基于海绵城市理念的自然型岸坡防护结构的施工方法与流程

1.本发明属于水利工程领域，尤其涉及一种基于海绵城市理念的自然型岸坡防护，适用于河道岸坡防护施工和景观要求较高的河道岸坡防护施工。


背景技术：

2.随着城市的高速化发展，农业、工业和人类活动对河道生态系统的破坏日益严重，大量的农业面源污染、工业废水和生活污水等直接排入河道中，导致水质恶化，河道生态环境严重污染。传统河道整治中采用的钢筋混凝土、浆砌块石等硬质护岸，比如专利号为cn207244563u公开的一种生态化硬质护岸结构，包括直立岸段以及连接在直立岸段上方的斜坡岸段，所述斜坡岸段上设置有若干隔条，所述隔条位于斜坡岸段和直立岸段的连接处连接有多孔混凝土挂板，所述多孔混凝土挂板上开设有供营养土和沸石分子筛填充的填料槽以及与填料槽连通的插接孔，所述插接孔内插接有根部置于填料槽中的藤本植株。
3.上述硬质护岸阻隔了水陆物质和能量交换，破坏了生物多样性，削弱了河道生态的自然修复功能，且硬质护坡无法自我消纳排入河道的污染负荷，不能有效维持或改善水质。此外，还有一些河道在治理过程中，由于坡面的覆盖条件、地下水渗透压力、边坡坡度和几何特征等的变化，而发生较为严重的拉沟和坍塌现象。因此，落实海绵城市的“自然积存、自然渗透、自然净化”的生态优先原则，构建自然型岸坡防护成为河道治理及城市生态建设的重要发展方向。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对传统硬质护坡存在的阻隔了水陆能量及物质交换、水生态系统不健全、自净能力不强、易发生拉沟和坍塌等问题，提出了一种基于海绵城市理念的自然型岸坡防护结构的施工方法。
5.为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
6.本发明涉及一种基于海绵城市理念的自然型岸坡防护结构的施工方法，包括以下步骤：
7.s1.过滤塘施工：在河道岸脚部位开挖过滤塘基槽并夯实，在过滤塘基槽两侧分别安装石笼，并向石笼内均匀、分层填料，形成滤水石笼a和滤水石笼b，滤水石笼a填料过程中，将预埋管埋于填料中，在滤水石笼a和滤水石笼b之间铺设透水土工布，分层填筑调蓄层并将排水盲管b预埋其中，在调蓄层上铺设过滤层并填筑种植土b；
8.s2.预制雨淋沟及预制透水台阶施工：根据预埋管的位置开挖雨淋沟基槽并平整密实，基槽上部铺设砂垫层并铺设，按照“从下向上”的顺序逐段砌筑预制雨淋沟，然后按照“从下向上”的顺序在预制雨淋沟上部铺设预制透水台阶；
9.s3.梯田式护岸施工：在预制透水台阶的两侧铺设透水土工布并在透水土工布上进行岸坡碎石分层摊铺及碾压作业，在岸坡碎石上至少打设两排活体木桩，底排活体木桩与滤水石笼a之间留出间隙，在岸坡碎石上依次施工回填土和植生纤维毯；
10.s4.亲水步道施工：在底排活体木桩与滤水石笼a之间的间隙处铺设预制透水步道板形成亲水步道；
11.s5.植草排水沟施工：开挖植草排水沟沟槽，植草排水沟沟槽临水一侧紧贴预制雨淋沟砌筑预制汇水坎，植草排水沟沟槽临水一侧紧贴梯田式护岸砌筑预制溢水坎，所述预制溢水坎在高于梯田式护岸的位置设有溢水口，所述预制汇水坎上设有与预制雨淋沟连通的汇水口，汇水口远离预制雨淋沟一侧设有过滤网，然后在植草排水沟沟槽的底部和内壁铺设透水土工布，在透水土工布上部施工排水沟碎石并埋设排水盲管a，在排水沟碎石上部填筑种植土a。
12.优选地，所述步骤s1中石笼填料时，分层厚度控制在30cm
±
2cm，顶部填料铺砌整平后进行石笼封盖，形成滤水石笼a和滤水石笼b。
13.优选地，所述步骤s1中，在滤水石笼a填料过程中，在石笼侧面测放预制雨淋沟出水口位置，并根据测放的预制雨淋沟出水口位置埋设预埋管，对预埋管附近的填料用手锤轻轻压实。
14.优选地，所述步骤s1中，滤水石笼a和滤水石笼b之间铺设透水土工布时，将透水土工布反包至种植土b标高部位并固定；调蓄层铺设时每层厚度控制在 15～20cm，并且每层厚度由人工用铁锹整理；所述过滤层的厚度控制在 50～100mm；种植土b的深度控制在400～600mm之间，分层填筑厚度控制在 300mm以内。
15.优选地，所述的预制雨淋沟两侧及顶部设置企口；所述s2中，铺砌预制雨淋沟时轻轻平放，使得上层预制雨淋沟通过企口与下层预制雨淋沟榫接，并用橡胶锤敲打稳定；预制雨淋沟养护7d后，预制透水台阶嵌固于预制雨淋沟顶部的企口中。
16.优选地，所述的步骤s3中，透水土工布采用人工滚铺的方式由坡顶向坡底铺设；岸坡碎石分层摊铺厚度控制在200mm以内，压实度不小于95％，对于雨淋沟附近的岸坡碎石采用人工摊铺和碾压。
17.优选地，所述的步骤s3打设活体木桩时，在岸坡碎石上测放每个木桩打设桩位，其后将挖掘机就位，扶正活体木桩后，将挖掘机的挖斗倒过来扣压活体木桩至岸坡碎石中，按压稳定后，用挖斗背面击打活体木桩桩头，将活体木桩垂直打入岸坡碎石直至设计深度。
18.优选地，所述的步骤s3中，回填土施工采用机械配合人工的方式分层摊铺、分层夯实，每层铺设厚度不得超过25cm～30cm，每层压实3～4次，压实度应≥ 95％，回填至顶层时应按照设计坡度进行修整；
19.植生纤维毯施工时，按照“从坡顶向坡脚”的方向铺设植物纤维毯，植物纤维毯应铺展平顺并拉紧，植物纤维毯之间搭接宽度不得少于10cm，将植物纤维毯顶部、底部以及搭接部位用锚钉固定牢固，并预留出折盖部分，锚钉用量为每 1m2不少于3只，然后把预留的植物纤维毯折盖在回填土侧面并用锚钉固定。
20.优选地，所述的步骤s4亲水步道施工时，在岸坡碎石上部分层摊铺砂找平层并洒水密实，其后在砂找平层上逐块铺设预制透水步道板，透水步道板之间的接缝中采用砂灌满填实，接缝灌砂完成后采用小型振动碾压机碾压2～3次。
21.优选地，所述的步骤s5中，所用的预制溢水坎两侧设置企口，预制汇水坎两侧及顶部设置企口，预制溢水坎和预制汇水坎时，相邻预制溢水坎之间通过预制溢水坎两侧的企口咬合，预制汇水坎通过两侧的企口与相邻预制溢水坎的两侧企口咬合，砌筑预制溢水坎
和预制汇水坎时，在植草排水沟沟槽临水一侧测放预制溢水坎与预制汇水坎安装位置线，拌制水泥砂浆铺底，砂浆厚30mm，按放线位置逐段砌筑预制溢水坎和预制汇水坎，砌筑完成后及时采用水泥砂浆勾缝，并进行湿法养生；所述种植土a的填筑厚度为10～20cm，种植土a填筑完成后还在种植土a上方铺设了与预制透水台阶连接的预制透水踏板，预制透水踏板嵌固于预制汇水坎顶部的企口处。
22.与现有技术相比，本发明具有以下特点和有益效果：
23.(1)本发明形成了“植草排水沟 梯田式护岸 亲水步道 过滤塘”的多级自然型岸坡防护，一方面将部分堤顶、坡面雨水留下，建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵堤防”，实现了河道滨水区到陆域带生态系统的连贯性，并为使用者提供了亲水空间；另一方面减轻了城市排水压力、补充了地下水。
24.(2)本发明在堤顶设置植草排水沟，兼具净水、蓄水、排水、供水功能，减少了植被养护成本，耗费的成本低。在雨天，透水性良好的碎石层可以把多余雨水渗透到地下，达到蓄水的作用，且多余的雨水可以通过溢流口排至岸坡；当暴雨来袭时，雨水可以及时通过排水盲管以及雨淋沟排出，方便净水和输水。
25.(3)本发明在岸坡部分设置梯田式护岸，护岸底部填筑碎石可以储存并净化部分雨水；碎石中打设若干列活体木桩并填筑回填土，有效放缓边坡并预防土体流失；碎石上部铺设植物纤维毯并插入锚钉，一方面充分发挥天然植物纤维的保水特性，涵留20％～25％的雨水或灌溉水，另一方面通过植物纤维毯外层的定形网实现加筋护坡作用，提高了护坡的稳定性。
26.(4)本发明在岸坡部分纵向设置若干雨淋沟，雨淋沟通过若干雨淋沟预制段拼装而成，施工便捷且经济性好；同时可以排除路面客水，减少堤顶路面客水对岸坡的影响，护坡安全性高，不易发生坡面拉沟或坍塌；预制雨淋沟顶部安装预制透水台阶，可将部分岸坡径流的雨水渗入预制雨淋沟中，同时为使用者提供了“亲水通道”。
27.(5)本发明在坡脚部分设置过滤塘，过滤塘中种植湿生组合植物，一方面可以收集雨水、净化雨水，实现雨水的收集、渗滤和回用；另一方面实现了有水多蓄、无水多绿的景观效果。过滤塘两侧设置滤水石笼，石笼内部使用石料填充，有利于河流与护岸的水质交换；同时可以挂生物膜，具有一定的净化作用；此外，石笼的多孔结构可以提供生境通道，利于小型水生生物繁衍。
附图说明
28.图1是过滤塘基槽开挖夯实示意图；
29.图2是过滤石笼安装示意图；
30.图3是过滤塘回填示意图；
31.图4是雨淋沟施工示意图；
32.图5是预制雨淋沟立体图；
33.图6是预制透水台阶立体图；
34.图7是岸坡碎石填筑示意图；
35.图8是活体木桩打设示意图；
36.图9是岸坡回填土填筑示意图；
37.图10是植物纤维毯铺设锚固示意图；
38.图11是亲水步道施工示意图；
39.图12是植草排水沟沟槽开挖示意图；
40.图13是预制溢水坎与预制汇水坎砌筑示意图；
41.图14是预制溢水坎立体图；
42.图15是预制汇水坎立体图；
43.图16是植草排水沟回填示意图；
44.图17是基于海绵城市理念的自然型岸坡防护平面图；
45.图18是基于海绵城市理念的自然型岸坡防护结构组成示意图；
46.图19是基于海绵城市理念的自然型岸坡防护a-a剖面图；
47.图20是基于海绵城市理念的自然型岸坡防护b-b剖面图。
48.图中：1.植草排水沟，101.种植土a，102.排水沟碎石，103.排水盲管a，2. 梯田式护岸，201.植生纤维毯，202.锚钉，203.活体木桩，204.回填土，205.岸坡碎石，3.亲水步道，301.预制透水步道板，4.过滤塘，401.滞留水池，402.种植土 b，403.过滤层，404.调蓄层，405.排水盲管b，5.预制溢水坎，501.溢水口，6. 预制汇水坎，601.汇水口，602.过滤网，7.预制雨淋沟，8.预制透水台阶，9.预制透水踏板，10.滤水石笼a，1001.预埋管，11.滤水石笼b，12.透水土工布，13. 河水。
具体实施方式
49.下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步详细说明，以下实施例是对本发明的解释并不局限于以下实施例。某河道岸坡防护工程，采用基于海绵城市理念的自然型岸坡防护。
50.本发明涉及一种基于海绵城市理念的自然型岸坡防护结构的施工方法，包括以下步骤：
51.s1.过滤塘4施工：参照图1所示，在河道岸脚部位开挖过滤塘基槽并夯实；
52.参照图2所示，在过滤塘基槽两侧分别安装石笼，并向石笼内均匀、分层填料，分层厚度控制在30cm
±
2cm，顶部填料铺砌整平后进行石笼封盖，形成滤水石笼a10和滤水石笼b11，其中，滤水石笼a10填料过程中，在石笼侧面测放预制雨淋沟7出水口位置，并根据测放的预制雨淋沟7出水口位置埋设预埋管 1001，对预埋管1001附近的填料用手锤轻轻压实；
53.参照图3所示，在滤水石笼a10和滤水石笼b11之间铺设透水土工布12，透水土工布12反包至种植土b402标高部位并固定，分层填筑调蓄层404并将排水盲管b405预埋其中，分层填筑调蓄层404时，每层厚度控制在15～20cm，并且每层厚度由人工用铁锹整理，在调蓄层404上铺设过滤层403并填筑种植土 b402，过滤层403的厚度控制在50～100mm，种植土b402的深度控制在 400～600mm之间，分层填筑厚度控制在300mm以内。
54.s2.预制雨淋沟7及预制透水台阶8施工：参照图4所示，根据预埋管1001 的位置开挖雨淋沟基槽并平整密实，基槽上部铺设砂垫层并铺设，按照“从下向上”的顺序逐段砌筑预制雨淋沟7，然后按照“从下向上”的顺序在预制雨淋沟 7上部铺设预制透水台阶8；如图5所示，预制雨淋沟7两侧及顶部设置企口，铺砌预制雨淋沟7时轻轻平放，使得上层预制雨淋沟7通过企口与下层预制雨淋沟7榫接，并用橡胶锤敲打稳定，预制雨淋沟7养护7d后，如图6
所示，预制透水台阶8截面为l形，预制透水台阶8嵌固于预制雨淋沟7顶部的企口中。
55.s3.梯田式护岸2施工：参照图7所示，在预制透水台阶8的两侧铺设透水土工布12并在透水土工布12上进行岸坡碎石205分层摊铺及碾压作业；透水土工布12采用人工滚铺的方式由坡顶向坡底铺设；岸坡碎石205分层摊铺厚度控制在200mm以内，压实度不小于95％，对于雨淋沟附近的岸坡碎石205采用人工摊铺和碾压；
56.参照图8所示，在岸坡碎石205上打设两排活体木桩203，底排活体木桩203 与滤水石笼a10之间留出间隙，打设活体木桩203时，在岸坡碎石205上测放每个木桩打设桩位，其后将挖掘机就位，扶正活体木桩203后，将挖掘机的挖斗倒过来扣压活体木桩203至岸坡碎石205中，按压稳定后，用挖斗背面击打活体木桩203桩头，将活体木桩203垂直打入岸坡碎石205直至设计深度；
57.参照图9和10所示，在岸坡碎石205上依次施工回填土204和植生纤维毯201，回填土204施工采用机械配合人工的方式分层摊铺、分层夯实，每层铺设厚度不得超过25cm～30cm，每层压实3～4次，压实度应≥95％，回填至顶层时应按照设计坡度进行修整；植生纤维毯201施工时，按照“从坡顶向坡脚”的方向铺设植物纤维毯201，植物纤维毯201应铺展平顺并拉紧，植物纤维毯201之间搭接宽度不得少于10cm，将植物纤维毯201顶部、底部以及搭接部位用锚钉202 固定牢固，并预留出折盖部分，锚钉202用量为每1m2不少于3只，然后把预留的植物纤维毯201折盖在回填土204侧面并用锚钉202固定。
58.s4.亲水步道3施工：参照图11所示，在底排活体木桩203与滤水石笼a10 之间的间隙处铺设预制透水步道板301形成亲水步道3，施工时，在岸坡碎石205 上部分层摊铺砂找平层并洒水密实，其后在砂找平层上逐块铺设预制透水步道板 301，透水步道板301之间的接缝中采用砂灌满填实，接缝灌砂完成后采用小型振动碾压机碾压2～3次。
59.s5.植草排水沟1施工：参照图12所示，开挖植草排水沟沟槽；
60.参照图13所示，植草排水沟沟槽临水一侧紧贴预制雨淋沟7砌筑预制汇水坎6，植草排水沟沟槽临水一侧紧贴梯田式护岸2砌筑预制溢水坎5；参照图14所示，预制溢水坎5两侧设置企口，相邻预制溢水坎5之间通过预制溢水坎5 两侧的企口咬合，预制溢水坎5在高于梯田式护岸2的位置设有溢水口501；参照图15所示，预制汇水坎6两侧及顶部设置企口，预制汇水坎6通过两侧的企口与相邻预制溢水坎5的两侧企口咬合，预制汇水坎6上设有与预制雨淋沟7 连通的汇水口601，汇水口601远离预制雨淋沟7一侧设有过滤网602，砌筑预制溢水坎5和预制汇水坎6时，在植草排水沟沟槽临水一侧测放预制溢水坎5 与预制汇水坎6安装位置线，拌制水泥砂浆铺底，砂浆厚30mm，按放线位置逐段砌筑预制溢水坎5和预制汇水坎6，砌筑完成后及时采用水泥砂浆勾缝，并进行湿法养生；
61.参照图16所示，在植草排水沟沟槽的底部和内壁铺设透水土工布12，在透水土工布12上部施工排水沟碎石102并埋设排水盲管a103，在排水沟碎石102 上部填筑种植土a101，种植土a101的填筑厚度为10～20cm，种植土a101填筑完成后还在种植土a101上方铺设了与预制透水台阶连接的预制透水踏板9，预制透水踏板9嵌固于预制汇水坎6顶部的企口处。
62.最终形成如图17～20所述的基于海绵城市理念的自然型岸坡防护结构，该结构形成了“植草排水沟 梯田式护岸 亲水步道 过滤塘”的多级自然型岸坡防护，其工作原理是：植草排水沟1兼具净水、蓄水、排水、供水功能，减少了植被养护成本，耗费的成本低，在雨
天，透水性良好的碎石层可以把多余雨水渗透到地下，达到蓄水的作用，且多余的雨水可以通过溢流口排至岸坡，当暴雨来袭时，雨水可以及时通过排水盲管以及预制雨淋沟排出，方便净水和输水；梯田式护岸 3底部填筑的岸坡碎石205可以储存并净化部分雨水，岸坡碎石205中打设活体木桩至回填土中，有效放缓边坡并预防土体流失，碎石上部铺设植物纤维毯可充分发挥天然植物纤维的保水特性，涵留20％～25％的雨水或灌溉水，另一方面通过植物纤维毯外层的定形网实现加筋护坡作用，提高了护坡的稳定性；过滤塘 4中种植湿生组合植物，一方面可以收集雨水并形成滞留水池401、进而净化雨水，实现雨水的收集、渗滤和回用；另一方面实现了有水多蓄、无水多绿的景观效果。过滤塘4两侧设置滤水石笼，石笼内部使用石料填充，有利于河水13与护岸的水质交换；同时可以挂生物膜，具有一定的净化作用；此外，石笼的多孔结构可以提供生境通道，利于小型水生生物繁衍。
63.以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。