《生態(tài)護坡 特拉錨墊應(yīng)用指南》編制說明

編制說明

一、工作簡況

1.任務(wù)來源

特拉錨墊是由特拉錨和草皮增強墊組成的坡面防護系統(tǒng)，能對坡

面提供有效的侵蝕防護，同時實現(xiàn)植被的完全建植，防止坡體的淺層

滑移。該結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于湖庫消落帶治理、河道護坡、景觀綠化、水

土保持等工程。目前已經(jīng)成功應(yīng)用于長江中、上游庫區(qū)消落帶治理、

平原開挖河道以及城市景觀河道項目中。特拉錨墊系統(tǒng)順利實施并獲

得良好效果后，將為坡面防護提供實用創(chuàng)新的解決方案，為江河湖庫

治理帶來根本性的技術(shù)革新，并可以迅速推廣，因此，迫切需要制定

應(yīng)用規(guī)程。

2.主要工作

（1）特拉錨墊的材料基本性能研究，包括針對草皮增強墊平面

內(nèi)和平面外的抗拉性能監(jiān)測；對草皮增強墊進行紫外線照射模擬試驗

研究，確定其耐久性。

（2）設(shè)計方法研究，分析特拉錨墊應(yīng)用場景下面臨的各種可能

發(fā)生或存在的荷載，包括自重荷載、施工荷載、風(fēng)荷載、水流和波浪

荷載等。并針對不同的邊坡進行特拉錨墊在不同邊坡上的荷載分解和

平衡。通過理論分析和試驗分析互相驗證，得到特拉錨在土體中的抗

拉拔試驗研究。通過對特拉錨的錨固深度和間距設(shè)計布置，實現(xiàn)外荷

載的平衡，保證特拉錨墊在使用過程中的穩(wěn)定性，保證工程實施效果。

（3）施工工藝研究。特拉錨墊是一種新的生態(tài)護岸工程技術(shù)措

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施，為了能更好更順利的進行產(chǎn)業(yè)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)推廣，因此需要對其在

實施的全過程進行預(yù)演和推演，并結(jié)合相應(yīng)的試驗示范項目，對其施

工流水節(jié)拍和施工工效進行設(shè)計和優(yōu)化，對材料搭接、材料鋪設(shè)安裝、

固定打錨等多個工序進行詳盡的研究，確定最優(yōu)的施工工藝。

（4）特拉錨墊檢測參數(shù)和檢測方法的研究。作為一種工程技術(shù)

措施，對其施工實施后的質(zhì)量評判也是研究的重要內(nèi)容。因此本標準

還將針對其抗沖刷抗侵蝕性能進行室內(nèi)的定量研究，對草皮增強墊、

草皮增強墊+植被、純種草植被等幾種工況進行沖刷性能進行室內(nèi)水

槽內(nèi)的試驗對比研究，并利用測針等判斷特拉錨墊系統(tǒng)的抗沖刷性能

指標。另外還將針對現(xiàn)場實施中的問題，提出材料的抽檢比例和合格

標準，提出特拉錨承載能力的抽檢比例和合格標準。提出整套系統(tǒng)的

特拉錨墊質(zhì)量檢測方案。

3.主要起草人及其所做的工作

表1主要起草人及其工作內(nèi)容

工作內(nèi)

姓名工作單位職稱/職務(wù)從事專業(yè)

容

梁越重慶交通大學(xué)教授水利工程統(tǒng)籌

技術(shù)負

胡江重慶交通大學(xué)教授水利工程

責(zé)

付旭輝重慶交通大學(xué)副教授水利工程顧問

水利水電工程

葉合欣廣東省水利水電技術(shù)中心教授級高工顧問

地質(zhì)

中交三航（重慶）生態(tài)修復(fù)研港口航道與海技術(shù)負

楊德宏高級工程師

究院有限公司岸工程責(zé)

中交三航（重慶）生態(tài)修復(fù)研港口航道與海

季景遠高級工程師顧問

究院有限公司岸工程

中交三航（重慶）生態(tài)修復(fù)研具體編

簡濤工程師水利工程

究院有限公司制

中交三航（重慶）生態(tài)修復(fù)研具體編

李莉工程師水利工程

究院有限公司制

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工作內(nèi)

姓名工作單位職稱/職務(wù)從事專業(yè)

容

中交三航（重慶）生態(tài)修復(fù)研具體編

紀敬輝工程師水利工程

究院有限公司制

具體編

袁以美廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院高級工程師水利技術(shù)管理

制

具體編

邢冰重慶交通大學(xué)副教授水利工程

制

具體編

陳晴空重慶交通大學(xué)副教授水利工程

制

中交三航（重慶）生態(tài)修復(fù)研園林規(guī)劃與設(shè)具體編

尹衍棟工程師

究院有限公司計制

中交三航（重慶）生態(tài)修復(fù)研具體編

張利工程師水利工程

究院有限公司制

重慶諾為生態(tài)環(huán)境工程有限公具體編

黃亦斐助理工程師工業(yè)設(shè)計

司制

二、主要內(nèi)容說明及來源依據(jù)

1.特拉錨墊系統(tǒng)材料標準

表2草皮增強墊性能指標表

序號項目單位指標

1聚丙烯材料%100

2厚度mm7±1

3開孔率%96±2

4縱向標稱拉伸強度kN/m≥45

5橫向標稱拉伸強度kN/m≥35

6縱向標稱拉伸強度下的延伸率%≤25

7橫向標稱拉伸強度下的延伸率%≤25

8割線模量，（0.5%）kN/m≥4

100%（500hr）

9耐紫外安定性/

90%（3000hr）

表3特拉錨性能指標表

序號項目單位指標

1破壞拉力kN≥7.0

2耐腐蝕性/5級以上

表4其他構(gòu)件性能指標表

螺旋釘

序號項目單位指標

1材質(zhì)/304不銹鋼以上

2直徑mm3±0.03

3錨固深度mm≥300

特拉釘

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序號項目單位指標

1聚丙烯材料%100

2錨固深度mm≥300

2.特拉錨墊設(shè)計標準

2.1特拉錨可靠度

特拉錨墊系統(tǒng)的可靠度或安全性應(yīng)符合公式（1）規(guī)定：

??≥?0??（1）

式中：

?0——結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，其值一般取1.2~1.5之間；

??——結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計值，計算取值詳見《生態(tài)護坡特拉錨墊應(yīng)

用指南》附錄D；

??——組合荷載效應(yīng)力設(shè)計值，計算取值詳見《生態(tài)護坡特拉

錨墊應(yīng)用指南》附錄D。

2.2特拉錨設(shè)計計算

設(shè)計采用的特拉錨軸線極限抗拔力標準值應(yīng)符合以下規(guī)定：

a）宜優(yōu)先通過特拉錨靜載試驗確定。

b）當土質(zhì)單一時，可參照《生態(tài)護坡特拉錨墊應(yīng)用指南》附錄

C。

c）當不具備上述兩項條件時，可根據(jù)土的物理指標與抗拔力參

數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系，確定特拉錨軸向極限抗拔力標準值，按公式（2）

計算：

??

?=?(??)??cot?+??[?+?(??)(cos?+

??22

?0sin?)tan?]（2）

-4-

式中：

???——特拉錨軸向極限抗拔力標準值（kN）；

?——坡角（°）；

?——錨頭上覆土體的重度（kN/m3）；

?——錨固深度（m）；

?——錨頭端土體的粘聚力（kPa）；

?——錨頭端土體的內(nèi)摩擦角（°）；

?——被影響土體的等效截面直徑（m），d=（0.6~0.8）a，a為

錨頭長度；

?0——錨頭端土體靜止土壓力系數(shù)，可由試驗確定或K0=1-sin

（為土體的有效內(nèi)摩擦角）；無試驗資料時，可按表5選取。

表5靜止土壓力系數(shù)

土類土狀態(tài)K0

礫類土G-0.22~0.40

砂類土S-0.30~0.60

堅硬或硬塑0.40

低液限粉土ML

可塑0.52

低液限黏土CL

軟塑或流塑0.64

堅硬或硬塑0.40

高液限黏土CH可塑0.64

軟塑或流塑0.87

2.3特拉錨軸向抗拔力計算

（1）特拉錨軸向抗拔力應(yīng)符合下列要求：

荷載效應(yīng)標準組合軸向力作用：

NK<R

式中：NK——荷載效應(yīng)標準組合下，作用于特拉錨的軸向力；

R——特拉錨軸向抗拔力特征值。

-5-

（2）特拉錨軸向承載力特征值R應(yīng)按下式確定

1

R=Q

kuk

式中：Quk——特拉錨軸向極限抗拔力標準值；

k——安全系數(shù)，取k=1.5。

3.淺層穩(wěn)定計算

邊坡淺層穩(wěn)定計算采用直線破裂面法，按下式計算：

(c+τ)L+Pcos(α+δ)+S

K=rma

Wsinα+Wkhcosα

式中：

W——表示土單元重量；

L——表示特拉錨的橫向間距；

——表示坡角；

kh——表示水平地震系數(shù)；

τ——表示有效切向應(yīng)力；

cr——表示淺層滑動面附近的植物根部凝聚力；

Pm——表示特拉錨的張拉力；

Sa——表示特拉錨有效抗剪強度；

——表示特拉錨打入后的水平傾角。

4.主要試驗分析

4.1水土保持性能試驗

在概化水槽兩側(cè)布置1：1坡比的原型土體模擬庫區(qū)消落帶的岸

坡，沿程分別鋪設(shè)特拉錨墊防護段和對比參照段（保持土體表面）。

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試驗過程中，調(diào)節(jié)輸入流量和尾水位，控制試驗段流速分別為0.4m/s、

0.7m/s、1.0m/s、1.2m/s、1.5m/s、1.8m/s。觀測試驗段鋪設(shè)特拉錨墊區(qū)

域和對比參照區(qū)域的岸壁沖刷參數(shù)，分析得到特拉錨墊對岸坡的水土

保持能力。

圖1試驗水槽

模擬的近岸水流侵蝕以面蝕為主，多次沖刷試驗后特拉錨墊下覆

土體整體上較為平整，沒有觀測到明顯的破壞上到下呈現(xiàn)的是從直線

向弧線再向直線變化，說明水下地形中下部的沖刷率比上部要大，造

成這一現(xiàn)象的原因是坡面上部和坡腳處的水流功率較小。

圖2特拉錨墊系統(tǒng)防護段及無防護段斷面沖刷對比情況（U=1.5m/s）

-7-

圖3特拉錨墊系統(tǒng)防護段及無防護段斷面沖刷對比情況（U=1.7m/s）

試驗結(jié)果表面，水流流速小于1.7m/s時，特拉錨墊的侵蝕強度

較裸坡平均減少了91.5%，特拉錨墊的防護作用隨流速的增加而增

強。

4.2植被抗沖刷性能試驗

在水槽試驗段的特拉錨墊上種植選定水生植物，待植物生長至2-

3cm高度時（生長穩(wěn)定）開始進行植被抗沖刷試驗。用55L/s和190L/s

的流量對試驗段進行沖刷，當植被出現(xiàn)大面積明顯脫離草皮增強墊的

現(xiàn)象時，試驗停止。該試驗獲得特拉錨墊上生長植物的最大抗沖刷能

力。

圖455L/s沖刷后草的減少率

經(jīng)過55L/s的流量沖刷兩個小時后，草皮增強墊+草段的植物存

活率平均減少26%，特拉錨墊段+草的植物存活率平均減少19%。由

此可見，特拉錨墊81%的植物可以抵抗住55L/s流量的沖刷。完整的

-8-

特拉錨墊比單純的草皮增強墊對植物的保護性能更好。

圖5190L/s沖刷后草的減少率

經(jīng)過190L/s的流量沖刷兩個小時后，草皮增強墊+草段的植物存

活率平均減少50%，完整的特拉錨墊段+草的植物存活率平均減少

51%。由此可見，特拉錨墊49%的植物可以抵抗住190L/s流量的沖

刷。

圖6兩次沖刷后草的減少率

在經(jīng)過兩級流量沖刷后，裸草段已無植物剩余，表明裸土對草的

保護性能為0；草皮增強墊段剩余平均植物量為37%，而特拉錨墊段

剩余平均植物量為40%，由此可見，草皮增強墊與特拉錨墊對于植物

都有保護作用，但特拉錨墊系統(tǒng)對植物保護性能更好。

4.3黏土、粉土條件下的特拉錨承載力試驗

前期試驗共在選定4個試驗試驗區(qū)域，根據(jù)特拉錨的“錨固深度”

將試驗區(qū)域劃分為4個組，分別為：0.3m、0.5m、0.8m和1.0m，每

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組試驗重復(fù)三次。

9

8

7

6

5

F/kN

4

抗拔力

3

2

1

0

30507090110

錨固深度h/cm

圖7特拉錨抗拔力與錨固深度的關(guān)系圖

試驗數(shù)據(jù)表面，隨著錨固深度的增大，特拉錨的抗拔極限承載力

逐漸增大，但當深度持續(xù)增大時，抗拔力開始收斂，不再繼續(xù)增加。

通過試驗初步認為特拉錨的錨固深度應(yīng)該控制在0.8m～1.0m之間，

確保特拉錨可以承受坡面外荷載，特拉錨墊不會發(fā)生滑移。

根據(jù)前期試驗結(jié)果確定了后期試驗方案，對0.8~1.0m之間的抗

拔力進行多次重復(fù)試驗：

（1）選定5個砂土試驗區(qū)域，分別確定出不同密實度的砂土的

極限抗拔力，結(jié)果詳見附錄