城市渠道整治工程中生態(tài)擋墻的施工技術(shù)研究

肖燦明，李詠梅，楊曉克

(1.中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066；2.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 崇州 611231)

0 前 言

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市生態(tài)破壞較為嚴(yán)重，導(dǎo)致我國(guó)多地區(qū)洪澇災(zāi)害頻發(fā)，水體污染、黑臭、富營(yíng)養(yǎng)化；水土流失嚴(yán)重、面源污染處理困難較大。如今在城市河道整治、水土保持的過程中，除了改善河道生態(tài)環(huán)境，還需考慮如何使河道景觀與城市景觀相協(xié)調(diào)，從而滿足城市居民親水性的需求。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)漿砌石擋墻與混凝土擋墻雖能夠滿足城市防洪的要求，但砌筑成型后會(huì)將河水與土體人為分開，不能形成水土自由交換，導(dǎo)致河水凈化效果較弱且容易形成臭水河，再加上其景觀效果差等缺點(diǎn)，生態(tài)護(hù)岸因此應(yīng)勢(shì)而生。

1 渠道生態(tài)擋墻工藝

1.1 生態(tài)擋墻工藝原理

武漢市東湖港渠道地質(zhì)情況較差，淤泥厚度2～4 m，通過施工效率、經(jīng)濟(jì)效益、適用性、景觀效果等多方面對(duì)比考慮，本工程采用以空腹混凝土預(yù)制塊為主體的生態(tài)護(hù)岸進(jìn)行后續(xù)施工，生態(tài)護(hù)岸長(zhǎng)度達(dá)4.7 km。東湖港工程選用的空腹混凝土預(yù)制塊生態(tài)擋墻構(gòu)造輕巧美觀、安裝便利，提高了護(hù)岸的整體性及空間性；在滿足渠道護(hù)岸特性的同時(shí)以增加基礎(chǔ)承載力及受力面為核心，根據(jù)不同的地質(zhì)情況對(duì)建基面進(jìn)行相應(yīng)處理，通過削坡減荷、設(shè)置擋坎及安裝連接螺栓等方式來達(dá)到降低沉降及偏移的效果；采用混凝土泵車、短臂反鏟及長(zhǎng)臂反鏟等多種機(jī)械配合澆筑混凝土、空腹式混凝土預(yù)制塊的安裝，設(shè)置反濾碎石層、水生植物及生態(tài)植草坡以防止墻背水土流失，增加了擋墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及景觀性。

1.2 生態(tài)擋墻工藝特點(diǎn)

1)施工效率更高，空腹式混凝土預(yù)制塊自身重量輕，對(duì)基礎(chǔ)處理要求較低，處理較為便捷，通過連鎖式安裝，安裝及箱室填充較為方便，大大提高了施工效率。

2)抗沉降能力更強(qiáng)，通過增加護(hù)岸基礎(chǔ)承載力、分散護(hù)岸自身重力及降低擋墻側(cè)壓力等方式，可有效防止護(hù)岸沉降。

3)抗偏移能力顯著，通過加大護(hù)岸基礎(chǔ)受力面、設(shè)置基礎(chǔ)混凝土擋坎、分散及卸除護(hù)岸所受側(cè)壓力等方式，有效抵抗護(hù)岸偏移。

4)受天氣影響小，通過履帶式吊裝設(shè)備安裝等，確保小雨天氣照常作業(yè)。

5)更加生態(tài)環(huán)保，通過設(shè)置反濾層可有效防止水土流失，加強(qiáng)河水自凈作用，護(hù)岸箱室內(nèi)填充的級(jí)配塊石留有空隙，方便魚類暢游。

6)便于塑造景觀，空腹混凝土預(yù)制塊從上而下分層分階拼裝并通過錨桿固定，相鄰階層面上的預(yù)制塊之間形成花槽，通過在花槽上種植綠化水生植物結(jié)合植草式護(hù)坡的方式，可以讓邊坡坡面呈現(xiàn)良好的生態(tài)景觀，擋墻可以較完美的隱蔽于綠色植物之下。

1.3 生態(tài)擋墻工藝流程及要點(diǎn)

東湖港工程中的生態(tài)擋墻結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)、生態(tài)預(yù)制塊、碎石回填、墻后黏土回填等組成，由下至上依次施工。

1.3.1 施工準(zhǔn)備

1)場(chǎng)地準(zhǔn)備。各段開工前首先對(duì)場(chǎng)地平整，施工場(chǎng)地內(nèi)如涉及農(nóng)作物、民房及城市公共建筑物等，需提前溝通；城市公共建筑物處施工應(yīng)做好專項(xiàng)施工方案，對(duì)于達(dá)到一定規(guī)模的需上報(bào)專項(xiàng)安全方案及聘請(qǐng)專家評(píng)審，并嚴(yán)格按方案要求施工。因渠道淤泥會(huì)對(duì)建基面產(chǎn)生擠壓作用導(dǎo)致建基面收縮，故采用先渠道清淤后建基面開挖的順序進(jìn)行施工。渠道清淤可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形、場(chǎng)地及道路等多因素綜合考慮后選擇反鏟組合清淤、水力沖洗配合泥漿泵抽排、擠淤法等方式清淤。東湖港工程因地下水豐富，故采用分段導(dǎo)流、短臂反鏟配帶鋼板的方式入渠進(jìn)行組合清淤。

2)道路準(zhǔn)備。渠道地質(zhì)情況一般較差，而生態(tài)擋墻施工過程中道路頻繁有重型機(jī)械通過，故臨時(shí)道路需做好換填加固、鋪墊鋼板或者反鏟牽引等方式處理，以防止打滑、陷車；并注意架空線路位置及高度，以防止汽車泵誤觸。

3)材料準(zhǔn)備。東湖港工程中因渠道地質(zhì)情況復(fù)雜，故各段渠道基礎(chǔ)承載力不同，處理方式也不相同。各段生態(tài)擋土墻施工前首先對(duì)地基承載力進(jìn)行預(yù)判(可根據(jù)相鄰段地基情況進(jìn)行判斷)，然后對(duì)施工材料進(jìn)行準(zhǔn)備。根據(jù)不同地基情況和施工段長(zhǎng)度準(zhǔn)備杉木樁、塊石、碎石以及空腹式混凝土預(yù)制塊等施工材料，進(jìn)場(chǎng)材料統(tǒng)一堆放。待基礎(chǔ)開挖完成后，根據(jù)不同地基處理形式所需材料，向施工部位運(yùn)輸場(chǎng)內(nèi)臨時(shí)堆存材料。

東湖港工程中采用的材料主要為塊石、碎石、杉木樁、鋼筋、C15墊層混凝土、C20基礎(chǔ)混凝土、土工布及空腹式混凝土預(yù)制塊，其技術(shù)指標(biāo)如下：塊石采用粒徑為100～300 mm的規(guī)格，其中，預(yù)制塊箱室填充塊石粒徑為300 mm，其余規(guī)格塊石應(yīng)用于建基面換填；級(jí)配碎石采用粒徑為10～30 mm的規(guī)格，用于建基面換填及反濾層回填；杉木樁采用尾徑為150 mm的規(guī)格，用于建基面加固；鋼筋采用Φ14的HRB400鋼筋，用于防拉裂網(wǎng)安裝；混凝土采用強(qiáng)度準(zhǔn)確、配合比試驗(yàn)達(dá)標(biāo)的混凝土；土工布采用200 g/m2的規(guī)格；鋼板采用6 m×3 m×2 cm的規(guī)格。工程中的空腹式混凝土預(yù)制塊原材料采用低堿水泥，在成型加工過程中加入酸性纖維，增加其強(qiáng)度的同時(shí)也使其性質(zhì)變?yōu)橹行?。其?guī)格尺寸為2 m×0.5 m×0.5 m，抗壓強(qiáng)度為56.8 MPa(要求≥40 MPa)，外壓荷載為42.5 kN/m(要求≥30 kN/m)。

1.3.2 建基面開挖

基礎(chǔ)面開挖流程為：測(cè)量放線→場(chǎng)地清理→邊坡及基礎(chǔ)開挖→人工開挖保護(hù)層→測(cè)量檢測(cè)坡比、建基面高程。其中，測(cè)量放線和檢測(cè)驗(yàn)收采用GPS和全站儀，過程控制采用水準(zhǔn)儀。施工段內(nèi)場(chǎng)地清理采用人工配合1 m3反鏟進(jìn)行施工，清理垃圾采用1 m3反鏟裝20 t自卸汽車外運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)。邊坡及基礎(chǔ)開挖可采用1 m3反鏟開并由20 t自卸汽車裝卸，開挖的合格土(可利用回填土)可運(yùn)輸至指定堆放處儲(chǔ)存；不可利用土、垃圾運(yùn)輸至指定棄渣場(chǎng)。開挖完成后進(jìn)行測(cè)量放線以校核建基面位置及高程無誤。

建基面開挖施工單位必須根據(jù)設(shè)計(jì)文件，對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)、資料及施工圖中的幾何尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，并指定專人負(fù)責(zé)測(cè)量工作，及時(shí)提供所需的測(cè)量資料，嚴(yán)格控制開挖標(biāo)高、邊坡坡比、平整度，開挖過程嚴(yán)禁出現(xiàn)反坡。現(xiàn)場(chǎng)需配備專門指揮人員，基礎(chǔ)面開挖一段即采用靠尺復(fù)測(cè)驗(yàn)收一段；對(duì)淤泥、不良地質(zhì)處，現(xiàn)場(chǎng)指揮人員及時(shí)聯(lián)系質(zhì)檢部門，質(zhì)檢部門及時(shí)聯(lián)系監(jiān)理，以便及時(shí)解決不良地質(zhì)問題。此外，開挖完成作業(yè)面一側(cè)需設(shè)置排水溝，兩端或中部設(shè)置集水井，保證基礎(chǔ)面無積水；各區(qū)段配備輕型觸探設(shè)備及EVD一臺(tái)，以便開挖完成建基面及時(shí)確定地基處理形式，保證施工質(zhì)量與施工進(jìn)度。

1.3.3 建基面處理

因東湖港渠道地質(zhì)情況復(fù)雜多變、水泥攪拌樁施工周期過長(zhǎng)，故分段進(jìn)行建基面承載力測(cè)定(分段長(zhǎng)度不超過100 m，承載力測(cè)定由輕型觸探試驗(yàn)及試樁法確定，特殊部位單獨(dú)測(cè)定)，從而確定各段基礎(chǔ)及岸坡相應(yīng)的處理方式。輕型觸探試驗(yàn)通過錘擊次數(shù)×8-20(kPa)確定，試樁法即試打不同長(zhǎng)度的杉木樁，觀察打入過程的情況及打入后樁頂端是否存在回彈現(xiàn)象；若回彈，表明該長(zhǎng)度杉木樁下方依舊為淤泥層，需增加杉木樁長(zhǎng)度。各段地基承載力測(cè)定后可采取以下處理方式：①地基承載力>110 kPa時(shí)，可直接進(jìn)行墊層施工；②地基承載力為80～110 kPa時(shí)，需進(jìn)行塊石換填+碎石墊層處理，換填厚度根據(jù)淤泥厚度決定(厚度由反鏟試挖確定)，一般情況為50 cm左右；③地基承載力<80 kPa時(shí)，通過試樁法確定淤泥厚度。其中，淤泥厚度<1.2 m時(shí)，可采用塊石換填+碎石換填處理，厚度為80 cm左右；淤泥厚度>1.2 m時(shí)，需進(jìn)行杉木樁(梅花形分布)+塊石換填+碎石換填處理，可根據(jù)淤泥厚度采用2 m、4 m或6 m長(zhǎng)杉木樁。

建基面處理時(shí)，需對(duì)所有進(jìn)場(chǎng)杉木樁原材料進(jìn)行檢測(cè)，不符合設(shè)計(jì)要求的杉木樁嚴(yán)禁用于施工中。施打杉木樁時(shí)應(yīng)選用熟練機(jī)械手，以盡量保證施工杉木樁垂直下壓，并嚴(yán)格控制下壓深度至設(shè)計(jì)高程；在兩根木樁接樁處需用4根Φ14鈀釘在360°范圍內(nèi)均勻分布，固定兩根木樁接頭部位，接樁頭應(yīng)選擇在第一根木樁樁頭下壓剩余40～50 cm處。杉木樁下壓過程中，為保證木樁整體受壓、避免杉木樁下壓部位接觸面不飽滿而破壞樁頭部位，應(yīng)選擇級(jí)配均勻、塊徑小于30 cm的塊石填充于杉木樁之間，并將填充塊石的頂部碎石由人工整平，使其頂部平整、密實(shí)飽滿。此外，石料換填厚度需按設(shè)計(jì)厚度填充完成，經(jīng)由檢驗(yàn)后才允許進(jìn)行下一步施工，如換填厚度達(dá)到80 cm，則采用分層填筑擠壓處理，壓實(shí)后換填基礎(chǔ)面必須進(jìn)行復(fù)壓，觀察是否仍有較大變形，若仍有較大變形，及時(shí)聯(lián)系監(jiān)理人匯報(bào)情況。

1.3.4 基礎(chǔ)及擋坎混凝土澆筑

建基面處理完成后，在上部按一定間距布置防拉裂鋼筋網(wǎng)，并安裝支座墊石以控制保護(hù)層厚度。鋼筋連接采用人工鋼絲綁扎?；炷翝仓譃閮纱螡仓?，第一次澆筑條形基礎(chǔ)以增加基礎(chǔ)承載力，基礎(chǔ)尺寸通過生態(tài)擋土墻類型決定，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形及道路條件采用短臂反鏟入倉(cāng)、長(zhǎng)臂反鏟入倉(cāng)、天泵入倉(cāng)及天泵+短臂反鏟入倉(cāng)等方式，并使用插入式振搗棒振搗，由人工進(jìn)行平倉(cāng)，最后預(yù)埋擋坎連接處的豎向插筋；第二次澆筑擋坎以防止擋墻偏移，可采用人工平倉(cāng)收面，根據(jù)生態(tài)擋墻塊的尺寸每隔8 m左右設(shè)置一道沉降縫。澆筑前應(yīng)通過測(cè)量放線確定邊線模板位置及高程是否準(zhǔn)確，澆筑后復(fù)測(cè)。

混凝土基礎(chǔ)面施工模板外觀必須清潔干凈，倉(cāng)位內(nèi)嚴(yán)禁有積渣雜物、積水；模板上下層拼接嚴(yán)禁錯(cuò)臺(tái)且必須連接平整，以防止混凝土面掛簾；分縫板安裝必須符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，安裝必須牢固，防止混凝土澆筑過程遭到破壞。進(jìn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量、施工工序、使用的鋼筋規(guī)格、型號(hào)、間排距、安裝位置等必須滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，對(duì)于不合格混凝土嚴(yán)禁用于工程施工；混凝土拆模時(shí)脫模劑必須按要求涂抹均勻，同時(shí)應(yīng)輕拿輕放，嚴(yán)禁硬拉硬拽破壞混凝土外觀。

1.3.5 預(yù)制塊施工、墻背反濾層及土方回填

待混凝土基礎(chǔ)達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行預(yù)制塊、反濾層及回填施工。施工流程為：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→空腹式混凝土預(yù)制塊碼砌→塊石填充→反濾層碎石回填→土方回填。首先，需用50裝載機(jī)吊生態(tài)塊、運(yùn)土工布、塊石、碎石等材料至作業(yè)面邊側(cè)分類擺放，再由測(cè)量放線確定每層擋土墻碼砌位置，然后進(jìn)行空腹式混凝土預(yù)制塊碼砌?？崭故交炷令A(yù)制塊擺放采用人工安裝吊繩并連接吊裝設(shè)備(吊裝設(shè)備可根據(jù)邊坡等實(shí)際情況來選擇汽車吊、長(zhǎng)臂反鏟或短臂反鏟等)，然后利用吊裝設(shè)備將空腹式混凝土預(yù)制塊吊裝至作業(yè)面，人工拆卸并矯正。每擺放一層空腹式混凝土預(yù)制塊，進(jìn)行一次塊石填充。塊石填充可通過液壓反鏟進(jìn)行填充，頂面通過人工填充、修整和找平，保證箱室填充飽滿。然后，在空腹式混凝土預(yù)制塊墻背放置土工布，富余一部分長(zhǎng)度，防止墻背回填時(shí)變形收攏。墻背回填包含碎石反濾層回填及土方回填，東湖港生態(tài)擋墻每層高度為0.5 m，故每施工一到兩層空腹式混凝土預(yù)制塊進(jìn)行一次回填施工?；靥钋靶铚y(cè)量確定回填邊線及坡度，然后通過液壓反鏟按順序進(jìn)行碎石反濾層回填及土方回填。

施工中應(yīng)注意嚴(yán)格按照測(cè)量放線控制空腹式混凝土預(yù)制塊擺放線性；塊箱室及箱室之間縫隙必須采用級(jí)配均勻塊石填充飽滿，鏤空較大部位必須采用塊石進(jìn)行填充修整；土工布需按照設(shè)計(jì)圖紙擺放，兩段土工布鋪筑搭接時(shí)應(yīng)適當(dāng)放大搭接長(zhǎng)度，避免背后回填過程擠壓造成搭接長(zhǎng)度不滿足設(shè)計(jì)要求。生態(tài)擋土墻空間上必須層層上升，每層施工質(zhì)量合格后允許下一層施工；墻背碎石回填采用人工攤鋪均勻、平整，碎石級(jí)配必須均勻；墻背土方回填需分層進(jìn)行，每層進(jìn)行碾壓、打夯，保證其密實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求。

1.3.6 修 坡

土方回填及修坡需提前做碾壓試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)成果中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行碾壓施工。削坡采用人工輔助機(jī)械的方式，根據(jù)放坡長(zhǎng)度選擇短臂反鏟或長(zhǎng)臂反鏟進(jìn)行削坡壓實(shí)，然后再由人工輔助填平孔洞處。東湖港工程中所采用的碾壓方式為：1遍靜碾+1遍弱震碾壓+1遍強(qiáng)震碾壓，分層厚度為0.3 m，碾壓速度為2 km/h，碾壓搭接寬度不小于0.5 m，土料采用土擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定的最優(yōu)含水率為18%，削坡預(yù)留厚度為0.6 m。通水后可根據(jù)工程整體景觀規(guī)劃于坡角位置種植相應(yīng)水生植物，于岸坡種植草皮以增加其生態(tài)性能及景觀效果。修坡需注意控制坡度及密實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求，修坡完成后需填充下凹部位，保證其整齊美觀。

2 生態(tài)擋墻工藝優(yōu)勢(shì)

1)高效性。生態(tài)擋墻施工的塊石填充、墻背回填等工序均可通過機(jī)械完成，解放了人力、優(yōu)化了機(jī)械配置，使施工效率大大提高。

2)適用性。生態(tài)擋墻填充塊石量較少，加起預(yù)制塊自重后，總重量仍遠(yuǎn)小于格賓擋墻，使其基礎(chǔ)面受力較小。而且，生態(tài)擋墻之間采用連接螺栓將各層擋墻連為整體，使生態(tài)擋墻能在混凝土基礎(chǔ)面上平均受力，消除小規(guī)模沉降。其三，生態(tài)擋墻施工時(shí)，混凝土基礎(chǔ)靠渠道側(cè)會(huì)設(shè)置一道擋坎，用于抵抗邊坡帶來的側(cè)壓力，減輕擋墻偏移。

3)經(jīng)濟(jì)性。本工程生態(tài)擋墻塊石用量為2.42 m3/m，若用格賓擋墻塊石填充則為3.5 m3/m。相比而言，生態(tài)擋墻減少了石材的使用，并且完工后顏色亮麗、層次明顯、結(jié)構(gòu)獨(dú)特，在降低材料成本的同時(shí)達(dá)到了造型美觀的效果。

4)環(huán)保性。生態(tài)擋墻的整體性質(zhì)為中性，不會(huì)影響水質(zhì)，也不會(huì)對(duì)魚蝦及水生植物產(chǎn)生危害?？梢栽趽鯄γ嫔戏N植水生植物，相比混凝土擋墻更加綠色環(huán)保。

3 結(jié) 論

東湖港渠道整治工程中，生態(tài)擋墻施工加強(qiáng)了建基面承載力，降低了護(hù)岸沉降現(xiàn)象及返工情況的產(chǎn)生，隨之也減少了工人薪酬、材料使用、機(jī)械費(fèi)用、燃油對(duì)環(huán)境影響等問題；生態(tài)擋墻施工設(shè)置了碎石反濾層，且在護(hù)岸上部可種植水生植物，對(duì)渠道環(huán)境保護(hù)效果非常顯著，使生態(tài)擋土墻能更長(zhǎng)期地發(fā)揮社會(huì)作用；生態(tài)擋墻施工使舊模式“機(jī)械配合人工”變?yōu)榱诵履Ｊ健叭斯づ浜蠙C(jī)械”，達(dá)到了施工配置的最優(yōu)化，從而加大了施工效率、降低了成本，在加強(qiáng)生態(tài)效應(yīng)的同時(shí)也增加了經(jīng)濟(jì)效益，有一定推廣價(jià)值。