生态修复中支挡工程的方案选择和应用

生态修复的理念是将自然生态系统还原为原生态系统，同时保持其完整性、连续性、功能及自我修复能力。生态修复的原则是"以人为本"，即强调人类在自然修复中的主导作用，促进人类与自然和谐共处。生态修复工程中的支挡工程应满足水土保持、防洪抗旱、防风消浪和景观协调等要求。支挡工程应从设计方案上进行优化，使其满足生态保护和可持续发展的需要。

目前常用的支挡工程有：土钉墙、锚杆支护、浆砌石护坡、混凝土挡墙和土工格栅等，每种支挡工程都有其各自的优缺点，应根据具体情况选择最优方案，从而实现生态系统的自我修复。

1.支挡工程的形式

生态修复中的支挡工程主要包括边坡防护、挡土墙、挡墙、护坡、护岸和护道等。在生态修复中，应根据环境条件、工程特点及建设要求，综合考虑多种因素，选择合适的支挡工程形式。

边坡防护一般采用土钉墙，这种支护形式是利用一定数量的土钉将土体与坡面连接在一起，以达到稳定土体的目的。土钉墙施工简单，适应性强，在滑坡、崩塌等不良地质条件下均可采用。其适用于滑坡、崩塌、不均匀沉降等不良地质条件下的边坡防护。

挡墙是用来承受外力作用的一种构筑物，它通常由底板、墙身和连接件三部分组成。挡墙常用的形式有重力式挡墙、悬臂式挡墙和混合式挡墙等。重力式挡墙具有占地面积小，施工方便等优点；悬臂式挡墙结构简单，受力明确，但结构尺寸较大，适用于地基承载力较高或土质较好的地区；混合式挡墙可利用不同材料的特性相互搭配以增强其稳定性。

护坡是在边坡上设置一定高度的阻水构件，防止坡面水流下渗。常用的护坡形式有干砌石护坡、浆砌石护坡和混凝土护坡等。干砌石护坡稳定性较差，当需要加强稳定时，可采用浆砌石护坡稳定性较好，但需要对其进行表面处理和排水设施的设计；混凝土护坡抗冲刷能力较差，且需要对其进行表面处理和排水设施的设计。

护道是为了保护边坡和道路而设置的构筑物。护道可以采用挡墙、挡土墙和护道相结合的形式。护道具有占地面积小、施工方便、保护环境等优点。

2.边坡防护

边坡防护主要包括坡面防护、截水防护、排水防护和绿化防护等。

坡面防护是防止水流对边坡冲刷，保持边坡稳定的主要措施。常用的有水平截水沟、竖向排水沟和水平防渗沟等。在进行边坡防护时，应注意排水问题，将雨水排除，避免在边坡坡脚产生积水。设置截水沟可以将坡脚积水引出，减少雨水对边坡的冲刷。坡面防护应注意坡面植被的保护。在植被较少、土质较差的边坡坡脚，应种植根系发达的乔木、灌木和草本植物。植物根系可以固土护坡，避免水流对边坡的冲刷，并能起到一定的美化环境的作用。

截水防护是将基坑内积水引至基坑外或沟道内，以防止基坑积水对边坡稳定性产生不利影响的一种防护措施。边坡上设置截水沟或排水沟可以将地下水引至坑外或沟道内，防止地下水对边坡造成不利影响。在排水沟中设置反滤层后，可起到防渗作用，同时还可防止雨季时由于雨水过多而产生地表径流导致边坡失稳。

排水防护是利用人工措施或机械设备排除雨水或地下水的一种边坡防护措施。在土质较好的边坡上可以采用斜坡式排水设施或重力式排水设施；在土质较差的边坡上可以采用坡面排水设施或明沟排水设施；在有多处渗漏水的边坡上可以采用钻孔降水、真空降水和注浆等技术措施来进行降水处理。

3.挡土墙

挡土墙是指为了限制土体不发生滑移、倾覆或产生其他破坏而设置的墙体。挡土墙可以用于抵抗土压力，减少开挖深度，保证路基的稳定性。在生态修复中，挡土墙主要用于边坡防护和护坡，也可用于路堑或路堤的填筑。挡土墙可以由钢筋混凝土结构、砌体结构和钢筋混凝土加筋结构构成。钢筋混凝土结构挡土墙具有抗渗性能好，耐久性强，施工方便等优点；砌体结构挡土墙具有抗冲刷能力强，施工方便，经济合理等优点；钢筋混凝土加筋结构挡土墙具有抗变形能力强、整体性好、耐久性好和造价低等优点。在生态修复中，根据工程特点和周围环境条件综合考虑，一般优先选择钢筋混凝土加筋结构挡土墙。

（1）钢筋混凝土加筋结构挡土墙

钢筋混凝土加筋结构挡土墙是指由钢筋混凝土材料（包括钢筋和混凝土）制成的挡土墙，可分为板式和箱式两种形式。钢筋混凝土板式挡土墙的面板与墙面采用预应力锚杆连接，面板与锚杆间设置抗拉强度很大的双向钢筋，面板与锚杆之间设置竖向钢筋。箱式挡土墙面板和墙面通过竖向钢筋连接，面板与墙面间设置抗拉强度很大的双向钢筋。另外，为了提高挡土墙的整体稳定性和防止地基沉陷，应采用轻型加筋土结构。轻型加筋土结构适用于地质条件较好的路堑或路堤。加筋结构挡土墙面板厚度可采用8~10cm。

（2）浆砌片石挡土墙

浆砌片石挡土墙是由砌体、护坡、挡墙基础组成的挡墙结构。浆砌片石挡土墙在生态修复中一般用在护坡和挡墙的基础部分。浆砌片石挡土墙主要由墙身和基础两部分组成。其中，墙体的主体为片石砌筑而成，墙面主要用砂浆砌筑，砖缝内用砂浆填实，墙体的稳定性和耐久性主要由砂浆强度决定。基础部分为石砌或土基，可采用钢筋混凝土、浆砌片石或浆砌块石等形式。挡土墙的施工主要包括基底处理、砌体施工和填料施工。

在生态修复中，浆砌片石挡土墙作为护坡和挡墙的基础部分，其稳定性和耐久性主要由砂浆强度决定。因此，在选择浆砌片石挡土墙时，应注意其强度和耐久性，一般优先选用强度高、耐久性好的片石。

4.护坡

生态修复中的护坡可以分为两类，一类是干砌石护坡，另一类是浆砌石护坡。干砌石护坡一般采用块石或碎石垫层，这种护坡方式稳定性较好，但抗冲刷能力较差；浆砌石护坡一般采用粘土、砂浆或混凝土垫层，这种护坡方式具有较好的抗冲刷能力。浆砌石护坡施工简单、施工方便，但抗冲刷能力较差；干砌石护坡稳定性较好，但抗冲刷能力较差。

生态修复中的浆砌石护坡稳定性较好，但抗冲刷能力较差，且需对其进行表面处理和排水设施的设计。干砌块石护坡和浆砌石护坡比较常用，其主要优点是施工方便、施工质量容易控制、成本低等。干砌块石护坡岩层面稳定性好，但块石之间的缝隙容易渗水；浆砌石护坡岩层面稳定性差，但能够较好的抵抗水流的冲刷；干砌块石护坡岩层面易受水的浸泡和冲刷。生态修复中的混凝土护坡稳定性好、抗冲刷能力强且造价低。混凝土护坡施工简单、成本低、抗冲刷能力强，但抗侵蚀能力较差；干砌块石护坡岩层面稳定性差且易受水的浸泡和冲刷。因此在生态修复中应根据工程实际情况选择合适的护坡方式。生态修复中的生态混凝土护坡坡面一般采用干砌块石垫层或粘土垫层。干砌块石垫层具有一定的透水性，能够有效地减少水分的渗透和侵蚀；粘土垫层具有一定的抗冲性，能够有效地抵抗水流和水流对其的冲击。生态混凝土护坡面具有良好的抗侵蚀能力和耐冲刷能力，且对周围环境影响较小。干砌块石垫层抗冲刷能力强、稳定性好且成本低、施工简单、施工方便、可多次重复利用；干砌块石垫层抗侵蚀能力较差、稳定性差且造价高。

5.护道

护道是为保护边坡和道路而设置的构筑物，具有占地面积小、施工方便、保护环境等优点，主要适用于坡面较宽的地段和道路两侧边坡不太稳定的地段。护道由基础、挡墙、挡土墙和护道组成。护道基础可采用碎石、混凝土或浆砌石，也可采用其他地基，但应满足以下要求：①护道基础应能防止地下水进入边坡内，并能保证边坡的稳定；②护道基础应位于坡面较稳定的一侧，当护道处有不均匀沉降时，应对基础进行加固处理；③护道基础宜布置在坡面稳定的一侧，且基础埋深不宜小于1m；④挡土墙宜设置在护道两侧或坡面较稳定的一侧；⑤挡土墙的高度应大于护道高度，并应根据边坡稳定性选择挡土墙类型。

6.挡墙

挡墙一般由墙身、地基和连接件三部分组成，其主要作用是承受外部荷载，稳定边坡。挡墙的设计主要根据工程地质条件、当地气候条件、环境保护要求、经济要求、施工条件等因素综合确定。重力式挡墙又可分为悬臂式挡墙和扶壁式挡墙两种形式，其中悬臂式挡墙是指挡土墙的一部分与地基结合，在墙身的底部设置扶壁式挡土墙；扶壁式挡墙是指挡土墙墙趾与地基结合，在墙趾与地基间设置扶壁式挡土墙。当地基承载力较高或对墙体的稳定性要求较高时，可采用悬臂式挡土墙；悬臂式挡墙是指在墙身底部设置扶壁式挡土墙，然后在扶壁体上设置悬臂挡土墙。混合式挡墙是指利用不同材料的特性相互搭配来增强其稳定性。当采用重力式挡墙时，可将基础埋于地基中；当采用悬臂式挡柱时，可将基础埋于墙体中；当采用混合设计时，则可以同时采用两种或两种以上不同特性的材料来增强其稳定性。混合式挡柱适用于地基承载力较高或对墙体稳定性要求较高的情况。

PART.6

7.护岸

护岸是指在河（渠）岸边设置的挡水、挡土建筑物。常见的护岸形式有土堤、重力式堤防、砌石堤防、浆砌石堤防和混凝土堤防等。其具有保护河岸、防止水土流失等作用，但通常只在天然河流的河床部位采用。生态修复中，护岸的型式应根据地形条件和河道功能要求来确定。对于护岸长度较长的河段，可以采用挡墙加桩的型式；对于护岸长度较短的河段，可采用挡土墙加桩的型式。对于护岸长度较短，且河床稳定性较差的河段，可采用干砌石或浆砌石护岸；对于护岸长度较长，且河床稳定性较好的河段，可采用干砌石护岸。对于护岸长度较短或河床稳定性较好的河段，可采用浆砌石护岸或混凝土护岸。当采用浆砌石或混凝土护岸时，需要对其进行表面处理和排水设施的设计。

生态修复中，可根据生态建设要求，将护坡、护道、挡土墙和挡墙相结合使用，以提高防护效果和利用资源。挡土墙常用于河岸陡峭地段的防护；挡土墙常用于河道沿岸植被区防护；生态修复中的挡墙主要用于保护河岸或防止水土流失。

8.生态护坡技术

生态护坡技术是将植被、土壤等人工材料通过植物、土壤和微生物的联合作用，将坡面固定，从而实现水土保持和景观美化的一种生态护坡技术。该技术具有抗冲刷能力强、植物生长快、景观协调美观、结构稳定等特点，近年来应用越来越广泛。生态护坡技术按结构形式分为：砌块石砌体型生态护坡，种植土型生态护坡，客土覆盖型生态护坡，边坡绿化型生态护坡等。生态护坡技术有以下优点：1、能较好地保持坡面形态，改善坡面土壤的排水条件和边坡的稳定性；2、能调节和改善坡面小气候，提高大气湿度；3、能使坡面保持水土，防止土壤侵蚀；4、能使边坡表面植草，增加植被的覆盖度和土壤孔隙率，提高土壤的蓄水保土能力；5、能防止或减轻由于水土流失造成的水体污染；6、能改善边坡的生态环境。干砌石砌体生态护坡技术主要适用于土质边坡坡面和岩质边坡的坡面防护，在边坡高度不超过25m时效果较好。绿化型生态护坡技术主要适用于坡面坡度小于1:1.2的土类边坡坡面防护和岩质边坡防护。客土覆盖型生态护坡技术适用于土质边坡坡面及岩质边坡顶、边、底等位置，能有效地防止坡面水土流失和防止边坡风化。。

（1）干砌石砌体生态护坡

干砌石砌体生态护坡是将石头、植物和土壤等人工材料通过一定的方式与护坡技术相结合，在边坡坡面形成具有一定形状、大小、质地稳定的石砌结构，并与植物、土壤等生态材料相结合，形成具有生态功能的护坡结构。干砌石砌体生态护坡主要由石砌块或块石砌体、草籽、肥料及种植土组成。干砌石砌体在边坡高度不超过25m时，采用一层或两层干砌石；在边坡高度不超过25m时，采用一层干砌石和一层草籽相结合的形式；在边坡坡面高度超过25m时，采用两层干砌石或一层干砌石+两层草籽相结合的形式。干砌石砌体生态护坡的优点是：a、施工工艺简单，工程造价低；b、施工时不需太多人力，一般1~2人就可以完成。干砌石砌体生态护坡施工工艺简单，工程造价低，一般适用于交通不便、地形较复杂的边坡防护。干砌石砌体生态护坡在实际应用中，干砌石砌体存在的主要问题有：a、干砌石砌体的抗剪强度和抗拉强度较低，当荷载作用时会产生一定的变形；b、干砌石砌体结构松散，稳定性差，施工时对施工工艺要求较高；c、干砌石砌体干缩和湿胀性对边坡稳定性有不利影响；d、干砌石砌体生态护坡的高度较高，不利于绿化；e、干砌石砌体干缩和湿胀性会影响植物的生长；f、干缩和湿胀性对边坡稳定性有不利影响。

（2）种植土型生态护坡

种植土型生态护坡是在坡面上种植一定密度的植被，其基本原理是采用多孔材料，如塑料膜、草皮、土工织物、石屑等覆盖于坡面上，为植物提供水分、营养、温度等条件，使其自然生长。通过这些植物的根系将土壤固定于坡面之上，同时在植被与土体之间形成一定厚度的人工层，有效地防止水土流失和防止风化。植物种植型生态护坡的优点是：a、边坡稳定，抗冲刷能力强；b、植物生长快，对边坡有一定的绿化美化作用；c、能有效地防止水土流失和防止风化。该技术的缺点是：a、施工难度大，技术要求高；b、对边坡坡度和坡面土体有一定要求；c、植物生长条件与土壤条件之间存在矛盾。植物种植型生态护坡适用于坡度较大或坡面土质较差的土类边坡坡面防护。

（3）客土覆盖型生态护坡

客土覆盖型生态护坡是将土壤、植物种子、肥料、肥料等掺配成的土料或与保水材料掺配后，加铺到坡面上，以达到防止水土流失的一种生态护坡技术。在这种生态护坡技术中，主要材料为客土，另外还包括保水材料和肥料等。客土是一种由人工混拌后，可以直接用于坡面上的土料，可分为“干客土”和“湿客土”两种类型。1、干客土：经过预处理的碎石或卵石等，根据所处位置的不同，可直接用于坡面上。2、湿客土：通过人工方法将一些土壤或肥料与土料一起拌合后，制成可以直接用于坡面上的土料。对于土质边坡及岩质边坡，其客土比例可为5~15 （重量比）。通常，当土质边坡高度小于20m时，采用干客土；当土质边坡高度大于20m时，可采用湿客土。客土覆盖型生态护坡技术施工工艺简单，施工效率高；可以实现边坡坡面的永久防护和永久性绿化；不仅可以防止水土流失，还可以保持和改善土壤的理化性能，提高植被成活率和促进植被生长；既能保持良好的地表景观效果，又能有效地防止水土流失和防止边坡风化。在设计上要充分考虑坡面坡度、土壤性状、排水条件等因素。具体应根据当地的气候条件、地形地貌、边坡高度等因素选择合适的植物种类和数量。当边坡坡度大于1:1.2时，应选用干覆盖型生态护坡技术。

（4）植物网垫生态护坡

植物网垫生态护坡技术是通过在边坡表面铺设一定厚度的植物网垫，使其具有良好的排水功能，从而保护边坡土壤的稳定性。植物网垫生态护坡技术与传统浆砌石挡墙技术相比，具有以下优点：a、施工简单、快速，工期短；b、稳定性强，适用于各种土质边坡、岩质边坡坡面和湿陷性黄土地区；c、适用于任何坡度的边坡，且对边坡高度无限制；d、生态效果好，植物生长良好，能改善土壤理化性质；e、环保效果好，不破坏环境，无公害。植物网垫生态护坡技术主要分为两种类型：一种是在边坡表面铺设一层植物网垫，再在网垫上覆盖种植土的结构型生态护坡技术。该技术中，种植土由客土和草籽混合而成。客土是通过机械方法将天然土壤粉碎、筛分并按一定比例掺入土壤改良剂制成的均匀粉状土壤。草籽是由人工播种并覆盖在客土上的多年生草本植物。草籽具有生长速度快、耐践踏、根系发达等特点。该技术中，客土和草籽混合均匀，且能在边坡上均匀分布。

（5）水泥土植生墙生态护坡

水泥土植生墙生态护坡技术是以水泥土为基材，通过混配、搅拌、加水、成型、养护等工艺制作而成的一种新型护坡结构，它将传统的砌石护坡技术与现代生态理念相结合，是一种生态、环保、节能型的新型护坡技术。水泥土植生墙生态护坡技术是利用植生墙这种结构，在坡面上种植植物，使植物根系固定在坡面上，对边坡起到加固作用，同时还起到美化环境的作用。a、可以根据不同的环境条件和要求设计各种形状、规格的植生墙；b、采用混配和搅拌工艺制作而成，便于施工，强度高；c、具有较强的抗侵蚀能力和抗冲刷能力；d、施工速度快，工期短，且施工方便。该技术在高速公路、铁路等路基边坡防护中应用较多，能够有效防止边坡的水土流失和风化。但在一些环境较恶劣的地区（如高边坡）或土壤不适合种植植物的地区（如土质边坡），水泥土植生墙生态护坡技术的效果就不明显了。

（6）绿化种植土复合防护坡面

绿化种植土复合防护坡面是在坡面上通过机械、人工等方法种植植物，从而达到保护坡面的目的。该技术是利用植被和土壤的联合作用来实现对边坡的防护，主要应用于坡高小于15m、坡度大于1:1.2的土类边坡坡面和岩质边坡的坡面防护。绿化种植土复合防护坡面适用于坡度较缓，或人工防护措施难以奏效，或对环境景观要求较高的边坡防护工程。其优点是：a、边坡稳定性好，能有效防止滑坡、崩塌等地质灾害的发生。b、植物根系对边坡稳定具有良好的加固作用，特别是对土质边坡、岩质边坡，植物根系通过土壤固结作用而提高边坡的稳定性。c、能有效地防止水蚀和风蚀。d、能改善边坡表面形态，增加边坡土壤的排水条件和排水能力。

（7）喷混植生砖复合防护坡面

喷混植生砖是由一定规格的多孔陶瓷颗粒、有机质和土壤混合料以及植物种子、保水剂、肥料等材料，在专用设备的作用下，经均匀喷撒在坡面上，依靠喷混材料对坡面的冲刷作用和植物根系的生长作用，将其固定在坡面上，从而形成一种既具有良好的透水透气性，又能为植物生长提供良好环境的复合护坡技术。a、降低坡面径流速度、减少土壤侵蚀，可以有效地防止水土流失和减轻由于水土流失造成的水体污染。b、喷混植生砖复合防护坡面有利于植物根系生长，可以提高边坡的稳定性。c、喷混植生砖复合防护坡面具有良好的生态效果，可以有效地改善边坡小气候环境和美化环境。d、喷混植生砖复合防护坡面施工速度快，施工方便，可加快施工进度。d、喷混植生砖复合防护坡面可节省边坡加固费用，节约工程造价。e、喷混植生砖复合防护坡面具有一定的自净能力。f、喷混植生砖复合防护坡面可以避免植被遭受雨水冲刷而造成水土流失。g、喷混植生砖复合防护坡面具有较好的抗冲刷能力和良好的土壤透气性，有利于植物根系生长。

工程应用

工程实例：某高速公路生态修复项目，在设计中采用了浆砌石护坡、土钉墙和混凝土挡墙等支挡工程。其中，土钉墙施工简便，造价低，但施工时易产生裂缝，稳定性差；浆砌石护坡美观大方，但不能保证水土保持和防洪要求；混凝土挡墙可抵御较大的外部荷载和风荷载，但造价较高。在综合分析工程特点后，选择了土钉墙和浆砌石护坡相结合的方案。

土钉墙施工时可采用锚杆支护、人工挖孔桩、液压灌注桩和钢管桩等施工工艺。其中，土钉墙的主要作用是将坡面的风化岩石加固到设计要求的稳定性。锚杆支护可确保坡面岩石稳定，保证边坡稳定。土工格栅可实现边坡稳定、防止水土流失、提高坡面防护功能、改善景观效果等作用。