浅析淮干王临段工程防护一体化型式生态护坡设计

王长明 李 辉 王慧玲 沙 涵

（中水淮河规划设计研究有限公司 合肥 230601）

1.1 河道概况

淮河中游洪河口（王家坝）至洪泽湖出口（中渡）段，长490km，地面落差16m，中渡以上流域面积15.80万km2，其中洪河口至中渡区间集水面积12.76 万 km2。

王临段位于淮河中游的前端，全长110.98km，北岸有洪汝河等支流汇入，南岸有白露河、史灌河等支流汇入。淮河王家坝至南照集段为分汊河道，南侧为淮河干流北侧为濛河分洪道，两汊之间为濛洼蓄洪区；
北支濛河分洪道有洪河分洪道和谷河等入汇，南支在三河尖有史河入汇；
南照集至临淮岗上引河口段仅有润河等流域面积较小的支流入汇，在河道左侧分布有南润段和邱家湖2处行洪区，河道右侧有临王段一般堤防保护区和城西湖蓄洪区。

1.2 工程现状

濛河分洪道全长54.12km（中泓长），主要承泄淮河和大洪河部分来水，以及洪河分洪道、谷河和陶孜河全部来水。为方便庄台居民出行及汛期抢险，在濛河分洪道右侧堤防修建濛洼防汛抢险通道，通道起始点位于王家坝濛洼大桥下游（堤防桩号2+126），终点曹台闸（堤防桩号43+663），全长41.58km。

根据现场调查，现状濛河分洪道右堤姑嫂庙排灌站段、木郢庄台段、段台庄台段、安台庄台段、曹台庄台段、曹台排涝站段迎河侧坡面有护坡。

在河道治理工程中，护坡是为防止洪水冲刷及风浪拍击对边坡或岸坡的破坏，在河道两岸坡面上所做的各种防止冲刷破坏铺砌栽植等设施的统称。

传统的护坡形式通常采用硬性材料（如水泥、石料、混凝土等）作为主要建筑材料。这类护坡虽然坚固耐用、工序简单、适应性高，但在一定程度上削弱了河道的景观性、破坏了河道的生态性。

生态护坡主要由植物、植生土壤、石料、混凝土等材料组成的护坡系统，在材料使用上兼顾防护性和生态性能，是一种集工程力学、生态学等于一体的岸坡保护技术。生态护坡大致可以分为自然材料生态护坡（植草护坡、木桩植被复合护坡、厚层基材喷薄技术）、金属材料生态护坡（生态石笼网结构护坡、金属丝网箱护坡）、混凝土材料生态护坡（预制混凝土连锁块体结构、水泥生态种植基技术、植被型生态混凝土护坡、土壤固化剂技术）、土工材料生态护坡（生态袋护岸、土工格室生态护岸、三维植被网护坡技术）、生态护坡新技术（特拉锚垫生态修复、蜂巢格室约束系统生态护坡、“雷诺护垫+高性能基材层”护坡）等。生态护坡与传统硬质护坡相比，具有更好的生态性、雨水涵养性、亲民性，对河道原有的生态环境影响小，且能够增加绿化面积，提升区域的生态性和经济性。不同护坡形式优缺点及适用范围对比见表1。

表1 护坡形式优缺点及适用范围表

通过对1972年非汛期洪水（约5年一遇）调洪演算，推荐蓄水方案淮干沿程最高水位淮滨为26.89m、王家坝为24.92m、史河口为23.62m、润河集为23.39m，本次护坡工程范围内非汛期5年一遇水位约24.5m。

统计王家坝1952—2020年共69年、润河集1951—2018年共68年的站点水位出现天数和持续时间见表2。

根据国内相关研究和三峡库区消落带狗牙根复生恢复相关观测资料，狗牙根具有较强的耐水淹胁迫能力，且具有全淹没后继续恢复生长的能力。

根据表2可知，王家坝站点27m水位出现的平均天数为13天，最大连续天数8天，润河集26m平均出现天数14天，平均最大连续天数11天，王家坝27m和润河集26m平均最大连续天数均在10天左右，有利于狗牙根在淹没后复生，本次护坡范围位于王家坝和润河集之间，取两者水位平均值较为合适，因此，本次生态护坡铺设水位分界点取26.5m。通过对护坡顶高程统计，本护坡工程顶高程约29m，取26.5m作为生态护坡底高程将在坡面上形成宽约8m的植被带，生态效果好。

表2 王家坝和润河集站点水位出现天数和持续时间统计表

4.1 护坡选型

濛河分洪道滩地至26.5m，采用空隙率25%～30%左右的C25生态预制块，厚150mm。护坡开孔框格内填种植土。垫层为厚100mm碎石垫层，垫层下敷设350g/m2长丝针刺土工布。

高程26.5m至设计洪水位以上0.5m，采用生态护坡工程防护一体化结构形式，结构形式从下至上分别为350g/m2长丝针刺土工布、100mm厚植被混凝土、10mm厚植生基材、9mm厚壤土、草皮护坡。护坡结构典型断面图见图1，自锁式空心混凝土预制块大样图见图2。

图1 护坡结构典型断面图

图2 自锁式空心混凝土预制块大样图

4.2 防护一体化型式生态护坡抗冲性能分析

防护一体化型式生态护坡以一定厚度的大孔隙混凝土为骨架，孔隙内填充植生基材，混凝土板上层覆盖土层，播撒草种或铺设草皮，根系穿过混凝土板，扎入下层土壤，将混凝土板固定在土体表面，使植被、混凝土板及下层土连为整体，从而起到固土护坡的作用。

2020年8月14日，汤河右岸入沭河口塌岸应急修复工程生态护坡处流量722m3/s，流速达到3m/s，则生态护坡不冲流速最少可以达到单层浆砌卵石水平。

濛河分洪道流速约0.3～0.7m/s，远小于汤河右岸入沭河口处流速3m/s，防护一体化型式生态护坡在濛河分洪道能满足防冲要求。

4.3 防护一体化型式生态护坡复生性分析

淮河干流中游河道比降平缓，局部河段呈倒比降，致使淮河中游洪水无法顺畅下泄。因此，每当淮河大水，干支流洪水并涨，大量洪水滞留在中游，洪水位长时间居高不下。草皮护坡在中游发生较大洪水时，汛后需进行补种。

沂南县大庄沂河大桥工程防洪影响防治工程位于临沂市沂南县大庄镇，防护面积8000m2，2022年5月完工，采用植被混凝土护坡形式，播撒草种，目前草皮长势良好。因此，根据相关经验，撒播草籽可在汛后恢复其生态效果。

5.1 混凝土预制块护坡

濛河分洪道滩地至26.5m，采用混凝土生态预制块护坡。预制块护坡在专业厂家生产完成，经检测合格后，汽车运输到施工现场，采用机动翻斗车或手推车运至砌筑部位。先铺碎石找平层，再从镇脚一侧开始由镇脚向封顶按标高控制线逐行砌筑。在铺设砌块时，采用“抬运→就位→放下→找平→锤实”等步骤完成对混凝土砌块的铺设。在同一作业面内，混凝土砌块的砌筑应从底部一侧开始沿水平方向逐行进行，防止产生累积误差，影响砌筑质量。

5.2 防护一体化型式生态护坡

高程26.0m至设计洪水位以上0.5m，采用生态护坡工程防护一体化结构形式。根据“放样测量→坡面修理→混凝土基础浇筑→土工布铺设→框格梁浇筑→现浇植被混凝土→降碱→客土回填→绿化种植及养护”的步骤依次进行。

施工时先对断面控制点进行放样，然后对坡面进行修整；
修整后采用机械开挖基槽，开挖至基底设计标高20cm时，预留保护层采用人工挖除；
混凝土基础采用C25商品混凝土浇筑，先用机械开挖基槽，开挖至基底设计标高20cm时，预留保护层采用人工挖除，混凝土振捣采用插入式振捣器，混凝土基础浇筑后，表面用木杆刮平，再用木抹子搓平，混凝土浇筑完毕初凝前应避免仓面积水等，混凝土初凝后可采取洒水等方式进行养护；
土工布铺设前，应将坡面上树根、杂草和尖石等清除干净，保证铺设面平整，铺设力求平顺，无张拉受力、折叠、打鼓等情况发生；
生态护坡应根据设计要求设置框格，框格梁采用C30混凝土，采用插入式振捣器振捣；
以框格梁作为抗冻植被混凝土的模板，在框内浇筑100mm厚植被混凝土，抗冻植被混凝土浇筑完成后，需对其进行降碱处理；
在降碱完成后的植被混凝土上回填壤土，挖掘机回填，人工松土整平，回填厚度10cm，之后将采购的草皮铺在护坡坡面上（满铺），并进行固定，定期洒水养护、除草、修剪。

该工程采用的防护一体化型式生态护坡是贯彻绿色发展理念、推进生态文明建设的需求，是推进乡村振兴、建设美丽乡村的需求，也是与王家坝国家湿地公园相匹配，达到与整体相协调的需求。且防护一体化型式生态护坡能够满足生态修复、水环境改善与防洪等需求，能够实现河道的陆生生态系统和水生生态系统循环联系

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