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生態(tài)袋在邊坡防護(hù)工程中的應(yīng)用

文檔作者：邢建龍1，張慧興2 文檔來源： 1．南京瑞迪建設(shè)科技有限公司 2．南京鵬程道路排水工程有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年12月10日
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生態(tài)袋在邊坡防護(hù)工程中的應(yīng)用
邢建龍1，張慧興2
(1．南京瑞迪建設(shè)科技有限公司，江蘇南京210029；
2．南京鵬程道路排水工程有限責(zé)任公司，江蘇南京210014)
摘要：介紹了生態(tài)袋這一新材料的邊坡防護(hù)系統(tǒng)組
成以及生態(tài)袋應(yīng)用于邊坡防護(hù)的設(shè)計(jì)方法、施工工藝，通
過工程實(shí)例證實(shí)了生態(tài)袋具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、施工簡便、環(huán)保、
景觀優(yōu)美等特點(diǎn)，為生態(tài)袋邊坡防護(hù)技術(shù)進(jìn)一步的研究和
推廣提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：生態(tài)袋；聯(lián)結(jié)扣；柔性護(hù)坡；堆疊；金字塔；
綠化
中圖分類號：TU413．6+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1672—4011(2012 J04一0087—03
0前言
在水利、公路、鐵路、礦山等土木工程建設(shè)中，經(jīng)常
會有大量的開挖，破壞了原有的植被，造成大量的裸露土
坡和巖石邊坡，導(dǎo)致水土流失、山體滑坡和生態(tài)環(huán)境失衡。
生態(tài)袋護(hù)坡是一種新型的邊坡治理方式，與傳統(tǒng)的鋼筋混
凝土、砌石等硬性材料所組成的剛性邊坡、擋土墻相比較，
用生態(tài)袋構(gòu)建的柔性邊坡在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、施工簡便、美化環(huán)
境、節(jié)能環(huán)保等方面占據(jù)優(yōu)勢，符合當(dāng)今環(huán)境保護(hù)和可持
續(xù)發(fā)展的潮流，越來越受到人們的重視。
1生態(tài)袋邊坡防護(hù)系統(tǒng)
生態(tài)袋邊坡防護(hù)系統(tǒng)是在生態(tài)袋中裝入植生土，把生
態(tài)袋、聯(lián)結(jié)扣、錨桿、加筋格柵等構(gòu)件按照一定規(guī)則相互
聯(lián)接組成穩(wěn)定的軟體邊坡，既可以穩(wěn)定邊坡，又可以讓植
物快速生長。生態(tài)袋護(hù)坡系統(tǒng)的根植土厚度達(dá)0．3 m以上，
完全符合園林規(guī)范要求植被土層的厚度，可以為各種草本
和木本植物提供良性生長的土壤環(huán)境。
(1)生態(tài)袋由聚乙烯(PP)合成材料制成，具有高強(qiáng)
度、抗老化、抗紫外線、耐酸堿、無毒不降解等特點(diǎn)，使
用壽命70年以上，具有100％回收率。生態(tài)袋具有透水不
透土的過濾功能，既能防止填充物(土壤和營養(yǎng)成分混合
物)的流失，又能實(shí)現(xiàn)水分在土壤中正常交流。
(2)聯(lián)結(jié)扣把無數(shù)個(gè)生態(tài)填充袋聯(lián)接在一起，形成穩(wěn)
定的三角內(nèi)摩擦緊密內(nèi)鎖結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)的倒鉤棘爪最大
限度地將生態(tài)袋緊密相連，其網(wǎng)孔狀結(jié)構(gòu)的雙向通道凹槽
和垂直孔洞組合成相互交錯(cuò)的非流線型凸肋，加大了聯(lián)結(jié)
扣表面與生態(tài)袋之間的摩擦力，倒鉤棘爪始終與袋體保持
垂直緊貼，充分發(fā)揮其柔性結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，它不僅具有
很高的強(qiáng)度，同時(shí)還具有排水功能和很好的柔韌度，對構(gòu)
件穩(wěn)固的邊坡起到了重要作用。
(3)扎口帶，扎口帶是一種自鎖式黑色帶，具有抗紫
外線及抗拉性強(qiáng)的特點(diǎn)，對保證工程安全穩(wěn)定起到不容忽
視的作用。
(4)加筋格柵在構(gòu)造較陡的回填土邊坡時(shí)，聯(lián)結(jié)扣把
加筋格柵和生態(tài)袋進(jìn)行聯(lián)接，同時(shí)對外露袋體墻面進(jìn)行分
層反包，對工程的堅(jiān)固和穩(wěn)定起到重要作用。
2生態(tài)袋邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)
目前，對于生態(tài)袋擋土墻結(jié)構(gòu)型式的分析方法，常采
用美國混凝土砌體協(xié)會(National Concrete．Masonry Associa—
tion，NCMA)所提供的疊塊式擋土墻設(shè)計(jì)手冊(Design Manu．
al for Segmental Retaining Wails)進(jìn)行傳統(tǒng)式與加筋式疊塊擋
土墻的穩(wěn)定分析。對于生態(tài)袋護(hù)坡結(jié)構(gòu)型式的分析可參照
水利工程中堆石壩土斜墻及保護(hù)層穩(wěn)定分析方法，根據(jù)文
獻(xiàn)[1]計(jì)算方法，土斜墻及保護(hù)層的極限平衡方程式為：
[w：sin(咖3一』B)+C2cos63]+[形l sin(咖I-0)+clcos61] 竺≥拿{害掣+[職。in(咖，一y)+c3。。。也] COS(咖1+咖2—0—6I)?！薄?”5
川～”～”。
掣拿?4二生嬰：0
COS(咖4+也一y一晚)
式中，艿l、6：、扎0镅均為未知數(shù)，計(jì)算時(shí)先假定，為簡化
計(jì)算，通常令占。=艿2。再假定某一安全系數(shù)F值，然后取C；= 連里,tant6i：掣，式中(G)、(咖i)分別為斜墻及保護(hù)層』’ 』’
的實(shí)際凝聚力和內(nèi)摩擦角。將假定的蠡、島、扎口夠及首次求
得的Ci、也代入式中看是否滿足方程，不滿足重新假定6。、
如、兒口餌，直到最終求的F商。值。式中形。、耽、職分別為三段
滑塊的重量，C。=ci丘，t為三段滑塊底部滑動面長度。穩(wěn)定計(jì)
算簡圖詳見圖1。
對于生態(tài)袋C、小的取值，需通過試驗(yàn)研究分析得出，
文獻(xiàn)[2]進(jìn)行了大型直剪試驗(yàn)研究，得到了填充砂土的生
態(tài)袋c(diǎn)、書見表1。
根據(jù)文獻(xiàn)[1]穩(wěn)定安全系數(shù)F正常情況下采用1．30
～1-50，非正常情況采用1．20，地震時(shí)采用1．0。
表1 生態(tài)袋材料參數(shù)
生態(tài)袋
組別由(0) C(kPa)
擊(O) C(kPa) 填土尺寸
材質(zhì)平均值平均值(m)
厚針織
A 21．O 2．67
B 20．9 3．06 21．2 2．90 0．5×0．3×0．2
無紡布
C 21．8 2．97
薄針織
A 35．1 O
B 31．0 4．75 32．3 2．73 O．5×0．3×0．2
無紡布
C 30．8 3．43
平織PE
A 22．9 3．76
B 16．O 6．97 18．7 5．67 O．85 x0．45×0．2
塑料布
C 17．2 6．28
A 47．2 1．6l
平紡麻布B 46．1 1．35 45．8 1．00 O．85×0．55 X0．2
C 44．7 O
厚針織無紡
A 19．9 13．54 19．9 13．54 O．5×O．3×0．2
布+聯(lián)結(jié)扣
薄針織無紡
A 39．4 O 39．4 0 O．5×0．3×O．2
布+聯(lián)結(jié)扣
萬方數(shù)據(jù)
土釘墻及保護(hù)層穩(wěn)定計(jì)算圖(a)剖面圖
圖1
3生態(tài)袋邊坡防護(hù)施工工藝
成，錨人深度不小于1 m。
3．5綠化與養(yǎng)護(hù)
考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，植被的選用盡量采用當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)
土植物物種，可選用一種或多種植被方式，選擇易成活，
少養(yǎng)護(hù)和不宜退化的物種，同時(shí)盡量選擇喬、灌、花、草
的立體植被型式，以保證形成一種長期綠化效果。噴播適
用于大面積的綠化作業(yè)，施工迅速，植被種子選擇范圍廣、
適應(yīng)旱地等各種環(huán)境要求，成本相對較低，是草本和灌木
最常見的播種方式，適宜各種坡比，但不適宜水位變動部
位和暴雨天氣。插播適用于喬、灌、花類植物，使植物層
次豐富，也可構(gòu)筑各色圖案。
。士：蘭競霎邊坡鑒簍工霎竺工簡便、勞動強(qiáng)度低且易于實(shí)4生態(tài)袋邊坡防護(hù)施工中應(yīng)注意的問題
現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化施7-，如圖2所示。。一”、一一一’”“～一??～?一一
(a)立面圖
聯(lián)結(jié)扣
(b)平面圖
圖2
3．1坡面處理與基礎(chǔ)開挖
使用生態(tài)袋治理的邊坡，坡度不宜大于500，首先需要
對坡面進(jìn)行修整，削去表面浮土，夯實(shí)坡面，具體可采用
挖掘機(jī)爪斗背面拍夯的方法，夯實(shí)后削至設(shè)計(jì)坡度。生態(tài)
袋基礎(chǔ)埋深不應(yīng)小于0．5 m，建基面必須足夠密實(shí)，壓實(shí)度
不應(yīng)小于85％。
3．2生態(tài)袋封裝
一般在現(xiàn)場裝填，以減少運(yùn)輸費(fèi)用?；A(chǔ)層裝入礫石
或碎石，級配2—5 cm；非基礎(chǔ)層裝入植生土，植生土中粗
砂與土的比例約為3：7，并加人保水劑、肥料，每立方植生
土中摻入保水劑50 g左右，蘑菇肥或其他肥料20蠔左右。
以上摻合物需拌合均勻，裝袋封口必須確保填滿，封口結(jié)
實(shí)牢固，不破不漏。
3．3生態(tài)袋堆疊與務(wù)實(shí)
采用品字形堆疊方式，底部基礎(chǔ)第一層與坡頂封頂層
采用丁袋堆放，其余均采用順袋堆放。疊層時(shí)將聯(lián)結(jié)扣放
在本層兩個(gè)袋子之間，靠近內(nèi)邊緣1／3的位置，抹上膠粘
劑再堆疊上一層，本層袋與袋及坡面之間的空隙，采用1：
2—3的碎石土填滿，以防止出現(xiàn)孔洞。堆疊完成搖晃上層
以便聯(lián)結(jié)扣每個(gè)棘爪可以穿透袋子的中部，再用小型打夯
機(jī)夯實(shí)以達(dá)到袋子相互自錟的目的，從而確保聯(lián)結(jié)扣與生
態(tài)袋之間的良好接觸。
3．4封頂
封頂層下方應(yīng)平鋪防水薄膜，防止雨水下滲，膜厚應(yīng)
大于0．2 film，寬度不宜小于1．2 m。封頂層應(yīng)丁袋堆放，
以提供一個(gè)可靠的頂部，用土把頂層完全覆蓋，并施打錨
桿錨入原土層，錨桿間距隔袋布置，通常采用(p16鋼筋制
(1)生態(tài)袋灌裝時(shí)應(yīng)裝到生態(tài)袋的標(biāo)志處，保證每個(gè)
袋子灌裝量均勻，重量一致；植生土中各摻合物應(yīng)拌合均
勻，應(yīng)選用中粗砂，土一般采用原狀土，不得采用腐殖土、
淤泥質(zhì)土與雜填土。
(2)袋體安裝時(shí)應(yīng)配備整形工具，如平板木夯、鐵夯
或圓木夯，整形工具必須具有一定的重量，以確保整形效
果。每個(gè)作業(yè)點(diǎn)要落實(shí)好固定的整形人員，對坡面、頂面、
聯(lián)接側(cè)面進(jìn)行整形，做到坡面平順，頂面平整，側(cè)面咬合
緊密，確保生態(tài)袋堆疊質(zhì)量和外觀質(zhì)量。
(3)安裝聯(lián)結(jié)扣時(shí)應(yīng)先用小圓木夯擊聯(lián)結(jié)扣，使棘爪
完全壓入下層生態(tài)袋中，堆疊完上層生態(tài)袋時(shí)再人工踩實(shí)，
已確保棘爪完全壓入上下兩層生態(tài)袋中。
(4)生態(tài)袋每鋪一層均須夯實(shí)，應(yīng)采用機(jī)械夯實(shí)，壓
實(shí)度應(yīng)大于70％。生態(tài)袋每堆疊2 m高應(yīng)澆水一次，待其
完全沉降后再進(jìn)行下道工序。
(5)生態(tài)袋護(hù)坡坡腳應(yīng)設(shè)置排水涵管或排水溝，以確
保坡腳積水能夠及時(shí)順利排出，保證護(hù)坡穩(wěn)定。
(6)植被應(yīng)做好后期的養(yǎng)護(hù)工作，出苗15 d后，為促
進(jìn)植被生長，應(yīng)施氮肥(5∥m2)一次，再過10 d施復(fù)合肥
(15 g／m2)一次，并根據(jù)氣候情況適當(dāng)澆水，以達(dá)到良好的
綠化效果。
5工程應(yīng)用實(shí)例
南京湯山國際現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園是南京國資現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投資發(fā)
展有限公司投資建設(shè)的現(xiàn)代都市型高科技農(nóng)業(yè)園。因工程
建設(shè)取土開挖，造成取土區(qū)土丘土體裸露，局部坍塌，水
土流失嚴(yán)重。土丘丘頂及另一側(cè)為農(nóng)業(yè)園生態(tài)桃林區(qū)域，
建設(shè)單位要求該土丘護(hù)坡防護(hù)不得影響和破壞桃林，且符
合農(nóng)業(yè)園總體規(guī)劃的景觀要求。根據(jù)現(xiàn)場踏勘，結(jié)合附近
建筑物地勘資料顯示，裸露土層為粉質(zhì)粘土，灰黃色～黃
褐色，夾粘土，切面較光滑，韌性中等，千強(qiáng)度中等，孔
隙比0．734，壓縮模量6．29 MPa，凝聚力14．8 kPa，內(nèi)摩擦
角13．5。，承載力基本容許值100 kPa。
本工程設(shè)計(jì)采用生態(tài)袋護(hù)坡治理方案，生態(tài)袋選用東
莞金字塔綠色科技有限公司的產(chǎn)品，規(guī)格：長×寬(0．81×
0．43)mm，裝土后夯平標(biāo)準(zhǔn)尺寸：長×寬×高(0．63—0．
65)×(0．33—0．36)×(0．14一O．16)m，重約54 kg；透水
性能：瞬間透水；耐久性能：紫外輻射500 h后，抗紫外線
強(qiáng)度保持率I>70％。
(下轉(zhuǎn)第90頁)
萬方數(shù)據(jù)
與邊坡穩(wěn)定的相互關(guān)系分析，
素有三種：
導(dǎo)致此次滑坡發(fā)生的主要因表2 各剖面坡體推力計(jì)算匯總表
(1)人為因素。前期施工土方單位對坡腳進(jìn)行了切坡，
導(dǎo)致邊坡巖體應(yīng)力狀態(tài)的變動，破壞了邊坡應(yīng)力平衡狀態(tài)，
使抗滑力小于下滑力而產(chǎn)生滑動。
(2)水體因素。該邊坡水體來源主要為雨水下滲及上
部農(nóng)家樂生活用水。雨水沿地表下滲，滲入泥巖層使巖石
軟化；另一方面形成的水壓力增大了邊坡的下滑力，而同
時(shí)邊坡的抗滑力減小，使得邊坡平衡被打破，導(dǎo)致滑坡產(chǎn)
生。
(3)地質(zhì)因素。場區(qū)地層上部強(qiáng)風(fēng)化泥巖層較厚，風(fēng)
化裂隙發(fā)育，巖體破碎，而下部中風(fēng)化泥巖巖體較完整，
巖層比較平緩，傾向210—266。，傾角9。左右，基本與坡向
一致，巖層傾角小于坡角，其組合不利。
3．3滑坡的穩(wěn)定性分析
從該工程場地地形、地貌條件和坡體巖土結(jié)構(gòu)等與邊
坡穩(wěn)定的相互關(guān)系來看，該邊坡在結(jié)構(gòu)上屬巖質(zhì)邊坡，邊
坡高度約11．00 nl，破壞后果嚴(yán)重，因此，可判定該邊坡安
全等級為二級。選取l一1’、2_2’、3—3’剖面(見圖1)
作為穩(wěn)定性驗(yàn)算剖面。經(jīng)對三個(gè)剖面的反算結(jié)果C=4kPa、
中=9。，按工程地質(zhì)剖面圖中的“滑動面”，利用“折線
形”邊坡穩(wěn)定性計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算，其安全系數(shù)Fs值如表
l所示。
表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表
嘉計(jì)算≯參＼數(shù)—＼＼嬰 l一1’ 2—-2’ 3—-3
C=4kPa．中=9。0．988 0．967 0．97l
l—l剖面2_2剖面3—3剖面
剩余下滑力剩余下滑力剩余下滑力
土條號土條號土條號
(kN／m) (kN／m) (kN／m)
① 28．692 ① 1．640 ① 21．629
② 85．2ll ② 7．591 ② 56．957
③ 152．625 ③ 26．416 ③ 97．154
④ 191．828 ④ 56．221 ④ 102．745
⑤ 196．083 ⑤ 114．342 ⑤ 114．097
⑥ 188．699 ⑥ 183．133 ⑥ 115．287
⑦ 167．235 ⑦ 221．960
⑧ 216．942
⑨ 203．135
3．4滑坡治理建議
(1)為防止地表水侵入坡體應(yīng)作好坡面和坡體的排水
措施，建立場區(qū)周邊及場地內(nèi)部的良好的截水排水體系，
并封閉滑坡體上的裂縫。
(2)在邊坡平臺處設(shè)置抗滑樁，且應(yīng)選擇機(jī)械成孔
(旋挖樁)。
(3)滑坡治理過程及完成后應(yīng)加強(qiáng)變形監(jiān)測工作，設(shè)
專人進(jìn)行監(jiān)督及巡視工作。
4結(jié)論與建議
(1)該滑坡主要系人為切方產(chǎn)生的淺層巖質(zhì)順層滑坡，
目前處于滑動階段，對在建項(xiàng)目及坡頂住戶存在安全危害。
(2)建議滑坡治理應(yīng)作專項(xiàng)巖土工程設(shè)計(jì)，建議設(shè)置
抗滑樁(旋挖樁)，樁端嵌入中風(fēng)化泥巖層一定深度。
[ID：7629]
由表l可知，在C=4kPa、①=9。的條件下，坡體處于
變形狀態(tài)，與實(shí)際情況相吻合。采用傳遞系數(shù)法進(jìn)行滑坡參考文獻(xiàn)：
推力計(jì)算，滑坡現(xiàn)狀滑坡安全系數(shù)按1．20考慮，計(jì)算各剖[1]徐邦棟．滑坡的分析與防治[M]．北京：中國鐵道出版社，2001
面剩余下滑力結(jié)果見表2。[2]王恭先．滑坡學(xué)與滑坡防治技術(shù)[M]．北京：中國鐵道出版社
2004．
(上接第88頁)
原坡面清除浮土后夯實(shí)，坍塌部位全部清除，回填好
土夯實(shí)，統(tǒng)一削坡至1：l，生態(tài)袋灌填土采用削坡土，以減
少土方外運(yùn)量。因工程量較小，草籽播種方法采用抹種法，
成活率高且分布均勻。本工程施工過程見圖3。該工程已竣
工，采用生態(tài)袋防護(hù)邊坡施工簡便、迅速，柔性護(hù)坡結(jié)構(gòu)
線條優(yōu)美，植被生長良好，達(dá)到預(yù)期效果。
(a)施工前
6結(jié)語
(b)施工中(c)綠化中
圖3
生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)廣泛應(yīng)用于水利、公路、鐵路、航道、
采礦等巖土邊坡生態(tài)防護(hù)工程，在水土保持與環(huán)境建設(shè)領(lǐng)
域具有廣闊的應(yīng)用前景，其生態(tài)性、快速性、整體性、環(huán)
保性的特點(diǎn)，改變過去單一硬性護(hù)坡導(dǎo)致景觀不佳，生態(tài)
功能退化的弊端，實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)和環(huán)境保護(hù)的完美結(jié)合。
該技術(shù)在北美已運(yùn)作多年，被引進(jìn)后經(jīng)再度研究，在北京、
天津、廣東、內(nèi)蒙古等16個(gè)地區(qū)推廣應(yīng)用。在不遠(yuǎn)的將
來，隨著不斷的研究和應(yīng)用實(shí)踐，該技術(shù)必將被更多的人
所認(rèn)知，并不斷擴(kuò)大其工程應(yīng)用范圍。
[ID：7625]
參考文獻(xiàn)：
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