一種生態護坡結構的制作方法

專利名稱：一種生態護坡結構的制作方法
技術領域：
本發明屬于河道生態修復工程技術領域，涉及到生態化河道護坡構造。
背景技術：
長期以來，河道的護岸結構主要釆用漿砌或干砌塊石護岸、現澆混凝土護岸、預制混凝土塊 體護岸。傳統形式的護岸工程由于其透水性較差，隔斷了河流與土壤之間物質聯系。使得各種水 生植物難以在硬質坡面上生長，各種水生動物也因此失去了生存環境，降低了水體的自凈能力， 嚴重破壞水生生態系統。
生態護坡是指開挖邊坡形成以后，通過種植植物，利用植物與巖土體的相互作用(根系錨固 作用)產生防護、加固邊坡表層的效果，使之既能滿足對邊坡表層穩定的要求，又能恢復被破壞 的自然生態環境的護坡方式，是一種有效的護坡、固坡手段。生態護坡是"既滿足河道體系的防 護標準，又有利于河道系統恢復生態平衡"的系統工程，體現了 "人與自然和環境協調發展"理 念。歐關和円本等發達國家已在生態河道建設方面進行了大量的研究，并取得了一定的成效。閂 本提出的多自然型河流建設方法以水邊作為多種牛物生息空間的核心，并把河流建設成盡量接近 于自然的狀態。提倡河道整治應用生態工學的原理，優先選擇生物材料法采用植物與木材或石料 合用的混合方法。
目前，國內的生態護坡類型主要包括植物、七工材料復合種植基、植被型生態混凝土等。但 是在應用上存在形式單一的問題，不能因地制宜，結合當地的自然、水文特色來選擇護坡的類型。 而且廣泛采用的砌石擋墻和生態石籠護坡結構造價和養護費用較高。因此在面對力學穩定性較差 的河岸土壤類型時，需要在經濟成本和力學穩定性卜.找到平衡點，開發出一種成本低且力學穩定 性滿足要求的新型生態護坡結構。

發明內容
本發明目的在于針對現有生態護坡結構在實際應用中存在的問題，提供一種能夠有效提高岸 坡土壤力學性能，防止岸坡坍塌的新型生態護坡結構，其適用于沙質以及其它穩定系數較低的土 壤類型，可有效減緩船行波的沖擊力，并且采用冋填疏浚底泥的方式實現底泥資源化的目標，提 高了擋墻透水性能，同時有效地利用河岸兩旁的空間起到行洪防洪的功能。
為了達到以上的目標，本發明的解決方案是
一種生態護坡結構，其包括底部基礎、生態擋墻、觀賞平臺以及護坡區域；其各個部分沿著 河流到河岸的水平方向依次布置。
所述底部基礎由素砼墊層和鋼筋砼底板組成；所述生態擋墻由多孔混凝土基礎和生態塊石擋 墻組成；所述觀賞平臺由木樁和擋板結構配合底部的碎石和頂部卵石結構組成；所述護坡區域是 采用木樁、木質柵欄和無紡布將用于回填的疏浚底泥固定在岸坡上，在區域內分別種植草本、灌 木和喬木三種不同類型植物。
所述底部基礎以及生態擋墻布置于沿河岸垂直方向上、從位于河床下0.5 0.8m處延伸到河 流設計常水位上0.1 0.2m的高度范圍內；所述觀賞平臺和護坡區域依次布置于沿河岸水平方向、 以生態擋墻及后部0.8 1.0m的填土平臺為界、朝河岸方向水平延伸長度在4.0 5.5m范圍內。
所述底部基礎包括厚度為100~150mm的CIO素砼墊層以及厚度為350~400mm C25鋼筋砼 底板。所述生態塊石擋墻尺寸為500±50x400±50x200±50mm，擋墻內預設有植被槽、魚槽區和過水通道；所述多孔混凝土基礎的空隙率為20%~30%，透水系數為2.5~3.0cm/s。
所述木樁和擋板結構木樁尺寸為150X250X3600mm，間距為1000±100mm;擋板尺寸為 1500X1000X70mm，用瓦楞釘連接；底部200±20mm厚碎石墊層的最大粒徑在53mm以內，且 碎石顆粒中細長及扁平顆粒的含量在20%以內；頂層采用天然級配卵石，粒徑范圍為15~50mm， 孔隙率不大于45%;厚度為300±25mm。
所述生態塊石擋墻部分，植被槽內底部裝填疏浚底泥；魚槽區表面采取仿自然巖石表面；過 水通道設計傾角為10°~15°。
所述木樁與木質柵欄結構中，木樁尺寸為150X250X3200mm，間距為1200±100mm;木質 柵欄中單個木條尺寸為1200X 120X35mm，木條間距為30±5mm，瓦楞釘連接并用鋼絲固定，用 250g/m2的雙層無紡布隔離。
所述用于回填的疏浚底泥屮摻有礦渣粉或粉煤灰以提高力學性能。
本發明的創新性包括
1、 理念創新，護坡結構具有較大的底泥容納空間，將底泥資源化利用和自然生態護坡相結 合。有效地解決了傳統疏浚底泥處理圍堰占地面積大，投資成本高的問題。
2、 結構創新，結構設計上注重利用木樁、卵石等天然自然親和力強的材料。采用組合式生 態擋墻，具備一定的透水能力，同時也為魚類等水生生物提供良好的生境。
本發明具有以下特點-
1、 護坡采取典型自然河岸帶植被結構分布，適合穩定系數較差的河岸土質特點。
2、 融合生態工法原理，采用生態友好型材料和原生態材料，對自然環境影響小。建構成本 低、R常維護簡單。
3、 護坡結構在形成河道景觀效果的同時又可起到行洪的作用。草灌喬植物構造的植被緩沖 帶對地表徑流中的污染物起到截留和降解的作用。


圖l為本發明生態護坡形式實施例構造示意圖。
圖2為圖1所示實施例中生態塊石擋墻結構示意圖。
圖3為沿圖2中I-I線的剖面示意圖。
圖4為沿圖2中II-II線的剖面示意圖。
圖5為預制木樁與木質擋板組合形式示意圖。
圖6為預制木樁與木質柵欄組合形式示意圖。
具體實施例方式
(1) 結構設計上沿著河流到河岸的水平方向，采取傳統硬質工程、生態工程以及自然非 工程措施相結合的原理，使整個護坡結構具備了生態綠化、環境友好的特征。依次布置底部基礎、 生態擋墻、觀賞平臺以及護坡區域。底部基礎屬于傳統的硬質工程，強度高、穩定性好。生態擋 墻是由透水、可綠化的擋墻塊組成的生態工程措施。不僅具有較強的抗水流剪切力作用，而且起 到有效抵御自然水流沖刷和船行波等侵蝕作用，保護河岸。同時，整個生態護坡結構通過回填底 泥、原生土壤等自然非工程措施來構建觀賞平臺和護坡區域部分，實現河岸帶區域從仿生態到原 生態的過渡。
(2) 高程設計上沿著水位變化，從位于河床下0.5~0.8m處延伸到河流設計常水位上 0.1 0.2m，在此高度范圍內設置底部基礎和生態擋墻。設計上遵循兩點原則 一、底部基礎應位 于河床下的深度要足夠以保證上層結構受力的穩定性。二是高度布置上不宜超過河流設計常水位 過高以保證整個擋墻部分存在周期性淹水的現象。另外，在河流常水位和高水位間搭建集觀賞和 行洪功能為一體的觀賞平臺。在平臺上方，布置護坡植物區，護坡坡度維持在l: 2.5-1: 3的范 圍，具體視土壤穩定性而定。利用不同植被高度和植被結構的組合發揮對地表徑流的截污作用，
4同時實現景觀效果。
(3)整體結構上護坡整體分為底部基礎l，生態擋墻2，觀賞平臺3和護坡區域4幾個部 分。其中底部基礎1由素砼墊層、鋼筋砼底板組成；生態擋墻2由生態塊石組合式擋墻以及多孔 混凝土底座組成；觀賞平臺3部分由緊靠生態擋墻的具有一定埋深的木質擋板和護樁結構(保證 平臺受土方壓力下的平衡)，以及底部起到隔離回填底泥與河岸土壤和分布壓力作用的碎石墊層 和頂部鋪墊觀景平臺的卵石墊層組成，并沿擋板至卵石墊層下方鋪設雙層無紡布。護坡區域4采 用一定埋深的木樁、木質柵欄結構將用于回填的疏浚底泥固定在岸坡上，同時沿柵欄鋪設雙層無 紡布，在岸坡上分別種植草本、灌木和喬木類植物。 下面對各部分結構進一歩說明
1底部基礎其結構特征為采用厚度為100~150mm C10素砼墊層以及厚度為350~400mm C25鋼筋砼底板。
2生態擋墻其結構特征為組合式生態擋墻，由植生型多孔混凝土底座和生態塊石擋墻組 成，生態塊石擋墻設計尺寸長x寬x高為500±50x400±50x200±50 (mm)。生態擋墻由單個擋墻塊 沿垂直方向堆砌而成，預先設計的楔形卡槽用于固定生態塊石擋墻。擋墻內預設有2個植被槽5、 2個魚槽區6和2個三角形加筋口 7以及2個過水通道8，其中植被槽設計尺寸長x寬x高為 150土50xl00士50x200士50(mm)，布置在生態塊石擋墻后端。魚槽區為半徑為75"00mm的四分之 一圓柱體，布置在生態塊石擋墻甜端。過水通道斷面尺寸長x寬為80±10x70±10(mra)，布置在 生態塊石擋墻兩側。加筋口斷面尺寸為長30il0mm的等邊三角形，位于植被槽下方中位線處。 其中，植被槽內底部裝填疏浚底泥；魚褙區表面采取仿自然巖石表面；過水通道設計傾角約為 10°~15°，以保證水流通暢性，避免雍水。而植生型多孔混凝土空隙率為20%~30%，透水系數為 2.5 3.0cm/s。
3觀賞平臺(兼行洪功能)其結構特征為木樁和木質擋板的組合結構，木樁尺寸為150X 250X3600 (mm)，間距為1000士100mm。擋板尺寸為1500X1000X70 (mm)，用瓦楞釘連接。 底部200±20 mm厚碎石墊層的最大粒徑不應超過53mm，且碎石顆粒中細長及扁平顆粒的含量不 應超過20%。頂層采用天然級配卵石，粒徑范圍為15mm 50mm，孔隙率不大于45%,厚度為 300士25mm。
4護坡區域其結構特征為木樁尺寸為150X250X3200 (mm)，間距為1200±100 mm。木 質柵欄中單個木條尺寸為1200X120X35 (mm)，木條間距為30±5mm，瓦楞釘連接并用鋼絲固 定，用250g/n^的雙層無紡布隔離。其用于回填的疏浚底泥，可摻入礦渣粉或粉煤灰以提高力學 性能。摻量應根據土壤穩定系數大小控制在20~30%范圍內，其中摻量以等量取代回填淤泥重量 的百分數計算。
整個生態護坡在結構上的實現方式如下
首先，在靠近河岸距離河床基面下0.5~0.8m處搭建由素砼墊層和鋼筋砼底板組成的底部基 礎l。然后鋪設植生型多孔混凝土底座18，向底座上方堆砌5 12個(具體數目參考河流設計常 水位高度值)規格相同的生態塊石擋墻19，由楔形卡槽20固定。生態擋墻頂端鋪設帶有空槽的 木質墊板13，墊板中填入營養基質，播撒蘆葦等植物種子形成植物池，形成生態擋墻2.
其次，沿底部基礎靠近河岸的邊緣，機械釘入預制木樁9，木樁沿岸坡水平方向布置。埋深 控制在3.5 4.0m范圍內，具體數值要視整個護坡結構力學滑動面的位置而定。在預設位置上布 置好木質擋板10,用瓦楞釘連接。然后平整原有岸坡輪廓，并在底層鋪設碎石墊層14，在擋板 外圍放置250g/n^雙層無紡布16后回填疏浚淤泥至預設高度形成觀景平臺輪廓。在頂部鋪設無 紡布和天然級配的卵石墊層15，形成觀景平臺3。觀景平臺與生態擋墻間空隙部分，用疏浚淤泥 鋪平后栽種植物。
最后，在岸坡輪廓線與觀景平臺交接位置機械釘入預制木樁ll，沿岸坡水平方向布置，埋深 在3.5~3.8m范圍內。在預設位置上布置木質柵欄12，瓦楞釘連接并用鋼絲固定，鋪設250g/m2 的雙層無紡布16用于隔離保護。然后回填疏浚淤泥形成坡度在1:2.5 1:3之間的自然坡面，并與岸坡上種植草皮護坡17，形成護坡區域4。
以下結合說明書附圖通過實施例對本發明作進一歩的描述，以基準河岸帶寬度控制在5~6m 間的工程施工為例
(1) 在靠近河岸，距離河床基面下0.5m處構建便于后期施工的底部基礎1，底部基礎由厚 度為100mm的CIO素砼墊層以及厚度為350 mm的C25鋼筋砼底板組成，以保證基礎的均勻受 力。
(2) 完成底部基礎1施工后，在基礎上方搭建植生型多孔混凝土底座18，底部厚為200mm。 植生型多孔混凝土空隙率為20% 30%，透水系數為2.5~3.0cm/s。底座上方堆砌5個規格相同的 生態塊石擋墻19,由楔形卡槽20固定。設計尺寸為500X400X200(mm)，擋墻內預設有植被槽 5、魚槽區6和加筋口 7以及過水通道8，如圖2與圖3所示。其中植被槽內底部裝填疏浚底泥； 魚槽區表面采取仿自然石塊表面；為避免雍水，過水通道設計傾角約為10°。生態塊石擋墻的結 構與斷面形式見圖2。然后于頂端鋪設端鋪設帶有空槽的木質墊板13 (植物池)，池內填入營養 基質。營養基質可以由土壤、營養土、植物碎料按照重量比8: 1: l混合而成，形成護坡結構中 的觀景平臺2。
(3) 觀賞平臺3的搭建采用預制木樁9和擋板10的組合結構。如圖5所示，機械釘入木樁， 埋深3.7m，其中木樁尺寸為150X250X3600 (mm)，木樁沿岸坡水平方向布置成排，間距1000 mm。擋板尺寸為1500X1000X70 (mm)，用瓦楞釘連接木樁和擋板。平整原有岸坡輪廓到設 計位置后，在底部鋪設200mm厚碎石墊層14，碎石最大粒徑為53mm，且碎石顆粒中細長及扁 平顆粒的含量不應超過20%。然后，沿擋板布置250g/n^的雙層無紡布16并水平延伸到護坡區 域。回填疏浚底泥至距木樁頂部30厘米處，壓平壓實后頂層鋪設天然級配卵石墊層15，粒徑范 圍為15mm 50mm，孔隙率不大于45%，厚度為300mm。
(4) 護坡區域4的實施方式為先構造預制木樁11與柵欄12的組合結構。木樁埋深為3.6m， 木樁沿岸坡水平方向布置成排。如圖6所示，其中木樁尺寸為150X250X3200 (mm)，間距 1200mm。在預設位置上布置木質柵欄，其中木質柵欄中單個木條尺、寸為1200X 120X 35 (mm)， 木條間距30mm，用瓦楞釘連接并用鋼絲固定，沿木質柵欄鋪設好250g/i^的雙層無紡布16。疏 浚底泥吹填并夯成坡度比為1: 2.5斜坡。采用人丁或機械噴播方式種植多年生草本高羊茅以及 結縷草等草皮護坡17。并在坡頂上種植雪松、紅櫃木等灌木以及水杉、速生楊等喬木，和草本 類植物一起構成完整的河岸帶植被結構。
(5) 用于回填的疏浚底泥，可摻入30%礦渣粉或粉煤灰以提高其力學性能。其中摻量以等量 取代回填淤泥重量的百分數計算。
(6) 在護坡區域內播撒草本植物種子，進行發苗期的初期養護，包括定期灌溉和防治蟲害。 采取根部帶土和去掉部分葉子的措施進行移栽灌喬木樹苗，并采用遮陽網遮蔽。
上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領 域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他 實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這単的實施例，本領域技術人員根據本 發明的揭示，對于本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種生態護坡結構，其特征在于其包括底部基礎、生態擋墻、觀賞平臺以及護坡區域；其各個部分沿著河流到河岸的水平方向依次布置。
2、 根據權利要求1所述的生態護坡結構，其特征在于所述底部基礎由素砼墊層和鋼筋 砼底板組成；所述生態擋墻由多孔混凝土基礎和生態塊石擋墻組成；所述觀賞平臺由木樁和擋 板結構配合底部的碎石和頂部卵石結構組成；所述護坡區域是采用木樁、木質柵欄和無紡布將 用于回填的疏浚底泥固定在岸坡上，在區域內分別種植草本、灌木和喬木三種不同類型植物。
3、 根據權利要求1所述的生態護坡結構，其特征在于所述底部基礎以及生態擋墻布置于沿河岸垂直方向上、從位于河床下0.5~0.8m處延伸到河流設計常水位上0.1~0.2m的高度范 圍內；所述觀賞平臺和護坡區域依次布置于沿河岸水平方向、以生態擋墻及后部0.8 1.0m的 填土平臺為界、朝河岸方向水平延伸長度在4.0 5.5m范圍內。
4、 根據權利要求1所述的生態護坡結構，其特征在于所述底部基礎包括厚度為 100~150mm的CIO素砼墊層以及厚度為350~400mm C25鋼筋砼底板。
5、 根據權利要求2所述的生態護坡結構，其特征在于所述生態塊石擋墻尺寸為 500±50x400±50x200±50mm，擋墻內預設有植被槽、魚槽區和過水通道；所述多孔混凝土基礎 的空隙率為20%~30%，透水系數為2.5~3.0cm/s。
6、 根據權利要求2所述的生態護坡結構，其特征在于所述木樁和擋板結構，木樁尺寸為150X250X3600mm，間距為1000土100mm;擋板尺寸為1500X 1000X70mm，用瓦楞釘連 接；底部200i20mm厚碎石墊層的最大粒徑在53mm以內，且碎石顆粒中細長及扁平顆粒的含 量在20%以內；頂層采用天然級配卵石，粒徑范圍為15-50mm，孔隙率不大于45%;厚度為 300士25mm。
7、 根據權利要求5所述的生態護坡結構，其特征在于所述生態塊石擋墻部分，植被槽 內底部裝填疏浚底泥；魚槽區表面采取仿自然巖石表面；過水通道設計傾角為10°~15°。
8、 根據權利要求2所述的生態護坡結構，其特征在于所述木樁與木質柵欄結構屮，木樁尺寸為150X250X3200mm，間距為1200士畫mm;木質柵欄中單個木條尺寸為1200X120 X35mm，木條間距為30士5mm，瓦楞釘連接并用鋼絲固定，用250g/m2的雙層無紡布隔離。
9、 根據權利要求2所述的生態護坡結構，其特征在于所述用于回填的疏浚底泥中摻有 礦渣粉或粉煤灰以提高力學性能。
全文摘要
一種生態護坡結構，其包括底部基礎、生態擋墻、觀賞平臺以及護坡區域；其各個部分沿著河流到河岸的水平方向依次布置。所述底部基礎由素砼墊層和鋼筋砼底板組成；所述生態擋墻由多孔混凝土基礎和生態塊石擋墻組成；所述觀賞平臺由木樁和擋板結構配合底部的碎石和頂部卵石結構組成；所述護坡區域是采用木樁、木質柵欄和無紡布將用于回填的疏浚底泥固定在岸坡上，在區域內分別種植草本、灌木和喬木三種不同類型植物。本護坡結構可針對沙質土壤質地疏松較松散的特點，利用生態擋墻兼具結構穩定性和物質交換性的特點，同時利用生態的材料(原木和疏浚底泥)代替傳統硬質護坡形式。
文檔編號E02B3/12GK101649608SQ20091019490
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月1日 優先權日2009年9月1日
發明者李建華, 楊長明, 董子為, 趙建夫 申請人:同濟大學