新型生態(tài)砌塊在河道整治工程中的應(yīng)用

欽震杰，朱春蓉

(上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434)

平原地區(qū)河道治理工程中常見(jiàn)的直立型護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式主要有重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、空箱式、排樁式等，對(duì)于堤岸房屋密集且距離河岸近，拆遷量大且施工區(qū)域狹小的地段通常設(shè)計(jì)會(huì)采用排樁等剛性護(hù)岸結(jié)構(gòu)，剛性護(hù)岸結(jié)構(gòu)可靠，安全度高，但是阻斷了土體與水體的物能交換，不利于河道的生態(tài)環(huán)境，并且大多需要基礎(chǔ)處理，造價(jià)較高，而通過(guò)采用景觀生態(tài)擋墻代替?zhèn)鹘y(tǒng)剛性護(hù)岸，不僅可以滿足擋土墻的使用功能，更重要的是考慮到與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，符合“生態(tài)和諧”的設(shè)計(jì)理念，在工程中已有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1 工程概況

杭嘉湖地區(qū)環(huán)湖河道整治工程是國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》推薦實(shí)施的提高水環(huán)境容量引排工程的重要組成部分，也是《浙江省太湖流域水環(huán)境綜合治理實(shí)施方案》重點(diǎn)推薦的三大清水項(xiàng)目之一。工程位于浙江湖州，是太湖流域的八個(gè)水利分區(qū)之一。工程主要整治杭嘉湖東部平原的兩條主要入湖骨干河道羅溇港和濮溇港。羅溇港北起太湖口羅溇節(jié)制閘，穿越北橫塘、南橫塘、頔塘，南至雙林塘，河道走向較迂回曲直，寬窄不一；濮溇港北起太湖口濮溇節(jié)制閘，穿越北橫塘、南橫塘、頔塘，南至雙林塘，河道基本順直，河面寬30～50m。這兩條南北走向的河道連同太嘉河的幻溇港、湯溇港，與東西向的北橫塘、南橫塘、頔塘(長(zhǎng)河申Ⅲ級(jí)航道)、雙林塘(湖嘉申Ⅲ級(jí)航道)相互縱橫交錯(cuò)，共同形成運(yùn)西地區(qū)的骨干河網(wǎng)格局。本工程涉及河道整治長(zhǎng)度39.01km，新建沿河兩岸堤防及護(hù)岸70.74km,以及河道沿線口門建筑物工程、跨河橋梁工程等內(nèi)容。

2 護(hù)岸型式的選擇及設(shè)計(jì)難點(diǎn)

護(hù)岸型式的選擇應(yīng)從堤岸穩(wěn)定、減少土地征用和房屋拆遷、滿足航運(yùn)要求、施工條件、周圍生態(tài)環(huán)境及景觀要求、工程造價(jià)等方面綜合考慮，在滿足河道引排水要求的同時(shí)，盡可能保持天然斷面。從生態(tài)角度考慮，宜按斜坡式斷面、復(fù)合式斷面、直立式斷面的順序加以選擇。

本工程沿線部分堤岸房屋密集且距離河岸較近，局部堤段房屋緊靠河岸分布，拆遷量大并且施工作業(yè)面狹小，同時(shí)工程地質(zhì)條件較差，地層中存在淤泥質(zhì)土分布且厚度較大，擬建護(hù)岸存在抗滑穩(wěn)定問(wèn)題及基礎(chǔ)沉降變形問(wèn)題。尤其是濮溇港軋村老街段，護(hù)岸參差不齊，并且居民房緊靠河岸，需研究及選擇合理的設(shè)計(jì)方案。

3 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

結(jié)合護(hù)岸現(xiàn)狀條件及土層地質(zhì)狀況，宜保留現(xiàn)有護(hù)岸，河道往對(duì)岸拓寬。新建直立式護(hù)岸可采用單排U形板樁、平臺(tái)+灌注樁等方案進(jìn)行比選，考慮到板樁存在一定擠土效應(yīng)，采用平臺(tái)+灌注樁式方案更為合理。擬定斷面河底高程-2.3m，以1∶3的邊坡放坡至0.7m高程后設(shè)6.5m寬的平臺(tái)，后接兩組樁。第一組樁為密排C30鋼筋混凝土灌注樁，樁徑60cm，間距70cm；第二組樁為C30鋼筋混凝土灌注樁，樁徑60cm，間距2.8m。為增加樁體整體性，在兩組樁的頂部設(shè)C30鋼筋混凝土承臺(tái)，承臺(tái)寬4.0m，高60cm，外設(shè)掛板。根據(jù)樁式護(hù)岸穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果，樁體河道側(cè)被動(dòng)區(qū)設(shè)水泥攪拌樁進(jìn)行土體加固，水泥攪拌樁樁徑60cm，間距0.9m，梅花形布置，以保證抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)及樁頂位移滿足規(guī)范要求。護(hù)岸斷面布置如圖1所示。

此斷面結(jié)構(gòu)安全可靠，并且設(shè)計(jì)有路面結(jié)構(gòu)，利于交通。但缺點(diǎn)是：①施工條件差、周期長(zhǎng)；②施工期會(huì)對(duì)周圍居民的生產(chǎn)生活環(huán)境產(chǎn)生較大影響；③其鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)型式不具親水性、生態(tài)性；④工程費(fèi)用每延米達(dá)10300元，造價(jià)較高。

4 生態(tài)砌塊擋墻的特點(diǎn)

擋墻既要安全可靠，又要具備生態(tài)化結(jié)構(gòu)，既要保土，又要具備良好的排水性，本身是互相制約的。傳統(tǒng)剛性護(hù)岸結(jié)構(gòu)滿足安全可靠后，通常難以符合綠化及水生物等生態(tài)要求。近年來(lái)開(kāi)始推廣使用以砌塊為材料的階梯式新型擋土結(jié)構(gòu)，適用于各種土質(zhì)及地基承載力低、易震區(qū)域，其優(yōu)勢(shì)如下：

(1)生態(tài)環(huán)保。通過(guò)植物與土木工程相結(jié)合，減輕坡面的不穩(wěn)定性和侵蝕，不僅滿足擋土墻的使用功能，更重要是考慮到與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，正面的孔洞及箱體內(nèi)石頭的縫隙為魚蝦提供生存空間，水位線上填土栽種植物。

(2)景觀效果好。采用模塊化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化模具生產(chǎn)，工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)組裝，有很好的產(chǎn)品一致性，護(hù)坡外觀面呈現(xiàn)自然仿石裝飾清水混凝土藝術(shù)效果，基本無(wú)肉眼可見(jiàn)蜂窩麻面，采用高性能復(fù)合混凝土一次澆筑成型，是集裝飾藝術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的建造技術(shù)。

(3)施工便捷。采用裝配式施工，速度為傳統(tǒng)方式的幾倍，保證了施工進(jìn)度，同時(shí)減少了對(duì)周圍生活環(huán)境的影響。

(4)護(hù)坡內(nèi)設(shè)計(jì)了大空間種植空間，使得土壤體積及土壤深度最大化，植物將獲得充足營(yíng)養(yǎng)的供給和保護(hù)，長(zhǎng)勢(shì)喜人，種植植物品種選擇范圍大。

(5)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，最小坡比可以達(dá)到1∶0.3，高度從幾米到十幾米均可采用。

5 生態(tài)砌塊擋墻設(shè)計(jì)及施工方案

生態(tài)框式護(hù)堤屬一款新型生態(tài)擋土墻護(hù)坡產(chǎn)品，其中尺寸規(guī)格為2m×1m×0.5m、1m×1m×0.5m(長(zhǎng)×寬×高)等多種，適用于坡度為1∶0.3、1∶0.5及1∶1三種坡比的河堤、江岸等場(chǎng)地使用。

生產(chǎn)材料采用水泥基增強(qiáng)復(fù)合混凝土和HPB300級(jí)鋼筋生產(chǎn)，材質(zhì)抗壓強(qiáng)度達(dá)到30MPa。并根據(jù)實(shí)際受力情況配置了受拉鋼筋和構(gòu)造鋼筋，產(chǎn)品的抗凍等級(jí)達(dá)到F100。

5.1 設(shè)計(jì)方案

先用C30混凝土噴錨修復(fù)現(xiàn)狀護(hù)岸，再做砌塊新型擋土墻，擬定斷面河底高程-2.3m，以1∶2的拋石理砌邊坡至高程1.6m，擋墻基礎(chǔ)拋石擠淤不小于30cm，上設(shè)素混凝土底板厚30cm，層層疊累框式砌塊至擋墻頂部，砌塊后設(shè)30cm厚碎石反濾及土工布一層，剩余回填土填平，頂部栽種植物。該方案采用噴錨加固現(xiàn)狀護(hù)岸，拋石加固現(xiàn)狀灘面，其余結(jié)構(gòu)不對(duì)原護(hù)岸產(chǎn)生任何影響，整理穩(wěn)定滿足要求；墻面砌塊采用螺栓柔性連接，整體性好，抗變形能力強(qiáng)，內(nèi)部穩(wěn)定亦滿足要求。護(hù)岸斷面布置如圖2所示。

圖1 平臺(tái)+灌注樁型護(hù)岸斷面圖

圖2 生態(tài)砌塊護(hù)岸斷面圖

5.2 施工方案

第一步：基礎(chǔ)、墻后處理，如圖3所示。

圖3 施工第一步：基礎(chǔ)、墻后處理

施工說(shuō)明：第一步先是按施工計(jì)劃，進(jìn)行挖掘，填平地基，形成坡度用碎石和混凝土鋪設(shè)達(dá)到平滑的狀態(tài)。

第二步：第一層塊體吊裝與安裝，如圖4所示。

圖4 施工第二步：第一層塊體吊裝與安裝

施工說(shuō)明：按施工計(jì)劃，用吊裝機(jī)，吊裝產(chǎn)品然后平穩(wěn)放在最底層的地基上，并使用金屬連接件兩個(gè)護(hù)坡之間采用M20螺栓連接形式進(jìn)行連接。

第三步：塊體連接固定。

施工說(shuō)明：吊裝完產(chǎn)品后，相鄰的兩個(gè)護(hù)坡采用M20螺栓固定連接方式，如圖5所示。

圖5 施工第三步：塊體固定

第四步：石塊和土砂的填充，如圖6所示。

圖6 施工第四步：石塊和土砂的填充

施工說(shuō)明：當(dāng)最底層護(hù)坡安裝吊裝并且固定連接好后，就可以開(kāi)始填充石塊和沙土了，填充的石塊和沙石符合當(dāng)?shù)丨h(huán)境。

第五步：土工布及碎石的鋪設(shè)，如圖7所示。

施工說(shuō)明：當(dāng)?shù)谝粚幼o(hù)坡塊體固定后，碎石緊靠塊體填筑，當(dāng)填充完后，開(kāi)始鋪設(shè)土工布，鋪設(shè)時(shí)需要注意在上方預(yù)留10cm供疊層時(shí)使用。

第六步：第二層及以上的吊裝、固定、填充、碎石反濾等，如圖8所示。

施工說(shuō)明：按照坡度比例進(jìn)行第2層及以上的安裝。需要說(shuō)明的兩點(diǎn)是：①一般是安裝完成一層護(hù)坡等回填石塊和沙石之后再繼續(xù)下一層的安裝和鋪設(shè)，按之前吊裝連接的步驟重復(fù)操作。②護(hù)坡上設(shè)計(jì)有定位孔，方便按一定比例坡度進(jìn)行定位。

圖7 施工第五步：土工布及碎石的鋪設(shè)

圖8 施工第六步：第二層及以上的吊裝、固定、碎石反濾等

6 效應(yīng)分析及應(yīng)用效果

生態(tài)砌塊擋墻較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)勢(shì)明顯。

(1)工程費(fèi)用低。每延米造價(jià)降低4546元，節(jié)省工程費(fèi)用50%以上。

(2)工程施工時(shí)影響小。施工方案易于周邊居民接受，大大增加了工程的可實(shí)施性。施工過(guò)程未破壞原有老護(hù)岸，施工期間對(duì)河道沿線居民影響也很少。

(3)生態(tài)效果好。施工后取得了較好的景觀及生態(tài)效果，生態(tài)砌塊中填入卵石與種植土混合物，整個(gè)砌塊的外露面均可生長(zhǎng)植物。施工3個(gè)月后，現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)有良好的生態(tài)景觀效果，深受項(xiàng)目業(yè)主及周邊居民好評(píng)。

7 結(jié)語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的河道整治工程中，不僅要考慮工程技術(shù)方案的合理性，也要兼顧經(jīng)濟(jì)性、生態(tài)性以及河道沿線居民的認(rèn)可程度，盡量減少對(duì)工程河道沿線居民的影響。新型生態(tài)砌塊恰好可以滿足這樣的要求，值得其他類似工程借鑒。