预制混凝土阶梯式生态框在河道护岸中的应用

摘要：预制混凝土阶梯式生态框是一种新型的河道护岸材料，具有河流岸坡水土保持，生态修复和重建，以及水质净化等功能。以莆田市城厢区东太溪安全生态水系项目为例，对阶梯式生态框在河道护岸中的应用及效果进行探析，供同类项目参考。

关键词：阶梯式生态框；生态护岸；生态修复

1引 言

福建省河网水系发达，以往在河道治理中主要强调“防洪、排涝、引水、灌溉”等基本的功能，忽视了河流的生态功能。近年来，生态文明建设的理念逐渐深入人心，河流的生态功能修复受到重视。2015年开始，福建省在全省范围内开展安全生态水系建设，构建“河畅、水清、岸绿、景美、安全、生态”的水系，让河流重现生机。

在河流的防治与保护工作中河道护岸工程是最为重要的组成部分，然而长期以来，河道边坡防护主要采用浆砌或干砌块石护坡、现浇混凝土挡墙等硬质材料。这类护坡形式，可以发挥出河道的行洪、排涝、安全性以及水土保持等功效，且具有稳定性好、节省土地、施工机械化程度高等优点，但是改变了河流生境的多样性，引起生态退化，破坏了河流生态系统的功能[1]。

福建省政府开展安全生态水系建设以来，河道治理工程开始向生态护岸、生态修复转变。目前采用的生态护岸材料主要有：格宾石笼、自锁式生态护坡砌块、三维网垫、预制混凝土阶梯式生态框等。本文以莆田市城厢区东太溪安全生态水系项目为例，对阶梯式生态框在河道护岸中的应用及效果进行探析。

2预制混凝土阶梯式生态框型式及特点

2.1生态框型式

预制混凝土阶梯式生态框是一种新型的钢筋混凝土生态护岸构件；是由日本兴起的一类新型预制构件，构件混凝土采用一次成型、不做装饰，其外观以混凝土本身的自然质感与精细设计的构型作为表现形式[2]。生态框材料采用工厂预制框格，表面镂空。外观做景观效果处理，施工时内部填充石材、土体、沙袋等，起防护作用，空隙为鱼虾等水生物提供空间，亲水和谐，满足生态护岸的需求。同时产品可实现坡脚至坡顶依次种植各类护坡植物，形成多层次生态防护，构成完善的生态护坡系统。与传统护岸方式相比，其在观赏、耐久、生态及经济等性能方面均具有明显优势。

2.2生态框材料的特点

（1）耐久性好。生态框采用钢筋混凝土结构，不会随着时间的推移发生腐蚀或被磨耗的情况。产品结构结实，荷载作用下不易变形。该结构具有良好的整体性，适应变形能力强。

（2）亲水性好。生态框内部填充使用碎块石（河卵石）和植生土作为填充物且有预留空间，具有良好的透水性能，方便水中生物栖息、繁殖及生长，有利于河岸土体与河流水体之间的水土交换，增强河道自净能力，从而达到绿化并促进生态循环的形成。

（3）视觉效果好。生态框正面仿石块外观，并可利用框内石缝或者顶部上填置土壤，种植适应性强的湿生植物，能够增添河岸的绿色景观，提高观赏性。

（4）施工方便。生态框施工不需要使用模板、水电和水泥，施工方法简单，不受气温、季节限制；其装配式结构的特点使它更容易为平行施工，可进行多点多面施工，根据建设需求调整施工进度。

（5）经济性好。填充生态框所需的石材（河卵石），可就地取材，适合在交通不便地区施工。本项目位于偏远山区，交通不便，采用生态框挡墙护岸，可避免远距离外购石材，可大大降低工程造价。

3预制混凝土阶梯式生态框在东太溪安全生态水系项目中应用

3.1工程概况

莆田市城厢区东太溪安全生态水系建设项目位于莆田市城厢区常太镇，东太溪发源于佛头公村西部，自北向南流经山门、官丘、东青、东太后，于马垄村附近汇入东圳水库，流域面积约28.9km²，河道长度约8.42km，比降约为25.0‰。每年的洪水期，河岸受洪水冲刷流失严重，致使良田逐年流失，呈逐年增加的趋势，还直接威胁后侧居民区的安全。

东太溪属典型低山丘陵地貌，地势呈北高南低的趋势，大多呈窄口的U形河谷，河流流向为从北向南，属侵蚀剥蚀中低山丘陵盆地地貌。东太溪沿线分布的主要地层自上而下分别为：①冲洪积堆积层，下伏基岩为强~弱风化凝灰岩；并且河床伏卧有大量河卵石。

3.2生态护岸设计

生态护岸是指有利于动植物生长，对河流、湖泊等水体岸边带进行防护的一种护岸型式，具有防止河岸塌方、维持岸边生物群落自然生长、沟通地下地表水力联系、增强水体自净能力和自然景观效果[3]。

莆田市城厢区东太溪安全生态水系建设项目生态护岸，采用预制混凝土阶梯式生态框矮挡墙加混合草花草籽护坡复合结构型式。为了增强生态护岸的抗冲刷能力，经常性发生洪水（两年一遇）水位以下护岸采用生态框结构，两年一遇水位以上采用1:2放坡至岸顶，坡面播撒混合草花绿化。

生态框挡墙顶宽1m，迎水面坡1:0.5，基础采用C20混凝土基础，生态框内采用河卵石，顶层生态框内填充种植土壤，种植湿生植物，墙后填碎石垫层，再铺一层土工布反滤。详见图2。

3.3生态修复设计

河岸带是陆地与水域之间的过渡地带，是水生动植物赖以生存的栖息地，亦是水体与土地相互涵养的中转带[4]。河岸带具有多种生态功能，是一个典型的廊道型空间，生物多样性远较周边区域丰富。本次生态修复设计重点范围为河岸带，运用生物技术重建河岸带，保障生态系统良性循环。

（1）构建滨岸鱼巢生境

生态框内部回填材料的粒径以河道本土鱼类种类适宜生存为基础，采用原河床内河卵石，粒径150～200mm，但不能使用非常扁平的河卵石和细长的河卵石，为河道中的鱼虾蟹、贝壳类生物提供栖息、繁殖场所，为其提供多样化的生境空间。

（2）构建水湿生植物群落

本次设计在生态框内部回填的河卵石上播撒土砂，填满其空隙，给水生植物提供有利的生长环境，并种植适应性强的湿生植物为昆虫、鸟类等生物提供栖息场所。坡面植物的选择非常重要，要采用当地物种，播撒混合草花草籽（混合草花种类：狗牙根、野菊、鸭趾草、紫花堇菜等）。

3.4 实施效果

城厢区东太溪安全生态水系建设项目已完工。预制混凝土阶梯式生态框挡墙复合式护岸已安全运行近一年，现已初见成效；东太溪河道岸坡安全性得到了维护、河流原生态的植被得到有效恢复，营造了良好的水环境；蜿蜒曲折的生态护岸及一定大小河流空间，使鱼虾蟹、贝类繁殖、微生物生长，恢复河道生物的多样性。仔细观察部分河道的生态护岸，发现有的护岸内已经形成水生动植物栖息、繁殖所需的场所；河道的生境得到一定的恢复。从实施后效果来看符合生态水系建设目标要求。

4 结 语

近些年来，我省各地在安全生态水系建设或者河道综合治理过程中，由于资金、进度等因素限制，使得一些河道护岸工程达不到要求，建成之后出现不少问题，如护岸生硬、原生动植物群落遭破坏等。针对这些问题，建议可以采用预制混凝土阶梯式生态框护岸并结合生态修复，不仅可以缩短工期节省投资，同时还可以利用生态框特性，恢复河岸带生态效果。

参考文献：

[1]汪洋，周明耀，赵瑞龙,等．城镇河道生态护坡技术的研究现状与展望［J］.中国水土保持科学，2005,3（1）:88-92.

[2]王宁宁.预制生态护坡混凝土构件浇筑与施工工艺研究［D］.武汉理工大学,武汉理工大学硕士论文-2014-05-01.

[3]詹冯达，汤绍青,等．福建省安全生态水系建设指南（修订版）［M］．福州：福建省水利厅,2017：2-2.

[4]刘宗路,张美，纪瑶.小清河建设生态河岸带与自净水体的关系［J］.山东水利,2015(2):16-17.