生態(tài)漿砌石擋墻在山區(qū)中小河流治理中的應(yīng)用

杜秀忠，張挺,孫昌利，黃錦林

(1.廣東省水利水電科學(xué)研究院， 廣東 廣州 510635;2.廣東省巖土工程技術(shù)研究中心， 廣東 廣州 510635)

廣東省位于珠江流域下游，境內(nèi)河流眾多，除珠江流域(西、北、東江和珠江三角洲諸河)的河流水系外，尚有韓江流域及粵東沿海、粵西沿海等諸小河流水系。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣東省集水面積在100 km2以上的各級(jí)干支流共542條，其中山區(qū)河流眾多，河流短、比降大，致使洪水來得猛、去得快，且大部分為無堤防或堤防標(biāo)準(zhǔn)低的河流，河道防洪能力低，每逢汛期極易造成泥石流、堤防決口、沖毀村莊和道路、淹沒農(nóng)田等重大災(zāi)害，且全省大部分中小河流兩岸土地肥沃，人口密集，洪澇災(zāi)害損失較大。

在抓好水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善防洪減災(zāi)工程體系的背景下，中小河流治理工作得到了高度的重視，同時(shí)在治理過程中也出現(xiàn)了一些難題，如山區(qū)河道窄、彎道多、水流急，易發(fā)生沖刷破壞，但與此同時(shí)中小河流治理經(jīng)費(fèi)往往十分有限，因此亟需發(fā)展適應(yīng)山區(qū)中小河流治理的護(hù)岸技術(shù)，既能滿足河道防沖刷要求，又能充分發(fā)揮就地取材，生態(tài)友好，造價(jià)低廉的特點(diǎn)。

1 生態(tài)漿砌石擋墻的結(jié)構(gòu)型式

生態(tài)擋土墻是一種既能起到生態(tài)環(huán)保的作用、又兼具景觀功能、且能防止水土流失的擋土墻[1-2]，生態(tài)漿砌石為其中的一種型式，表面干砌內(nèi)部漿砌塊(卵)石，具有生態(tài)性好，觀賞性強(qiáng)的特點(diǎn)。生態(tài)漿砌石有空隙可供魚蝦等棲息產(chǎn)卵，并可提供休閑平臺(tái)，外觀也天然環(huán)保。

生態(tài)漿砌石擋墻一般位于堤防坡腳，起到防沖固腳的作用，生態(tài)漿砌石擋墻可結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r因地制宜進(jìn)行選材，可采用卵石填筑(如圖1所示)，也可采用塊石填筑(如圖2所示)。

生態(tài)漿砌石擋墻的結(jié)構(gòu)型式主要由上部生態(tài)漿砌石擋墻和下部格賓石籠構(gòu)成，結(jié)構(gòu)型式如圖3所示。上部生態(tài)漿砌石擋墻出露地面，外觀尺寸為1.0～1.5 m；下部采用格賓石籠，底寬約1.5 m，高1.0 m，內(nèi)部充填塊石、碎石或卵石，既可作為漿砌石擋墻的基礎(chǔ)，同時(shí)格賓石籠透水性良好，可有效降低堤身浸潤(rùn)線。

生態(tài)漿砌石擋墻形成內(nèi)部空隙，為水棲生物構(gòu)筑生態(tài)環(huán)境，其中靠近外表面采用片石構(gòu)成，詳細(xì)做法如圖4所示，片石寬度b≥20 cm，片石高度≥15 cm，在頂部還可采用水泥砂漿嵌縫，增強(qiáng)穩(wěn)定性的同時(shí)，也可形成平整路面可供人行走。

2 生態(tài)漿砌石擋墻的施工技術(shù)

1) 砌筑材料

砌筑材料分別選用河道中的卵石和外購(gòu)的塊石兩種材料進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。

①塊石材料要求：石料必須質(zhì)地堅(jiān)硬、新鮮，不得有剝落層或裂紋；石料從采石場(chǎng)專門開采，砌筑前對(duì)表面的污垢等雜質(zhì)，應(yīng)清洗干凈；石材的規(guī)格要求：一般由成層巖石爆破而成，或大塊石料鍥切而得，要求上下面大致平整且平行，無尖角、薄邊，塊體厚度要求大于15 cm。

②卵石材料要求：在河道中篩選大塊的卵石作為漿砌材料，塊體厚度要求大于15 cm，本河段卵石料不滿足時(shí)需到其他河段收集。其他要求與塊石料相同。

2) 膠凝材料

主要采用水泥砂漿，強(qiáng)度等級(jí)不低于M7.5(外立面和頂面不低于M10)；水泥應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及部頒標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)號(hào)不低于32.5級(jí)；水泥砂漿的沉入度控制在4～6 cm。

3) 砌筑要求

①砌筑工藝要求

砌石采用鋪漿法砌筑，砌筑時(shí)，石塊分層臥砌，上下錯(cuò)縫，內(nèi)外搭砌。砌體的砌縫寬度要求平縫在1.5～2.0 cm，豎縫在2.0～3.0 cm；砌石體要求大面朝下，砌筑時(shí)適當(dāng)搖動(dòng)或敲擊使其穩(wěn)定。嚴(yán)禁石塊無漿貼靠，豎向填塞砂漿后用扁鐵插搗至表面泛漿；同一砌筑層內(nèi)相鄰石塊應(yīng)錯(cuò)縫砌筑，不得存在順流向通縫，上下相鄰砌筑的石塊，也應(yīng)該錯(cuò)縫搭接，避免豎向通縫，必要時(shí)可每隔一定距離立置丁石。

②砌筑工序要求

鋪砌前，須將石料灑水濕潤(rùn)，使其表面充分吸收，但不得殘留積水；已砌好的砌體，在抗壓強(qiáng)度未達(dá)到2.5 MPa前，不得進(jìn)行上層砌石；繼續(xù)砌石前，須將砌體表面浮渣清除，再行砌筑；砌體外露面須在砌筑后12～18 h之內(nèi)給予養(yǎng)護(hù)。

由此可見，生態(tài)漿砌石施工工序較多，施工工藝較復(fù)雜，對(duì)砌石的工人技術(shù)要求較高。

施工過程中遇到的常見問題，可采取以下措施解決，如外層砌石體一半有砂漿填充，一半無砂漿填充，對(duì)外一半呈干砌狀態(tài)，如果砂漿包裹不夠易發(fā)生破壞，建議外層砌石選料時(shí)挑選長(zhǎng)度較長(zhǎng)的石塊，并且垂直堤線擺放，后半部分砂漿充填，增加其砂漿包裹的長(zhǎng)度。砌石塊體砌筑不當(dāng)，嵌固不穩(wěn)時(shí)，易被洪水沖散而發(fā)生破壞，建議石塊豎向砌筑，使其向下和向內(nèi)嵌入，窄邊向上和向外排列，增大其嵌固深度，增強(qiáng)石塊個(gè)體的穩(wěn)定性，提高其抗沖能力。

3 生態(tài)漿砌石抗沖流速

在韶關(guān)市中小河流現(xiàn)場(chǎng)采集流速，采用便攜式流速儀，通過采集不同河段的流速，測(cè)量主要采集垂直于堤線的近岸流速[3]，測(cè)得低水位下最大流速為1.5 m/s，底部流速為1.0 m/s，洪水期高水位時(shí)流速可達(dá)2 m/s。據(jù)相關(guān)研究[4-5]，未經(jīng)防護(hù)的清灘料啟動(dòng)流速不大于1 m/s，在流速較大時(shí)會(huì)發(fā)生沖刷破壞，一般需采取防沖刷工程措施。

參照《水力計(jì)算手冊(cè)》[6]，各種防護(hù)措施的允許不沖流速見表1，采用漿砌塊石襯砌，允許不沖流速大于2.5～4 m/s，可以滿足順流方向的防沖要求。

4 經(jīng)濟(jì)造價(jià)綜合對(duì)比

根據(jù)試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)施工獲得的參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)，生態(tài)漿砌石擋墻與格賓石籠、普通漿砌石擋墻型式效果及造價(jià)對(duì)比見表2～3。

三種擋墻型式造價(jià)各分項(xiàng)對(duì)比如下：

此外，素砼單價(jià)為430元/m3，埋石砼單價(jià)為380元/m3(埋石如果可以采用河道中的砂卵石則工程造價(jià)還可降低)。

由此可見，生態(tài)漿砌石的生態(tài)性和觀賞性較好，但從材料獲取、施工工藝、質(zhì)量控制、工程造價(jià)等方面還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

5 結(jié)語

清灘土石料抗沖能力差，山區(qū)中小河流暴漲暴落，流速快，其防沖能力尤其重要，需做好坡腳及坡面的防護(hù)措施，本文采用生態(tài)漿砌石擋墻既能滿足防沖刷要求，又能就地取材，適應(yīng)生態(tài)環(huán)保的作用且兼具景觀功能。