梅占敏 張淑鵬 尹志洋
水利工程傳統(tǒng)的護(hù)坡方式主要有以下幾種:干砌塊石、漿砌塊石、混凝土預(yù)制塊、現(xiàn)澆混凝土等。這些護(hù)坡型式在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、水土保持以及防澇等方面取得了較好的效果。但其缺點(diǎn)是適應(yīng)地基變形能力弱,在基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降時(shí)容易開裂;另外這些結(jié)構(gòu)隔斷了水體的自由交換,表面不可綠化,生態(tài)效果差。
近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對工程環(huán)保的要求也隨之增高,國內(nèi)很多水利工程開始嘗試應(yīng)用新型的生態(tài)護(hù)坡型式,其中有一種在國外已經(jīng)有上百年成功應(yīng)用于工程護(hù)坡的結(jié)構(gòu)——雷諾護(hù)墊生態(tài)護(hù)坡得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是柔性、透水性、整體性、環(huán)保性等。由于這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性能,目前在國內(nèi)各省市已經(jīng)開始應(yīng)用和推廣,取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
南川河綜合治理工程位于青海省西寧市內(nèi),主要任務(wù)是對南川河長約7.9 km的河段(大南川水庫引水口至謝家寨橋段)進(jìn)行河道疏挖,并進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡防護(hù),使新建防洪工程與下游已建防洪工程銜接,形成南川河完善的防洪體系,修復(fù)南川河河川生態(tài)廊道,減少上游河道水體中的污染物及泥沙含量,減輕下游工程的處理壓力,實(shí)現(xiàn)土地和水資源的可持續(xù)利用。其工作內(nèi)容主要包括:
(1)南川河河道疏挖:疏挖寬度5~15 m,疏挖邊坡1∶3,疏挖后的河道基本與上、下游已治理段的河道主槽相銜接。
(2)對南川河邊坡進(jìn)行生態(tài)防護(hù)。
(3)馬家灘支溝。溝口治理段70 m,采用梯形斷面,河底寬8m,邊坡1∶3,縱坡為2%,下挖深度2.18~2.25 m。100年一遇流量時(shí),馬家灘支溝水深1.51 m,流速4.5 m/s。
工程區(qū)地層巖性較單一,除表層多為耕植土外,河床、漫灘地層巖性均為砂卵礫石層,因此,考慮堤坡穩(wěn)定,河堤邊坡采用1∶3。
根據(jù)工程布置及地理位置,結(jié)合河道土質(zhì)差及水位變動(dòng)大等情況,考慮到西寧市冬季寒冷干燥,全年溫差變化較大等特點(diǎn),從工程安全、抗沖性能、生態(tài)環(huán)保、自然美觀等方面出發(fā),河道護(hù)坡選擇了雷諾護(hù)墊護(hù)坡、拋石護(hù)坡、生態(tài)磚護(hù)坡三種型式進(jìn)行比選。
1.2.1 雷諾護(hù)墊護(hù)坡
雷諾護(hù)墊,因其最先應(yīng)用是在意大利的雷諾河而得名雷諾護(hù)墊,也叫石籠護(hù)墊,格賓護(hù)墊,是以雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面為筋材,內(nèi)置塊石,厚度遠(yuǎn)小于長度和寬度的墊形工程構(gòu)件,類似于傳統(tǒng)的鉛絲籠塊石。由于雷諾護(hù)墊采用高強(qiáng)度機(jī)編雙絞合鋼絲代替常規(guī)鋼絲籠,增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)抗拉能力及整體穩(wěn)定性。目前,國內(nèi)生產(chǎn)的單個(gè)雷諾護(hù)墊規(guī)格為長3~6 m、寬2 m、厚0.15~0.3 m,填石粒徑為75~150 mm,抗沖流速3~6 m/s。
主要優(yōu)點(diǎn):施工簡單,整體性較好,抗沖能力較強(qiáng);對填充石料質(zhì)量要求不高,能適應(yīng)一定程度的不均勻沉陷及水流局部沖刷導(dǎo)致的局部沉陷,對地形適應(yīng)性好,抗變形能力較強(qiáng);護(hù)墊填石使該結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)透水性,塊石空隙能為河流中的魚類及其他水生物提供棲息環(huán)境;在結(jié)構(gòu)表面結(jié)合水位變動(dòng)情況配置不同植物,自然景觀的效果最佳;施工速度快,不受氣候影響,對當(dāng)?shù)丨h(huán)境擾動(dòng)小,有利于水下生物生長發(fā)育;雷諾護(hù)墊鋼絲采用重鍍高爾凡覆塑方式進(jìn)行防蝕處理,具有較強(qiáng)的耐久性能;工程造價(jià)適中。
主要缺點(diǎn):有可能因填石位移引起護(hù)墊變形,造成鋼絲破壞,填石散失。
1.2.2 拋石護(hù)坡
拋石護(hù)坡施工簡單,能適應(yīng)河床變形,保護(hù)河岸土體抵御沖刷侵蝕,工程造價(jià)較低,應(yīng)用最為廣泛。
主要優(yōu)點(diǎn):當(dāng)坡面局部損壞走石時(shí),能自動(dòng)調(diào)整彌合。在塊石間隙扦插活枝條或木樁,可依靠自然修復(fù)力,在拋石縫隙間形成野生植被。塊石空隙還可為魚類和其他野生動(dòng)植物提供多樣性的棲息地環(huán)境。
主要缺點(diǎn):拋石護(hù)坡整體性和美觀性較差,被人為破壞的可能性較大,需經(jīng)常維護(hù)。
1.2.3 生態(tài)磚護(hù)坡
生態(tài)磚是由水泥、粗骨料膠結(jié)而成的無砂大孔隙混凝土制成的岸坡防護(hù)塊體,在塊體空隙中充填腐殖土、種子、緩釋肥料和保水劑等混合材料,類似于混凝土連鎖板。生態(tài)磚常和魚巢磚組合應(yīng)用,魚巢磚是從魚類產(chǎn)卵發(fā)育需求出發(fā),由普通混凝土制成,這兩種磚結(jié)構(gòu)相似。生態(tài)磚護(hù)坡結(jié)構(gòu)是由生態(tài)磚、魚巢磚分單元鉸接而成的連鎖結(jié)構(gòu)。
主要優(yōu)點(diǎn):生態(tài)磚護(hù)坡施工簡單,對坡面的適應(yīng)能力較好,抗沖刷能力較強(qiáng);魚巢磚可為魚類及其他水生物提供產(chǎn)卵棲息地;生態(tài)磚具有多孔透水性,適合植物生長發(fā)育;在生態(tài)磚的孔隙中配置植被,可形成自然坡面,改善環(huán)境;植物根系通過孔隙扎根到土體中,可提高土體的整體穩(wěn)定性。
主要缺點(diǎn):一旦個(gè)別塊體被破壞,將可能引起整體結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定;工程造價(jià)相對較高。
從以上比較可以看出,雷諾護(hù)墊護(hù)坡抵御洪水沖刷的性能優(yōu)于生態(tài)磚護(hù)坡,保護(hù)河岸邊坡穩(wěn)定和生態(tài)景觀效果優(yōu)于拋石護(hù)坡,從城市河道防洪、生態(tài)、景觀出發(fā),設(shè)計(jì)選用雷諾護(hù)墊護(hù)坡。
沿南川河河槽坡面設(shè)雷諾護(hù)墊護(hù)坡至坡腳。為防止水流淘刷,坡腳設(shè)6 m寬雷諾護(hù)墊護(hù)底,護(hù)砌頂部高程與灘面齊平。護(hù)坡采用30 cm厚雷諾護(hù)墊,下設(shè)1層土工布起反濾作用。馬家灘支溝采用全斷面雷諾護(hù)墊防護(hù)。
由于雷諾護(hù)墊在國內(nèi)應(yīng)用時(shí)間不長,現(xiàn)行定額中沒有此子目。雷諾護(hù)墊下面以本工程設(shè)計(jì)選用3 m×2 m×0.3 m型式為例,以m2作為定額單位,根據(jù)工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn),分析這一規(guī)格的雷諾護(hù)墊概算定額及單價(jià),供大家參考。
根據(jù)統(tǒng)計(jì),一般施工條件下,在機(jī)械配合下,每個(gè)工人每天工作8 h,可以完成的雷諾護(hù)墊施工面積為10.8 m2;勞動(dòng)定額與預(yù)算定額的水平差異系數(shù)取1.05,概算定額比預(yù)算定額的擴(kuò)大系數(shù)取1.03;工長∶中級工∶初級工用工數(shù)量比例按2∶30∶68考慮。計(jì)算出定額所需人工分別為:工長1.6工時(shí)/(100 m2),中級工24工時(shí)/(100 m2),初級工54.4工時(shí)/(100 m2)。
工程為河道治理項(xiàng)目,位于青海省西寧市湟中縣,為三類區(qū),所以取河道工程三類區(qū)人工標(biāo)準(zhǔn),對應(yīng)工長、中級工、初級工人工預(yù)算單價(jià)分別為:8.52元/工時(shí)、6.66元/工時(shí)、4.76元/工時(shí)。
(1)塊石:參照水利水總[2002]116號文頒發(fā)的《水利建筑工程概算定額》“九-3鉛絲石籠”,塊石損耗系數(shù)按0.13考慮。計(jì)算出定額塊石用量為33.9 m3/(100 m2)。
(2)雷諾護(hù)墊網(wǎng)片:用量按實(shí)際消耗量計(jì)算。對于3 m×2 m×0.3 m型護(hù)墊,為了增強(qiáng)護(hù)墊支撐,避免填石時(shí)變形,在護(hù)墊內(nèi)部沿長度方向,每隔1 m要加1個(gè)間隔網(wǎng)片,共需加兩個(gè)網(wǎng)片,材質(zhì)與護(hù)墊相同。整個(gè)護(hù)墊展開面積為16.2m2,折算為定額用量為270 m2/(100 m2)。
(3)其他材料費(fèi):連接網(wǎng)片的鋼絲等材料,按主要材料的1%計(jì)算。
向護(hù)墊內(nèi)填塊石的主要機(jī)械是1 m3挖掘機(jī),輔助機(jī)械為88 kW推土機(jī)。根據(jù)水利水總[2002]116號文頒發(fā)的《水利建筑工程概算定額》“二-34 1 m3挖掘機(jī)裝石渣汽車運(yùn)輸”定額及定額計(jì)算公式推導(dǎo),1 m3挖掘機(jī)裝石渣工效為 2.56~2.82臺時(shí)/(100 m3);本定額按 2.7臺時(shí)/(100 m3)考慮。定額所需挖掘機(jī)臺時(shí)為0.92臺時(shí)/(100 m2)。推土機(jī)配合挖掘機(jī)工作,工作時(shí)間按挖掘機(jī)的一半考慮,為0.46臺時(shí)/(100 m2)。
經(jīng)過雷諾單價(jià)分析可知,本工程雷諾護(hù)墊概算單價(jià)為112.98元/m2。對于其他工程而言,不同的護(hù)墊型式、不同的施工條件、不同的基礎(chǔ)價(jià)格,會導(dǎo)致工程單價(jià)有所不同。
雷諾護(hù)墊具有良好的環(huán)保性和耐久性,廣泛應(yīng)用于水利工程護(hù)坡領(lǐng)域。青海省南川河綜合治理工程通過比較,選擇了雷諾護(hù)墊進(jìn)行生態(tài)防護(hù),取得了良好的治理效果。結(jié)合本次應(yīng)用,分析了雷諾護(hù)墊單價(jià),供類似工程借鑒。