灘涂墾區(qū)河道成型技術(shù)方案的研究與應(yīng)用

鄧衛(wèi)東

（海安縣老壩港濱海新區(qū)規(guī)劃建設(shè)局，江蘇 南通 226634）

0 引言

海安灘涂墾區(qū)面積約為3333.33·hm2（5萬(wàn)畝），由1984年圍墾的老墾區(qū)和2009年圍墾的新墾區(qū)組成。整治前，墾區(qū)內(nèi)水系紊亂，河床淤塞嚴(yán)重，與臨近的如東、東臺(tái)灘涂墾區(qū)上的河道狀況基本一致，其典型特征就是：水面線以上的邊坡相對(duì)穩(wěn)定，水面線以下的邊坡與河底沒(méi)有明顯的交線，坡度在1∶5～1∶10，水深較淺，不能按設(shè)計(jì)斷面成型，過(guò)水?dāng)嗝鎳?yán)重不足。

河道成型宜“深淘灘、低作堰”，但歷史以來(lái)灘涂上的河道斷面都是淺灘型。要使規(guī)劃的新水系得以成功實(shí)現(xiàn)，必須要有核心的技術(shù)方案支撐，即保證河床斷面無(wú)論在施工還是運(yùn)行階段都必須成型穩(wěn)定。整治之前，筆者對(duì)墾區(qū)內(nèi)的河道、魚(yú)塘進(jìn)行了若干次踏勘、調(diào)查，基本摸清了河床難以成型的主要原因，提出了“以土御土”的理念，形成了解決灘涂墾區(qū)河床斷面難以成型的技術(shù)方案，并應(yīng)用于濱海新區(qū)的河道整治工程中，成功解決了由來(lái)已久的問(wèn)題。項(xiàng)目實(shí)施歷時(shí)3年，基本形成了西引東排、水位可控的豐字形新水系，為海安灘涂墾區(qū)的防洪排澇、引淡濟(jì)咸、生態(tài)補(bǔ)水提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)性保障。

1 河床斷面難以成型的原因分析

1.1 地質(zhì)因素

灘涂與內(nèi)陸的顯著區(qū)別就是成陸較晚，土體結(jié)構(gòu)松散，孔隙比較大，含有大量的淤質(zhì)土。在這樣的自然地質(zhì)條件下，即使開(kāi)挖時(shí)河道較深，運(yùn)行后也會(huì)變成淺灘。為什么設(shè)計(jì)階段邊坡能通過(guò)穩(wěn)定性驗(yàn)算，而實(shí)際運(yùn)行后水下邊坡基本坍塌，甚至未放水之前就坍塌？關(guān)鍵是設(shè)計(jì)階段對(duì)河床穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，一般都采用條分法進(jìn)行驗(yàn)算，忽略了其中一個(gè)重要的邊界條件，即：土條為剛體與事實(shí)不符，亦即這種土條在有水的條件下根本不可能作為剛體，而是松散體或成流態(tài)，水下邊坡的穩(wěn)定坡比在很大程度上取決于土體的水下休止角。因此，會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)穩(wěn)定的假象。這就是水上部位基本穩(wěn)定而水下坍塌嚴(yán)重的主要原因。

1.2 水土保持因素

灘涂墾區(qū)土質(zhì)以粉細(xì)砂為主，鹽堿含量較高，土壤貧瘠，能夠適宜生長(zhǎng)的植物較少，植被覆蓋率低，雨季的大量泥沙被雨水帶到河床中，這就是河道“浚而不深”的原因之一。

1.3 河網(wǎng)缺乏動(dòng)力

海堤以外的原始港汊，在一定時(shí)間內(nèi)基本都能保持穩(wěn)定的“V”字型，就是由于潮汐的拉動(dòng)，使港汊斷面能保持動(dòng)態(tài)平衡而穩(wěn)定。灘涂墾區(qū)內(nèi)原有的河道多為斷頭河、耦段河，沒(méi)有健全的水系，引排不暢，水流速度較低，缺乏河川動(dòng)力，暴雨形成的沙泥無(wú)法搬運(yùn)，河床邊坡自然變緩、抬高。

綜上所述，灘涂墾區(qū)要獲得穩(wěn)定的河床斷面，必須采用工程措施；河道成型決定水系運(yùn)行，而水系的穩(wěn)定運(yùn)行有利于維持河床的動(dòng)態(tài)平衡；水系的正常運(yùn)行能有效降低土壤的鹽堿含量，從而改善生態(tài)環(huán)境，改善后的生態(tài)環(huán)境對(duì)河床穩(wěn)定起積極作用。

2 河床的成型要求

2.1 成型穩(wěn)定

海安灘涂墾區(qū)，在行政區(qū)劃上隸屬于海安縣老壩港濱海新區(qū)，在濱海新區(qū)的新城區(qū)規(guī)劃范圍之內(nèi)，首當(dāng)其沖必須保證河床斷面穩(wěn)定，以達(dá)到足夠的過(guò)水?dāng)嗝妫瑵M足新城區(qū)防洪排澇和生態(tài)補(bǔ)水的功能。

2.2 結(jié)構(gòu)生態(tài)

生態(tài)環(huán)保是新城區(qū)的發(fā)展定位之一，河岸結(jié)構(gòu)必須是生態(tài)結(jié)構(gòu)，才能確保結(jié)構(gòu)內(nèi)外的水、氣能自由交換，土不會(huì)流失，從而避免水質(zhì)惡化，滿足水生生物群落繁衍生息，增強(qiáng)水體的自凈能力。

2.3 適應(yīng)發(fā)展

能根據(jù)開(kāi)發(fā)的進(jìn)展和經(jīng)濟(jì)條件，不同區(qū)域采用不同的形式，使之景觀協(xié)調(diào)。老墾區(qū)的河道要融入城市水利的理念，服務(wù)城市提高品位，服務(wù)城市功能布局，河道整治一步到位、景觀協(xié)調(diào)；新墾區(qū)的河道先滿足引排，再根據(jù)開(kāi)發(fā)進(jìn)程及產(chǎn)業(yè)布局，留足河道提檔升級(jí)的空間，既要避免開(kāi)發(fā)初期因經(jīng)費(fèi)緊張使項(xiàng)目實(shí)施不到位，又要避免后期升級(jí)改造形成不必要的浪費(fèi)。

3 河床成型技術(shù)

確保河床穩(wěn)定的工程措施，無(wú)論是采用擋墻結(jié)構(gòu)，還是采用護(hù)坡結(jié)構(gòu)，可選的方案范圍較廣，但基于灘涂墾區(qū)的特殊地質(zhì)條件，結(jié)合河流服務(wù)區(qū)域的發(fā)展定位、生態(tài)要求、景觀要求、經(jīng)濟(jì)條件，可選的方案并不多。

設(shè)計(jì)單位最初的方案是采用生態(tài)石籠。從環(huán)保及經(jīng)濟(jì)條件看是不錯(cuò)的方案；從實(shí)施的可操作性看，河道整治初期，沒(méi)有水上運(yùn)輸條件，市政路網(wǎng)尚未實(shí)施，大量石料無(wú)法從灘涂軟基上通過(guò)；從工程耐久性看，灘涂墾區(qū)水體中的鹽堿含量較高，鋼絲網(wǎng)容易銹蝕，一旦銹蝕邊坡就會(huì)失去石籠的整體約束。

鑒于整個(gè)墾區(qū)的河道均處于新城區(qū)，屬于城市河道，不允許運(yùn)輸船只通航，筆者提出“以土御土”的理念，充分利用灘涂鹽堿土，輔以土工織物、生態(tài)砌塊，設(shè)計(jì)了三種斷面方案應(yīng)用于墾區(qū)不同部位的河道。具體方案如下：

3.1 老墾區(qū)河道

斷面方案：老墾區(qū)是濱海新城的主城區(qū)，在滿足足夠過(guò)水?dāng)嗝娴那疤釛l件下，注重生態(tài)環(huán)保、城市品位與景觀協(xié)調(diào)，借鑒公路工程的加筋擋土墻，河道斷面采用自嵌式植生擋土墻方案，如圖1。其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性取決于土與土工格柵的摩擦力大小。

結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：近似矩形的過(guò)水?dāng)嗝嬲加猛恋氐拿娣e相對(duì)少；擋墻自重輕，為柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基承載力要求不高，適用于軟土地基；墻體透水、透氣，在滿足岸坡穩(wěn)定的條件下，最大程度地不破壞生態(tài)；墻體植生孔可栽植適宜的水生植物，為水生生物群落的生存和繁衍提供條件；造價(jià)與相同高度的混凝土或塊石擋墻相比，具有較高的性價(jià)比；墻體自身結(jié)構(gòu)斷面小，消耗自然資源少。

3.2 新墾區(qū)河道

斷面方案：新墾區(qū)中，龍港河以南規(guī)劃為旅游用地，龍港河以北規(guī)劃為新型工業(yè)區(qū)?？紤]到這片區(qū)域目前景觀要求不高，排鹽降堿的要求迫切，以及建設(shè)期內(nèi)存在許多變數(shù)，河道斷面采用袋裝沖填土與生態(tài)加筋土聯(lián)合護(hù)坡，▽1.6 m 以下采用袋裝沖填土護(hù)坡，▽1.6 m 以上采用生態(tài)加筋土護(hù)坡，護(hù)岸的主要材料是土，河道斷面方案如圖2。

▽1.6 m 以上采用生態(tài)加筋土護(hù)坡，是由生態(tài)袋護(hù)坡演變而來(lái)。在環(huán)港南河試驗(yàn)段施工時(shí)發(fā)現(xiàn)，裝滿土的生態(tài)袋重達(dá)85 kg 左右，袋體變形大，需兩名工人在邊坡上高位攙運(yùn)才能就位，施工效率極為低下，不便于大面積施工。

針對(duì)生態(tài)袋施工存在的缺陷，我們對(duì)生態(tài)袋護(hù)坡進(jìn)行了改進(jìn)，采用加筋土護(hù)坡，加筋采用生態(tài)袋的同種生態(tài)布。具體施工工藝為：先鋪底層加筋土的生態(tài)布，填土碾壓后，按設(shè)計(jì)的邊線和標(biāo)高裁去多余的土體，撒布草籽，將生態(tài)布向上折疊；再鋪上一層加筋土的生態(tài)布，填土碾壓，工序循環(huán)直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。整個(gè)過(guò)程機(jī)械化程度高，便于大面積施工。

結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：最大限度地利用了自然資源，在水力開(kāi)挖的同時(shí)即可完成袋裝沖填土護(hù)坡施工，無(wú)需干槽作業(yè)，機(jī)械化程度高；滿足擋土、透水、透氣功能；工程前期造價(jià)低廉，后期升級(jí)改造不會(huì)造成過(guò)多的浪費(fèi)。

3.3 貫穿新、老墾區(qū)的龍港河

斷面方案：對(duì)于貫穿新、老墾區(qū)的龍港河，河道斷面采用袋裝沖填土與自嵌式植生擋土墻聯(lián)合護(hù)坡，▽1.6 m 以下采用袋裝沖填土護(hù)坡，水位變化區(qū)采用自嵌式植生擋土墻，斷面如圖3。

圖1 老墾區(qū)河道斷面方案圖

圖2 新墾區(qū)河道斷面方案圖

圖3 龍港河斷面方案示意圖

結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：在豎向合理選取結(jié)構(gòu)分界點(diǎn)，綜合了袋裝沖填土與自嵌式植生擋土墻的優(yōu)點(diǎn)；兼顧了主城區(qū)、工業(yè)區(qū)、旅游區(qū)的景觀要求，權(quán)衡了區(qū)域的近期開(kāi)發(fā)和遠(yuǎn)景定位；與單純的袋裝沖填土護(hù)坡斷面相比，景觀性更好，與純粹的植生自嵌式擋土墻相比，造價(jià)更為低廉，水面更為開(kāi)闊。

4 工程應(yīng)用

自2011年起，濱海新區(qū)按計(jì)劃有序推進(jìn)灘涂墾區(qū)的河道整治工程。

在新墾區(qū)先后實(shí)施環(huán)港南河、富港河、安港河、寧港河、環(huán)港北河、定海河整治，總長(zhǎng)度達(dá)27.96 km，工程總投資相比采用生態(tài)石籠護(hù)坡結(jié)構(gòu)節(jié)約了2.2 億元。在工程實(shí)踐過(guò)程中，對(duì)▽1.6 m以上的植草護(hù)坡進(jìn)行了優(yōu)化。原方案是將草籽撒布在生態(tài)袋內(nèi)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)段的幾次試驗(yàn)，均不理想，后來(lái)選用灘涂上生長(zhǎng)的茅草直接鋪設(shè)在生態(tài)布上獲得成功。

在老墾區(qū)先后實(shí)施了分花河、拂柳河、撫琴河、中洋河、凌港河、天成南河整治，總長(zhǎng)度11.3 km，造價(jià)相當(dāng)于同類結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土的40%，灌砌塊石的65%。

貫穿新、老墾區(qū)的龍港河與老墾區(qū)的河道同步實(shí)施整治，總長(zhǎng)度為11.6 km，具有施工速度快、造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。

河道實(shí)施當(dāng)年，河道內(nèi)就生長(zhǎng)了大量的對(duì)環(huán)境要求較高的麻蝦，足以證明此類結(jié)構(gòu)具有環(huán)境友好的特點(diǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

工程實(shí)踐表明，在灘涂墾區(qū)采用“以土御土”的理念是正確的，根據(jù)新、老墾區(qū)地塊性質(zhì)和開(kāi)發(fā)進(jìn)展，選取不同的河床成型方案是科學(xué)的。海安灘涂墾區(qū)河道整治工程所采用的斷面結(jié)構(gòu)，具有河床穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)保、景觀協(xié)調(diào)、造價(jià)低廉、便于機(jī)械化作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)，值得在類似區(qū)域的河道整治工程中推廣。