箱式綠化混凝土擋墻在魏河治理工程中的應用

□李曉光（鄭州市水利建筑勘測設計院）

1 工程概況

魏河是鄭州市區(qū)北部重要的排洪河道，自西向東流經惠濟區(qū)、金水區(qū)，于中牟縣境內匯入賈魯河，全長27.57 km，流域面積為105 km2。魏河中州大道下游河段進行改線治理，治理總長度9.76 km，防洪標準為近期50年一遇，遠期100年一遇，要求按照生態(tài)河道標準進行治理。區(qū)域控規(guī)對治理段河道的軸線和控制寬度均進行了限定，其中治理末端約3 km河段控制寬度僅80～90m，若按常規(guī)的梯形斷面設計，則規(guī)劃的控制寬度難以滿足兩岸堤距的要求，因此該段河道斷面需按陡邊坡進行設計，以盡量縮窄堤距。

經綜合分析，對該段河道斷面進行優(yōu)化，采用一級邊坡為矩形、二級邊坡為梯形的復式斷面。其中一級矩形斷面兩岸需采用擋土墻結構型式，以保證邊坡穩(wěn)定，常規(guī)的擋土墻型式主要為漿砌石和混凝土結構，雖然工藝成熟、穩(wěn)定可靠，但不具備生態(tài)效果，同當前的河道生態(tài)治理理念相悖，也不符合鄭東新區(qū)高標準的景觀要求。因此經綜合考慮，在本次設計中創(chuàng)新的采用了國內先進的箱式綠化混凝土擋墻技術，以實現(xiàn)擋土墻護岸的生態(tài)化。

2 箱式綠化混凝土擋墻的特點

箱式綠化混凝土擋墻是一種集防護、生態(tài)、自凈、景觀功能為一體的新式擋墻，按植物生長要求選取一定粒徑的碎石制成復合隨機多孔型混凝土，創(chuàng)造植物根系生長與附著空間，實現(xiàn)混凝土的生態(tài)化，結構上采用砌塊結合加筋土的技術保持整體穩(wěn)定。具有施工快捷、造價低廉、高透水、完全生態(tài)化的優(yōu)點。

2.1 結構特點

混凝土箱體和墻后拉筋均為提前制作，施工時可有效縮短工程工期。箱體為拼裝結構，墻后加筋土為柔性結構物，適應沉降和抗振動能力強。擋土墻占地面積小，造型美觀。箱體內的無砂混凝土透水性較好，可加快河道水體和墻后水體的交換，有利于水生態(tài)的維系。

2.2 生態(tài)功能

箱式綠化混凝土擋墻把水、河道、岸坡植被連成一體，在自然地形、地貌的基礎上，建立起陽光、水、植物、生物、土體、護岸之間的河道生態(tài)系統(tǒng)。箱式綠化混凝土擋墻具有高孔隙率多生物生長帶、多流速變化帶、為水生動物和兩棲類動物提供了棲息、繁衍和避難的場所，水邊水生植物的莖、根系為魚類產卵、幼魚生存提供了空間，對保持生物多樣性具有一定的積極意義。箱式綠化混凝土擋墻水位變動區(qū)的水生植物，既能從水中吸收無機鹽類營養(yǎng)物，其水下莖、根系又是大量微生物以生物膜形式附著的介質，有利于水體自凈；同時其多孔隙結構形成不同流速帶和紊流區(qū)，有利于氧從空氣傳入水中，增加溶解氧，幫助好氧微生物、魚類等水生生物的生長，進一步促進水體自凈，改善河道水質。在景觀效果上，打造垂直的沿河生態(tài)長廊，大大改善河道的景觀面貌，為人們休憩、娛樂提供了良好的場所，提升了河道周邊城市的品位。

3 箱式綠化混凝土擋墻在魏河治理工程中的應用

3.1 結構型式

根據地質勘查報告，工程區(qū)地層條件主要為粉質粘土和粉細砂，其中基礎持力層主要為粉細砂，容重18.50 kN/m3，粘聚力5 kPa，內摩擦角25°，容許承載力120 kPa；墻后填土主要為粉質粘土，容重20.0 kN/m3，粘聚力22.30 kPa，內摩擦角29.80°，容許承載力90 kPa。河道下游約3 km范圍內的兩岸一級邊坡均采用箱式綠化混凝土擋墻，結合地質條件和墻體穩(wěn)定分析情況，同時考慮到河道有一定的常年蓄水水深，故本次設計箱式綠化混凝土墻體下部設約1m高M7.50漿砌石擋墻基礎，以確保基礎承載力滿足要求。箱式綠化混凝土墻體則根據不同的河道深度設置4～6層(高1.20m～1.80m)，墻體上部設鋼筋混凝土壓頂，墻后加筋采用4層3m長單向土工格柵，層間距0.40m，墻后填土壓實。具體設計見圖1。

圖1 魏河治理工程箱式綠化混凝土擋墻典型設計圖（單位：mm）

3.2 參數(shù)指標

構件容重：1800 kg/m3（碎石、礫石骨料）；箱體混凝土強度≥C20，內芯無砂混凝土強度≥C5；飽和凍融循環(huán)。（快凍）≥50次；有效孔徑25%～30%；空隙填充長效復合營養(yǎng)材料有效期≥8 a；綠化覆蓋率≥95%；土工格柵強度≥35 kN/m；填土壓實度≥0.94。

3.3 施工工藝

箱式綠化混凝土擋墻施工時按照上述技術參數(shù)，結合現(xiàn)場實際情況，遵照國家現(xiàn)有的規(guī)范、標準進行實施。

混凝土箱體提前預制，強度需滿足設計要求，內有營養(yǎng)無紡布制成的營養(yǎng)包，其作用可為植物提供營養(yǎng)，又可以防止水土流失，起反濾層作用。用于加筋土的土工格柵，采用TGDG35PP型，要求強度≥35 kN/m，筋帶寬度≥5mm，筋帶水平方向間距≤20mm，格柵上必須覆土30 cm方能碾壓，回填土采用粘性土，壓實度≥0.94。

施工時在已做好的擋墻底板上采用水平錯位拼裝，塊和塊之間可用少量M7.50砂漿找平。根據圖紙設計要求鋪設土工格柵并且按要求分層夯實。箱式綠化混凝土砌塊安裝完成后，水上部分用噴漿機將綠化混凝土專用肥料分3次噴入綠化混凝土有效孔徑中，待專用肥料涼干后，再用噴播機將植物種子噴到箱式綠化混凝土墻面上，加蓋無紡布，直到植物出苗為止；水下部分通過特殊工藝，將水生植物固定在綠化混凝土空隙中，直到水生植物定植生根為止。水下部分根據現(xiàn)場實際情況種植浮水植物和沉水植物；水上部分種植地被、爬滕植物。

3.4 效果評價

此次設計在魏河改線段大量采用箱式綠化混凝土擋墻護岸，在防洪上滿足河道設計過流斷面的要求；在結構上可以確保邊坡穩(wěn)定；在生態(tài)上恢復了河道的生物多樣性和水體自凈能力；在景觀上營造了沿河親水綠化帶，大大提升了河道治理后的整體面貌。同時在施工上有效地節(jié)約了工期，為龍湖的按時通水提供了時間保證。

4 結語

魏河改線段生態(tài)治理工程箱式綠化混凝土擋墻的應用在目前鄭州市河道治理工程中也是首次嘗試，從實施效果看無疑是成功的。箱式綠化混凝土擋墻尤其適用于因受用地、拆遷等限制只能采用陡立邊坡的河道，既能保證邊坡穩(wěn)定，又具備較佳的生態(tài)景觀效果，在目前的城市生態(tài)河道治理中具有廣闊前景。魏河改線段生態(tài)治理工程的成功應用也為今后鄭州市生態(tài)水系的治理建設積累了寶貴經驗。