乔坨子砂堤堤防生物防护工程设计分析

李世丹

(辽宁江河水利水电工程建设监理有限公司，沈阳110003)

1 概 述

乔坨子砂堤段位于太子河右岸辽阳县唐马寨镇境内，堤防等级为Ⅱ级，防洪标准为50 a一遇。防渗处理总长度1 500 m，断面桩号T 右17:0 +850 ～T右18:0 +750。

该险工段勘察由辽阳县水利局委托，辽宁省水利水电勘测设计研究院于2009年3月完成。

乔坨子段堤身主要由粉质黏土组成，局部含有细砂层。堤基由粉质黏土、细砂组成。黏性土为微透水，细砂层为强透水。迎水坡坝炕前沙丘、沟壑较多，堤防两侧均有筑堤取土留下的水坑，地下水连通，极易形成渗透通道，产生渗透破坏。为从根本上消除渗透破坏隐患。需要采取工程处理措施。

该工程基础防渗设计采用在迎水坡堤脚进行垂直铺塑的防渗处理方案，选用0.50 mm厚度的LDPE土工膜作为防渗材料，防渗深度8m。防渗帷幕体设在堤防迎水坡堤脚内侧［1］。坡面防渗采用在迎水坡坡面上铺设400 g/m2的复合土工膜，复合土工膜下卧0.80 m。

该工程基础防渗和坡面防渗施工计划于2009年5月下旬开始施工，2009年6月末完工，计划工期40 d。本次设计概算依据辽发改发［2005］1114 号文及辽发改农经［2007］71 号文的有关规定执行。

工程总防渗长度1500m;垂直铺塑工程量12 000 m2;坡面防渗长度525 m，铺设复合土工膜工程量10 500 m2;平台开挖土方量6 510 m3;坡面开挖土方量6 820 m3;坡面生物防护12 075 m2;堤炕毁树686 棵。工程总投资227.12 万元。

2 坡面防渗设计

根据地质勘探资料显示，T 右18:0 +500 剖面堤身有1.9 m厚的细砂层，考虑到本段堤防的安全，所以，此堤段坡面应采取防护措施。在桩号T 右18:0+250 ～T 右18:0 +750 采取堤坡复合土工膜防护措施，防护长度为500 m［2］。

采用机织模袋混凝土护坡、混凝土面板护坡不利于生态平衡，破坏生态环境，投资大，施工费用高。黏土铺盖需征占土地，运距远，费用高。因此，该段堤防堤坡防渗采用复合土工膜的防渗技术，不仅提高了坡面抗渗能力，同时工程造价较其他方案均低，对环境的污染又小［3－5］。采取复合土工膜下卧0.8 m的方式。

2.1 坡面复合土工膜防渗设计

根据乔坨子段砂堤防渗工程的实际情况，堤坡采用复合土工膜进行防渗，将复合土工膜下卧80 cm进行防渗。坡面防渗材料根据以往工程实践经验选用规格为400 g/m2的复合土工膜，两布一膜。

2.2 堤防整体稳定分析

唐马寨镇乔坨子砂堤段堤防已经修筑了多年，堤体沉降变形已经趋于稳定，堤防修筑时，完全按照设计断面进行施工，整体稳定计算已满足设计要求。

3 堤防生物防护工程设计

3.1 生物防护的必要性

乔坨子段堤防基础土工膜防渗和坡面复合土工膜防渗工程施工完成后，坡面原有的植被全部被破坏，表土完全裸露，容易遭受侵蚀，所以在该段坡面上要进行生物防护。

综合考虑该地区的自然条件，并根据辽宁省堤防生物防护的实际工程经验，按照耐贫瘠、耐干旱、耐盐碱性、耐寒、抗风沙性强、水土保持性强和管理粗放的物种选择原则，选择具有良好抗逆性的防风固沙灌木类防护生物紫穗槐［6－8］。

3.2 防护生物物种选择

1)沙打旺，多年生草本，豆类黄芪属植物，高20～50 cm，根粗壮，暗褐色。

茎外倾或直立，被疏毛或近无毛，有条棱。托叶三角形，渐尖，基部结合或分离，膜质或草质，长3 ～5 mm;小叶4 ～15 对，矩圆形、椭圆形或卵状椭圆形，长6 ～25 mm，宽4 ～10 mm，两端钝圆，表面无毛或近无毛，背面疏被丁字毛。

总花梗比叶长或近相等;花序圆筒状，具多数花，密集，苞片披针形至三角形膜质。莒萼筒钟形，花冠蓝紫色或紫色，旗瓣倒卵状匙形。

分布于我国东北、华北和西北地区。生长于河滩、潮湿地、盐渍化沙地、黄土高原。具有抗寒、耐旱、耐瘠的特点，适应性强，生长旺盛［9］。

2)紫穗槐，又名棉槐，为豆科、紫穗槐属落叶灌木。

丛生状，株高1.5 ～4 m，树皮暗灰色，平滑，小枝嫩时被短毛，老枝则光滑无毛。单数羽状复叶互生，小叶11—25 枚，卵圆形或椭圆形，两面均被白色柔毛，叶肉散生腺点。

穗状花序紫色。荚果弯曲，棕黑色有瘤状腺点。花期5月，9月果熟。

紫穗槐喜光喜湿。耐干旱，耐瘠薄，耐碱性土，耐寒，也耐阴，是抗性较强的植物。耐修剪，管理粗放，可以通过控制株高来增加萌生枝和扩大覆盖面积。紫穗槐根系发达，枝叶茂盛，适应性强，又耐水湿，是极好的地被和护坡树种［10］。

可用它固沙、防风，作为开荒的先锋树。近年来经过多方面调查，它是盐碱地的覆盖植物，具有根瘤菌，可改良土壤。

3.3 生物防护设计

在迎水坡的坡面按1.5 m ×1.5 m建植紫穗槐，每穴建植两株。当雨水降落到灌木时，雨滴的势能就会被削减，不致在坡面上溅起，使土粒不随径流而流失。

此种防护方式为非工程的柔性防护措施，以人工治理与自然恢复相结合的原则，前期建植维护，后期结合自然恢复［11］。

3.4 坡面生物防护

基础防渗和坡面防渗工程施工完成后，为保证坡面的土质不被风力及雨水侵蚀冲刷破坏，防止水土流失再度形成雨淋沟壑，应采用人工治理与自然恢复相结合的原则，坡面应根据当地气候特点建植草本和灌木。

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