生態(tài)魚槽砌塊在田心河河道整治工程中的應用

廖 威，肖曉光

(廣東珠榮工程設計有限公司，廣東 廣州 510610)

1 概述

上栗縣城鄉(xiāng)河道綜合整治工程位于江西省萍鄉(xiāng)市上栗縣，包含田心河、金山河、栗水河、萍水河等10條治理河道。田心河系萍水河上游一級支流，位于萍鄉(xiāng)市上栗縣東南部。發(fā)源于江西省宜春市袁州區(qū)水江鄉(xiāng)干丘村，自北向南流經水江鄉(xiāng)的快榮村、畔龍村后，流入上栗縣田心村、民主村，然后轉折向東流向上埠村，在上埠村枧田附近匯入萍水河。流域面積為 47.8 km2，主河道長為15.4 km，平均坡降為12.1‰[1]。田心河整治河長為3.12 km，新建沿河兩岸護岸為4.29 km，以及沿河岸頂道路和穿堤建筑物，洪水標準按防沖不防淹的原則進行設計。通過對河道采取護岸工程、清淤疏浚等措施，以實現“防災減災、河暢岸固、自然生態(tài)、安全經濟、長效管護”為目標，重點解決河道行洪通暢，提高流域綜合防災減災能力，以保障人民生命財產防洪安全，支持地方經濟社會可持續(xù)發(fā)展[2-3]。下面對生態(tài)魚槽砌塊在田心河整治中的應用情況進行介紹。

2 護岸材料比較

護岸按其結構特點可分為硬質材料護岸和生態(tài)護岸[1]。

硬質護岸材料常見的有混凝土、鋼筋混凝土、埋石混凝土、漿砌石等，主要適用于村莊、鎮(zhèn)區(qū)等征地困難或者迎流頂沖的河段。

生態(tài)護坡的形式根據材料劃分為3大類：自然形生態(tài)護坡、半自然形生態(tài)護坡及人工形生態(tài)護坡。自然形生態(tài)護坡主要有植被護坡、塑筋水?？箾_椰墊、干砌石護坡等；植物護坡分為人工種草護坡、草皮護坡和液壓噴播植草護坡；半自然形生態(tài)護坡主要包括土工材料護坡、格賓石籠或格賓網墊護坡、生態(tài)平鋪塊、網箱生態(tài)砌塊等。人工型生態(tài)護坡主要包括生態(tài)混凝土及空心六角塊護坡等[4]。

坡式護岸包括護腳部分和護坡部分[5]，本工程護腳材料主要通過混凝土、生態(tài)魚槽砌塊、漿砌石、格賓石籠、干砌石、拋石等幾種材料進行比選確定[6- 7](見表1所示)。

根據各種護岸材料的優(yōu)缺點，護腳擬采用C20砼擋墻護腳、生態(tài)魚槽砌塊護腳、M7.5漿砌石擋墻護腳3種方案進行比選。從表1可知，M7.5漿砌石擋墻投資最少，生態(tài)魚槽砌塊護腳投資最多，C20砼擋墻擋墻居中。根據建設單位反饋，漿砌石擋墻在工程所在地質量難以保證，因此，不推薦采用；C20砼灌砌石擋墻投資僅次于漿砌石，因此，推薦采用C20砼灌砌石擋墻；生態(tài)魚槽砌塊護腳投資最高，但生態(tài)魚槽砌塊護腳較生態(tài)，結合當地需求，田心河河道整治推薦采用生態(tài)魚槽砌塊護腳。

表1 護腳材料比較

3 生態(tài)型魚槽砌塊特點

生態(tài)形魚巢磚屬于剛性護岸的一種，其外形似一個長方體，內部有方正規(guī)則的空腔，分層布置于河道護岸之中與河道相通，磚體的空腔即在河道中構筑起魚巢，為魚類及水生生物棲息、繁殖提供生存空間。同時，由于水流帶起的泥沙等遇到墻體減速后，在重力的作用下會沉積在魚巢磚的空腔內部，沉積下的沖積物能夠給一些水生植物的生長提供營養(yǎng)來源，形成一個水生植物、水生動物等各種水生生物共存的空間。在河流行洪季節(jié)，生態(tài)形魚巢磚能有效地抵御外界流速的變化對魚類等水生生物造成的危害，可提供一個安全的避難場所。與自然植被護岸、傳統(tǒng)硬質護岸相比魚槽砌塊具有如下特點：

1)設計斷面所耗費主要的石材和水泥較傳統(tǒng)的漿砌石節(jié)省約70%，減輕對環(huán)境影響，特別是目前很多地區(qū)正在推進生態(tài)文明建設，正在逐步關閉石場，石材供應壓力大。

2)既可解決河道防沖固岸，又解決了傳統(tǒng)的砼固岸或漿砌石固岸寸草不生的問題，屬于生態(tài)形硬護坡，治理后河流水生態(tài)環(huán)境有較好提升，后期管理方便。

3)結構形式美觀，建成后將成為一道亮麗的水利風景，為群眾提供休閑、散步、旅游的新去處。

4)生態(tài)魚槽砌塊開口空間前的入口縮窄，可改變水流紊流，消除部分水波，減少水流的沖擊影響，降低了護岸運營期的維修率[8]。

5)斷面結構施工所需場地較小，不會因堆放大量砂礫石對周邊環(huán)境造成破壞影響，場地清理工程量小，對施工現場周邊環(huán)境影響小；施工時開挖斷面小，占地少，對施工條件要求低，工程完成后無需人工養(yǎng)護。

6)斷面采取集中預制方式，采用機械制造便于控制砌塊質量，安裝過程采用自嵌式連接，整體質量易于控制。

7)為便于施工中的搬運與安裝，砌塊兩側設置了凹槽。結構主要依靠砌塊自身重量和上下砌塊自鎖(利用纖維插銷連接)的共同作用保證墻體穩(wěn)定，單塊的預制結構使得護岸施工方便快捷，節(jié)省大量施工時間。

8)斷面施工受天氣影響較小，雨天也可施工，且適應于流水施工，可有效地縮短工期，便于控制施工進度。

砌塊尺寸為500 mm×550 mm×200 mm(長×寬×高)，砼強度等級為C20，單塊重量為80 kg。砌塊臨水側的插孔分別連接上下砌塊，插孔采用高分子玻璃纖維插銷棒，直徑為12.5 mm，長度為400 mm，抗拉強度為750 MPa，抗剪力強度為44 MPa，臨水側頂端設置限位臺階，起到加強砌塊整體穩(wěn)定的作用。施工時交錯壘放，左右互鎖，既可以增加穩(wěn)定性，又提升了河道整體視覺效果。砌塊結構如圖1～2所示。

4 魚槽砌塊護岸設計

田心河河道整治工程沿河兩岸護腳采用生態(tài)魚槽砌塊，護腳高為1.4 m，埋深為0.8 m，生態(tài)魚槽砌塊尺寸為550 mm×500 mm×200 mm，共4層砌塊。生態(tài)魚槽砌塊下依次設C20混凝土底板及級配碎石墊層，C20砼底板厚為0.5 m，寬為0.7 m，級配碎石墊層厚為 0.1 m，魚槽砌塊頂部設C20混凝土壓頂厚為0.1 m，生態(tài)魚槽砌塊后設反濾層，從內至外依次為350 g/m2土工布一層、中粗砂反濾層厚0.1 m及碎層反濾層厚0.1 m，砌筑完成后利用開挖合格料回填，需分層回填壓實。砂性土相對密度不小于0.6，粘性土壓實度不小于0.91。砌塊完工整體穩(wěn)定性好，抗形變能力強，抗沖刷能力強。砌塊與周邊環(huán)境相協(xié)調，景觀效果良好，滿足自然生態(tài)需求。經計算內部穩(wěn)定和整體均滿足設計要求。護岸典型斷面如圖3所示。

圖1 魚槽砌塊整體示意(單位：mm)

圖2 插銷棒連接示意(單位：mm)

圖3 魚槽砌塊擋墻斷面示意(單位：mm)

5 魚槽砌塊護岸施工

生態(tài)魚槽砌塊為預制產品，可在市場采購。砌塊結構上屬于自嵌式重力擋土墻。

1)基礎處理。施工時先打好底端混凝土基礎，對基礎基座的上部鋪平10～30 mm左右的灰漿找平后，將生態(tài)魚槽砌塊的下端部分貼于其砼基座上完成第一層砌筑，砼基座每隔10 m設置一道分縫，縫寬20 mm，采用閉氣泡沫板填縫。

2)砌塊吊裝與連接。由于砌塊體積較大，單塊重量為80 kg，需要進行吊裝運輸。第一層砌塊施工完成后，再鋪設上一層砌塊，須按設計坡度角度，孔與孔之間對應壘砌，按設計角度插錨固棒(材質為玻璃纖維)，再用上層孔對位下層的錨固棒。安裝時生態(tài)磚交錯壘放，左右互鎖，依次安裝到設計高程。

3)墻背回填。擋墻背面回填級配碎石及砂性土，并夯實(壓實度按照設計要求進行)。此工作需要在完成一層的砌塊拼接后同步進行。土工布亦同步鋪設且應預留一定的長度，方便后期施工[9]。

4)現澆混凝土壓頂。待砌塊鋪設及回填土夯實完畢，澆筑100 mm厚C20砼壓頂。

5)種植適合當地景觀要求的水生植物。圖4～5為田心河魚槽砌塊護岸施工與完工實景示意。

圖4 田心河護岸施工實景示意

圖5 田心河護岸完工實景示意

6 建議

1)砌塊結構屬于自嵌式重力擋土墻。在護岸高度較小時，可利用自重滿足整體穩(wěn)定和內部穩(wěn)定要求。當護岸高度較高，則需要根據實際情況考慮在墻后增設土工格柵改善砌塊受力，增加砌塊的穩(wěn)定性，鋪設長度由實際計算確定[10]。

2)目前，市場生態(tài)魚槽砌塊單價較傳統(tǒng)護岸偏高，國內河道整治護岸工程對魚槽砌塊的應用較少，在實際工程中，可結合當地生態(tài)需求，在河道中推薦采用生態(tài)魚槽砌塊護岸。

7 結語

魚槽砌塊生態(tài)效果顯著，采用階梯式護岸，并配合種植水生植物，可以使河水與土壤相互滲透，增強河道水體自我凈化能力，弱化工程結構對河流生態(tài)系統(tǒng)的沖擊[10]。在完工后可以取得較好的生態(tài)植物效應，3個月內可以形成完善的植物效果，整體提升了河道的生態(tài)性，滿足了景觀的觀賞性[11]。完工后抵御了汛期洪水，墻身未見明顯倒塌或缺陷，滿足防沖功能。生態(tài)魚槽砌塊具有生態(tài)性和抗沖穩(wěn)定性[12]，符合生態(tài)河道治理設計理念，具有良好發(fā)展前景，值得類似工程借鑒[13]。