现象, 并且随 着时间的延续, 日趋强壮的植被根系使边坡结构的稳定 性及牢固性更强, 所以它是自然的, 有生命的永久生态 工程; 施工简单、 快捷、 方便, 不需要 “三通一平” , 材料搬 运轻便, 在施工指南和技术人员的指导下, 没有任何边 坡建设技术经验的男女劳动力均可参加施工, 可以解决 大量剩余劳动力的就业问题; 一般不需要对基础进行工 程处理,对不

7、均匀沉降的适应性是本系统的特点之一, 同时结构不会产生温度应力, 无需设置温度缝; 可以自 成良性的生态植被体系, 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; 主要工程组 件采用生态袋与三维排水联结扣的特殊功能设计, 基本 上不对边坡结构产生渗水压力,使得坡体结构更加自 然、 稳固; 填充作业时能合理和精确地补充土壤中缺少 的元素成分和养料, 更利于植被的生长; 可在00900度 之间建造任何坡角的边坡, 节约工程建设占地; 采用此 系统时, 结构可以和传统的土木工程结构结合使用, 有 良好的匹配性和组合性; 施工安全性大大提高, 没有刚 性物致伤的可能。

8、另外, 三维排水生态边坡可以解决传统刚性结构无 法解决的工程难题:1在冻融地区传统挡土墙背填土中的水份在温度 为0以下时, 冰的体积会变成1. 11倍, 使挡土墙背部产 生很大的附加应力, 造成结构局部或整体破坏; 同时结 构缝中的水也同时结冰膨胀造成局部破坏和开裂。柔 性挡墙没有结构缝, 不会产生局部破坏, 同时生态袋内 土体的水份和背填土的水份结冰时会联结成一个整体, 形成一个无限大的整体结构, 不会产生破坏。2膨胀土地区膨胀土在搅动后产生体积膨胀, 使 挡土墙背部产生很大的附加应力, 造成结构局部或整体 破坏; 软体柔性结构则能适应这种变形和挤压; 同时还 可将局部的集中膨胀力化解为均布

9、应力, 起到很好的以 柔克刚的效果, 使结构保持稳定。3库区水位涨落带部位,在水位变动和浪的淘蚀 下, 植被的根系土被淘空, 地表立刻荒芜化, 土体慢慢液 化带入库底。柔性结构中具有特殊功能的袋体防止液 化和流失, 有效阻止土体和营养流失, 让植被得以生根 和生长,同时对于坡面的局部空隙能及时填压和补充, 切断了水流的通道, 植被根系得以扎入和锚固, 从而形 成稳定生态边坡。4采用三维排水柔性生态边坡工程系统做柔性档 土墙结构, 造价比传统浆砌石挡墙结构节约30%60%; 在北方冻融地区,重力式挡墙基础深度为1. 52. 0m , 造 价再节省10%以上; 在近水软基部位, 还可大大降低工 程

10、造价。3在水利工程中的应用3.1生态湿地生态湿地的边坡加固一直是水利工程中的一大难 题, 在使用三维排水柔性生态边坡工程系统后得到完美 解决。如图2为北京某生态湿地工程施工前后的对比效 果图。3.2生态河道让水体和边坡土体进行较充分的水份和养份交流, 便于为微生物提供良好的生存环境, 为河道提供自然的 生态环境 (见图3 。3.3水土保持柔性生态边坡技术具有良好的固土及透水性能, 并 有相当的抗冲刷能力, 土体不会液化流动, 给植被生长 提供稳定的生长平台, 保证了结构稳定 (见图4 。3.4生态湖岸生态湖岸对于湖泊生物恢复过程起到重大作用, 生 态护岸把水体和堤岸的生物及植被连成一体, 构成

11、一个 完整的湖泊生态系统。 生态湖泊繁茂的图 2 生态湿地工程施工前后效果图 3生态河道工程图 4生态边坡水土保持工程2008年 6月 第 3期 陈国芳:三维排水柔性生态边坡系统在水利工程中的应用 No.3Jun. 2008(下转第 30页 27 绿树草丛为鱼类、 昆虫、 鸟类等提供了觅食、 繁衍的优良场 所, 形成一个水陆复合型生物共生的生态系统 (见图5 。3.5水渠工程运用柔性生态边坡工程系统修建的水渠生态边坡, 可根椐地形需要建成自然、 生态的边坡结构 (见图6 。4应用效果几十年来, 国内外相关行业的专家对三维排水柔性生 态边坡工程系统的革命性、创新性技术进行了深入的探 讨,对该系统

12、结构的稳定性与科学性给予了肯定和好评。 2006年11月,在深圳市生态护岸理论与方法专家论坛上, 几十位工程领域的博士、 专家及业内人士共同就三维排水柔性生态边坡工程系统在生态护岸领域的应用进行论证,并对其结构的稳定性及发展前景给予充分肯定。 5结语综上所述, 三维排水柔性生态边坡工程系统作为边 坡挡土墙建设领域中, 用软体的特殊环保材料, 取代高 耗能的钢筋、 混凝土、 石材等硬体材料, 构建柔性生态边 坡的新技术, 解决了多种传统刚性边坡不可突破的技术 难题, 使结构稳定、 水土保持与绿化一次完成, 是生态、 环保、 节能与柔性结构四位一体的边坡建设新技术。除 应用于水利工程外, 还涉及公

13、路、 铁路、 山体复绿、 园林 景观、 地产小区、 市政工程等多个领域。 该技术的广泛应 用, 将为国家节约80%以上的能源消耗, 节约数以亿万 元计的二氧化碳等温室气体、 有害气体的排污费, 其经 济效益和社会效益不可估量, 是中国土木工程边坡建设 史上的一次革命。参考文献:1何清连.西部大开发的环境忧思 J . 社会学论文, 2003, 10(3 . 2杜明远.沙漠绿洲的开发与环境变化的相互影响 J .社会学论文, 2003, 10(15 .3邓友生, 孙宝俊.岩土生态加固的应用技术 J .建筑技术.2004, (2 .4江世祥.南方岩质坡地生态恢复探讨 J .广东科技, 2006, (5

14、 . 5绿霸三维排水柔性生态边坡工程系统 EB/O L.www. wxt f . cn.图 5生态湖岸工程图 6生态边坡水渠工程(上接第 27页!环保的时代要求。因而笔者认为, 薄墙完全可以更多地 代替普通地下连续墙, 作为防渗墙用于江河、 湖泊、 水库 堤坝的防渗加固、 地下水环境污染的治理以及垃圾废弃 填埋场的地下防渗处理等等, 在水利和环保等工程领域 中发挥更大的作用。然而,目前薄墙技术的应用并未能得到广泛的拓 展。究其原因,主要在于薄墙技术本身存在的弱点上。 由于墙体薄、 深度大, 在现有的技术、 设备条件下各个单 元墙段的垂直度控制难度比较大, 很容易发生单元墙段 之间错缝搭接,导致防渗效果达不到设计要求的情况, 对此, 笔者认为可以借鉴传统地下混凝土连续墙或其他 相关的防渗技术措施, 从接头形式、 接头材料、 成槽机导向控制系统以及成槽器结构与功能等多方面入手, 寻求 提高薄墙垂直度、 改善墙段搭接结构、 确保薄墙防渗效 果的有效手段。只要勇于探索和实践, 相信在不久的将 来, 射水法薄墙建造技术将会有