Application Analysis of Ecological Revetment Combined with Plant and Geosynthetics
谢东 XIE Dong
（上海友为工程设计有限公司，上海 200093）
（Shanghai Youwei Engineering Design Co.，Ltd.，Shanghai 200093，China）
摘要：相较于传统护岸护坡，植物与土工合成材料相结合的生态护岸具有适应能力强、生态性好、造价相对较低等优点，但在实际应用中也存在不少问题，例如：水位变动区泥土容易被淘刷；植物生长不理想；施工质量无法保证、材料质量不符合设计要求；管护工作不规范，运维经费普遍偏低等。针对以上问题，本文通过调研及实际应用总结，给出其相应的对策与建议，为提高今后河湖治理生态护岸的设计、施工、运维等工作提供技术参考。
Abstract: Compared with traditional bank protection, the ecological revetment combined with plant and geosynthetics has the advantages of strong adaptability, good ecology and relatively low cost. However, there are still many problems in practical applications. For example, the soil in the water level changing area is easy to be brushed; the plant growth is not ideal; the construction quality cannot be guaranteed, the material quality does not meet the design requirements; the management work is not standardized, and the operation and maintenance funds are generally low. In view of the above problems, this paper gives a corresponding countermeasures and suggestions through research and practical application, and provides technical reference for improving the design, construction, operation and maintenance of river and lake ecological protection.
关键词：生态护岸；土工合成材料；生态袋；土工格室；水土保护毯
Key words: ecological revetment；geosynthetics；ecological bag；geocell；soil and water protection blanket
中图分类号：TV84 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）22-0105-02
0 引言
随着人们对人与自然和谐相处理念和河道生态体系认知程度的提高，国内已全面推广生态型河道建设。目前上海各类河道整治工程中应用的生态护岸型式多种多样，取得了较好的生态效果，其中植物与土工合成材料相结合的生态型护岸应用最为广泛，它具有的抗变形能力强、整体性好、施工便捷、工程造价低等优点，特别适用于上海的软土地基；但在实际应用中也存在市场产品质量参差不齐、施工质量无法保证、植物生长不理想等问题。为进一步指导和规范河道生态治理工程的设计和实施，2012年上海市水务局在总结历年河道生态治理工程的经验教训及技术优化的基础上，颁发了《上海市河道生态治理设计指南》。
经过调研及实际应用总结，本文主要分析植物与土工合成材料相结合护岸的优缺点及适用范围，对目前存在的问题分析其对策与建议，为提高今后河湖治理生态护岸的设计、施工、运维等工作提供技术参考。
1 生态护岸的概念认识
生态护岸是指在满足结构安全及自身稳定前提下，以营造河道边坡系统的生物多样性为目标，采用水土保持功能良好的植生土坡及生态材料建设的护坡或挡墙。生态护岸可实现水陆横向连通，能为水生动植物提供良好生境条件等功能；还具备使河水与土壤相互渗透，增强河道自净能力，是一种“会呼吸的护岸”。
2 生态护岸类型
上海目前常用的生态护岸，依据护岸材料可划分为四大类型：第一类为纯植物类材料护岸，如芦苇、草皮、灌木、木桩等；第二类为植物与传统护坡材料相结合护岸，如砌石、抛石、石笼、仿木桩、板桩、混凝土砌块等；第三类为植物与土工合成材料相结合护岸，如生态袋、土工格室、三维植被网垫等；第四类为植物与新型生长基质材料相结合护岸，如生态混凝土、土壤固化剂技术、无机质种植土等。
3 常用植物和土工合成材料生态护岸优缺点分析
3.1 生态袋护坡
生态袋（植生袋）是一种高强抗紫外线抗冻融耐酸碱的高分子合成聚合物材料加工缝制或者胶结而成，内部充填土壤，并可按一定比例加入砂、肥料以及保水剂等，也可以在生态袋内预先植入种子。优点：①抗变形能力强，袋袋相扣可适应多变地形；②结构整体性好，稳定性有保证；③绿化种植多样，且生态袋可为植物提供扎根场所；④生态性好，具有高孔隙率高透水透气性，维持了水—土—植物—生物之间形成的物质和能量循环系统，为各类生物提供了栖息地，提升水体的自净能力；缺点：①在植被尚未长出时，墨色袋子视觉效果差；②对于绿化施工要求较高。
3.2 土工格室护坡
土工格室是由长条形的塑料片材，属于特种土工合成材料，在边坡表面展开铺设后，交错连接的条带之间形成一个个格室单元用以填充土壤，并用锚钉固定在边坡上，形成土工格室防护体系，用以防护边坡[4]。优点：①生态性较佳。具有高孔隙率高透水透气性，维持了水—土—植物—生物之间形成的物质和能量循环系统，为各类生物提供了栖息地；②景观性较佳。可适应多种景观要求，搭配多样化植物；③工程造价较低；④工程施工便捷。施工工艺简单，施工的劳动强度低，施工速度快。缺点：①缺乏规范指导性文件。设计和施工缺乏规范性文件，增加了工程各个环节的把控难度；②对施工质量要求较高。土工格室铺设质量和回填质量对护岸的整体稳定影响较大；③表层土体的抗冲刷能力一般。
3.3 水土保护毯护坡
水土保护毯作为一种新型的生态型柔性护坡结构，弥补了传统材料或结构在生态性、耐久性、景观性和经济性等方面的不足。是目前为止唯一能够集防护、生态、耐久、抗冲刷、适变形、可踩踏、易施工、造价较为合理等优良性能于一体的柔性护坡结构材料，具有十分广阔的适用范围。优点：①柔韧性强，适用广泛。能够很好的适应各种外力对坡岸的破坏，如地基土的不均匀沉降、冻胀和融沉、地震等等，并始终与坡面紧密贴合，且局部损坏不会造成整体失稳；②耐久性。耐久性极高，满足设计年限需求；③透水性。产品95%的孔隙率可以确保建成具有自然河岸“可渗透性”的生态护岸；④生态景观性。能够创造更利于植物发芽和生长的微型环境，为动植物及微生物繁衍提供良好环境，形成近自然的生态体系；⑤环保性。无毒，不与土壤及水体中常见化学物质发生反应，不会对水源及周边生物圈造成任何污染和伤害。缺点：①铺设保护毯对施工单位有一定要求；②对于挺水植物和灌木的绿化施工也有一定要求。
4 存在问题及对策
4.1 生态袋护坡在应用中存在的问题及对策
①生态袋护坡的施工质量难以保证，导致岸坡稳定存在风险。应由专业的具有相关工程施工经验的施工单位进行实施，按照合理的施工流程，确保生态袋护坡的安全稳定。施工时应注意坡面的清理，必须将坡面的树皮、树根、石子、垃圾等清除干净，避免有尖锐的物体割破生态袋；基底不稳定的松散土体要清除，为了控制沉降，底层生态袋的夯实密度应达到95%及以上；生态袋的有效厚度和重量影响到护坡的稳定安全，施工时为了方便控制生态袋重量，一般可根据充填度要求的高低选择将冲填土填到离袋口大约7~10cm处，并在装填过程中人工墩实后封口；袋体的铺设必须按照设计要求的堆叠方法施工，并分层碾压。
②生态袋护坡在水位变动区，易受水流影响，生态效果难以保证。该问题主要取决于水位变动区植物的种植，目前生态袋植物的种植方式主要为喷播、内黏播、插播以及压播四种方式。根据目前已建工程的种植效果，主要根据植物品种特性采用混播方案施工，水生植物宜采用压播和插播，播种时位于客土中的深度以2~3cm为宜，水面以上部分采用喷播效果较好。播种工程完成后，最重要的是确保养护工作要到位。
③生态袋护坡位于常水位以上时，受紫外线影响，存在个别风化现象。市场上生态袋的厂商较多，并且价格参差不齐。正规厂家生产的生态袋采用高分子有机聚合物，在各方面均有较好的表现，其使用寿命可达50年~100年。因此，在选材时应注意是否是正规生产厂家以及材料本身的性能指标是否满足设计的要求，生态袋施工后尽量快速实现植被覆盖，减少紫外线照射。
4.2 土工格室护坡应用中存在的问题及对策
土工格室护岸若无植被生长，则生态景观性差，且抗冲刷性降低，表层覆土易流失，影响岸坡稳定。应从设计、施工、养护三个环节进行控制。
①在设计上，设计单位应给出明确的设计指标，施工单位根据指标进行采购，土工格室施工宜由专业施工单位进行实施。同时针对土工格室厂家资质进行审查，取样并送检，确保土工格室为合格产品。针对于土工格室的计算和分析宜采用多种方法和公式进行校验，同时根据实际工程经验优化设计成果，注重表层植被生长环境的设计工作；②控制好土工格室的施工质量，施工单位应严格设计要求进行施工，照监理单位应做好旁站工作，确保实际施工满足设计要求，尤其注重土工格室网格间回填土体的质量；③落实好后续植被种植和后期养护工作，植被种植和土工格护岸的施工可能存在一定的施工间隔，植被种植前需确保适宜的种植环境，种植完成后的养护工作需及时跟进，确保设计和施工成效。
4.3 水土保护毯护坡在应用中存在的问题及对策
①市场产品质量参差不齐。水土保护毯材料单价约为120元/m2，相较于市场上现有的外观相似、产品材质不同、三维结构不同、耐老化性能差的三维土工网垫（单价约为35元/m2）单价较高。施工单位容易以次充好，用假冒和伪劣产品替代，最终导致生态护岸无法达到最终的效果。因此，必须对水土保护毯原材料严把质量关，对厂家资质进行审查，取样制作水土保护毯试块并送检，确保水土保护毯为合格产品。
②施工单位的不专业施工。为防止水位变动区的植物成活率不高、植被生长的长效性差等问题，设计单位一般采用水位变动区种植挺水植物来解决相关问题，考虑到挺水植物大多为成苗种植，有一定的种植深度要求，带状种植密度较高，为避免挺水植物种植时对毯体的破坏，设计方案中在常水位区域预留一适宜宽度和深度的种植凹槽。也有部分施工单位贪图省时省力，未预留凹槽，也未按设计要求施工、种植，野蛮施工，造成了水土保护毯的破坏，最终导致生态护岸无法达到最终的效果。此外，在水土保护毯铺筑过程中，还应重点关注水土保护毯的搭接、边缘锚固问题。
5 结语
针对以上问题，经分析后认为，生态护岸建设需做到以下几点：①结构型式设计应合理。如水下结构最好以刚性为主，保证安全、牢靠；水位变动区则应选择防冲刷结构，减少水土流失；水上部分及堤顶部分可以结合景观设计，实现水路连通，营造生境条件。②施工质量应严加把控，加强材料质量控制，保证施工质量达到设计及规范要求，施工由传统的粗放型施工转变为精细化施工。③加强管护工作管理。管护工作必须按相关规定正确执行。加大生态护岸后期运维经费，保证管护工作的长久有效进行。
参考文献：
[1]张琳琳，董文凯，沈小立，等.土工合成材料在上海市生态护岸应用的调研[J].城市道桥与防洪，2019，238（02）：16，149-152.
[2]吴澎，姜俊杰，曹凤帅.土工合成材料在水运工程中的应用技术进展[J].水运工程，2017（6）：16-22.
[3]杨光煦.土工合成材料在防洪及堤防工程中的应用[J].交通科技，2000（6）：51-53.
[4]李晋，唐勇，朱霞，等.土工格室植被护坡应用研究[J].山东交通学院学报，2008，16（1）：56-60. |
