上海市生態(tài)護(hù)岸中預(yù)制砌塊的應(yīng)用及研究

夏清 上海友為工程設(shè)計(jì)有限公司

生態(tài)護(hù)岸是生態(tài)河道的重要組成部分，是指在滿足自身結(jié)構(gòu)安全的前提下，以具有良好水土保持功能和透水功能的植生土坡或生態(tài)材料為主要結(jié)構(gòu)的護(hù)坡或擋墻護(hù)岸。

20世紀(jì)以來，我國在河流治理中大量使用生態(tài)護(hù)岸技術(shù)，上海市1998年開始整治蘇州河，先后啟動(dòng)樣板河道和骨干河道整治工程，逐步完善了水環(huán)境建設(shè)，使河道面貌得到較大提升，蘇州河的治理取得了階段性的成效。

近年來，上海各類河道整治工程中應(yīng)用的生態(tài)護(hù)岸型式多種多樣，取得了較好的生態(tài)效果，根據(jù)生態(tài)護(hù)岸材料類型可以分為四大類：天然材料生態(tài)護(hù)岸、砼制品生態(tài)護(hù)岸、土工合成材料生態(tài)護(hù)岸和新型材料生態(tài)護(hù)岸，其中砼制品生態(tài)護(hù)岸種類最多，特別是砼制品中的預(yù)制砌塊種類繁多，在中小河道、骨干河道和航道中均有廣泛應(yīng)用。本文就生態(tài)護(hù)岸中預(yù)制砌塊的應(yīng)用情況以及其材料特征、約束要素和管理養(yǎng)護(hù)要求等關(guān)鍵因素進(jìn)行總結(jié)和歸納。

1.預(yù)制砌塊介紹

預(yù)制砌塊是一種利用混凝土、工業(yè)廢料或地方材料等制成的人造塊體，在水利、交通和土木等工程中有廣泛的應(yīng)用，具有施工便捷、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好和耐久性好等特點(diǎn)。上海市生態(tài)護(hù)岸中常用的預(yù)制砌塊型式分為兩種：護(hù)坡砌塊和擋土砌塊。

1.1 護(hù)坡砌塊

護(hù)坡砌塊鋪設(shè)在護(hù)岸水位變動(dòng)區(qū)斜坡表面，下方鋪設(shè)碎石、土工布等形成反濾層，護(hù)砌防護(hù)范圍上下邊界及順河向一定間距設(shè)置砼格梗進(jìn)行連片塊體固定，最終形成生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)型式。其結(jié)構(gòu)受力合理，拼鋪在邊坡上能有效分散坡面雨水徑流，減緩水流速度，減小坡面沖刷，具有邊坡防護(hù)和綠化的雙重效果。上海市常用的護(hù)坡砌塊有預(yù)制連鎖塊體和預(yù)制螺母塊體。

1.2 擋土砌塊

砌塊擋墻由擋土砌塊、加筋材料和碎石土工布反濾層組成，具有一定的孔隙率，保證水體通透，為水生動(dòng)植物提供生境空間。其較傳統(tǒng)擋墻具有體積小、材料用量省、造價(jià)低，預(yù)制塊安裝施工、方便快捷、施工進(jìn)度快，結(jié)構(gòu)耐久性好等特點(diǎn)。上海市常用的擋土砌塊主要有預(yù)制箱式砌塊、預(yù)制高強(qiáng)度嵌鎖砌塊、預(yù)制榮勛砌塊和預(yù)制生態(tài)空心砌塊等。

2.預(yù)制砌塊在上海市生態(tài)河道中的應(yīng)用案例

2.1 護(hù)坡砌塊的應(yīng)用情況

護(hù)坡砌塊在上海市松江區(qū)、青浦區(qū)、崇明區(qū)和浦東新區(qū)等地區(qū)均有應(yīng)用，松江區(qū)張家浜河道于2003年整治完工，河道設(shè)計(jì)寬度為40.0m，河道護(hù)岸采用斜坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)，在高程1.50m至高程3.30m之間采用C25螺母塊體護(hù)坡，塊體孔洞內(nèi)填土并栽種植物，順?biāo)飨蛎扛?0m設(shè)置一道素砼格梗。青浦區(qū)陳家匯江河道于2017年整治完工，河道寬度為30.0m，河道護(hù)岸采用斜坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)，在高程2.20m到防護(hù)頂高程2.90m，采用C30混凝土連鎖砌塊護(hù)坡，塊體孔洞內(nèi)填土并栽種植物。

2.2 擋土砌塊的應(yīng)用情況

擋土砌塊通常應(yīng)用在上海市中小河道整治中，閔行區(qū)磚灘港河道于2019年整治完工，河道采用復(fù)式斷面，2.30m高程處設(shè)置2.0m長水生種植平臺(tái)，平臺(tái)后設(shè)置箱式砌塊擋墻結(jié)構(gòu)，墻頂高程為3.10m。青浦區(qū)南蔣墩港河道于2017年整治完成，2.20m高程設(shè)置水生植物種植平臺(tái)，平臺(tái)后設(shè)置混凝土嵌鎖塊體擋墻，墻頂高程3.10m，墻后設(shè)置臨水步道。金山區(qū)斜涇港采用了榮勛砌塊擋墻結(jié)構(gòu)，崇明區(qū)東灘濕地公園河道采用了生態(tài)空心砌塊擋墻結(jié)構(gòu)。

3.預(yù)制砌塊在上海市生態(tài)河道應(yīng)用中關(guān)鍵因素的分析

3.1 預(yù)制砌塊的材料特征分析

預(yù)制連鎖塊體、預(yù)制螺母塊體等護(hù)坡砌塊和預(yù)制箱式砌塊、預(yù)制空心砌塊等擋土砌塊均主要采用的原材料有水泥、砂料、石料、參合料（如硅灰、粉煤灰、礦渣等）、外加劑和顏料等，并且可以利用廢料進(jìn)行砌塊制作，有利于適應(yīng)環(huán)保的要求，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級一般不低于C25，均具有較好的耐久性。

3.2 預(yù)制砌塊的應(yīng)用約束要素分析

3.2.1 護(hù)坡砌塊應(yīng)用約束要素分析

護(hù)坡砌塊應(yīng)用的主要約束要素為岸坡坡度、河道波浪要素、河道水流流速和景觀性要求等，具體分析如下：

（1）護(hù)坡砌塊適用的岸坡坡度一般不大于1：2，當(dāng)岸坡坡度大于1：2時(shí)，護(hù)岸結(jié)構(gòu)整體的抗滑移能力不足，容易整體失穩(wěn)。

（2）河道波浪要素決定了護(hù)坡砌塊的護(hù)砌范圍，上海市河口寬度為10.0～30.0m的中小河道河面較窄，波浪因素影響基本可以忽略，護(hù)坡砌塊的護(hù)砌范圍一般為常水位上限至設(shè)計(jì)低水位；河口寬度30.0～60.0m的中小河道，可考慮波浪對水位變動(dòng)區(qū)上下20cm的影響范圍，護(hù)坡砌塊的護(hù)砌范圍為常水位上限以上20cm至低水位以下20cm之間；河口寬度大于60.0m的河道的波浪影響范圍可以根據(jù)設(shè)計(jì)波浪爬高進(jìn)行計(jì)算確定；風(fēng)速較大的河道需計(jì)算風(fēng)壅增水高度確定護(hù)砌范圍；對于具有通航功能的河道，需進(jìn)行船行波計(jì)算，根據(jù)內(nèi)河航道的要求確定護(hù)砌范圍。

（3）河道水流流速確定了護(hù)坡砌塊的選型，不同的河道流速直接影響護(hù)坡砌塊的厚度及單塊質(zhì)量，流速越大，塊體越厚、越重。

（4）河道的景觀性要求砌塊結(jié)合綠植進(jìn)行設(shè)計(jì)，塊體孔洞中設(shè)計(jì)需填充耕植土、碎石或綠化混凝土等，上海市河道中一般填充碎石和耕植土，并種植根系發(fā)達(dá)的水、陸生固土植物，保證了河道的景觀性，同時(shí)防止了岸坡的淘刷。

3.2.2擋土砌塊應(yīng)用約束要素分析

擋土砌塊應(yīng)用的主要約束要素為地質(zhì)情況、岸后腹地情況、河道波浪要素、河道水流流速和景觀性要求等，其中河道波浪要素和河道水流流速與護(hù)坡砌塊要求基本相同，不同之處具體如下：

（1）河道的地質(zhì)情況決定了砌塊擋墻的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式，軟弱土層需進(jìn)行地基處理，保證結(jié)構(gòu)安全。

（2）河道岸后腹地情況決定了砌塊的選型，砌塊擋墻通過壘砌形成“墻體”，一般高度不高于1.50m擋墻可以直接通過砌塊壘砌形成，對于高度高于1.50m的擋墻，如預(yù)制高強(qiáng)度嵌鎖砌塊和預(yù)制榮勛砌塊墻后需鋪設(shè)加筋體，以保證砌塊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，加筋體施工開挖面較大，不適用于距離構(gòu)筑物較近的河道岸段。

（3）預(yù)制箱式砌塊內(nèi)填充塊石和卵石，箱子頂部規(guī)則布置黃石或鋪設(shè)耕植土種植綠植，但耕植土易被水流沖刷，綠植難以存活，景觀性稍差，預(yù)制高強(qiáng)度嵌鎖砌塊和預(yù)制榮勛砌塊難以結(jié)合綠植進(jìn)行設(shè)計(jì)，景觀性稍差，生態(tài)空心砌塊呈臺(tái)階式布置，砌塊內(nèi)填充耕植土結(jié)合種植根系發(fā)達(dá)的水、陸生固土植物，具有較好景觀性。

3.3 預(yù)制砌塊的管理養(yǎng)護(hù)要求分析

砌塊的景觀綠化效果與綠化施工的工藝密不可分，同樣與后期養(yǎng)護(hù)密不可分，砌塊內(nèi)耕植土質(zhì)的選用，養(yǎng)護(hù)是否及時(shí)等均影響砌塊景觀綠化效果。

護(hù)坡砌塊的管理養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)為：砌塊孔洞中積聚漂浮垃圾需定期清理，可通過保潔船進(jìn)行清理；砌塊孔洞中土體容易流失，后期養(yǎng)護(hù)過程中需對塊體中孔洞土體進(jìn)行填補(bǔ)以保證植物的生長；沖刷嚴(yán)重的岸段易導(dǎo)致塊體下部脫空，需將脫空區(qū)域內(nèi)塊體取出，重新回填碎石土、整平、夯實(shí)，并鋪設(shè)墊層及塊體。

不同擋土砌塊的管理養(yǎng)護(hù)要求不盡相同，主要相同點(diǎn)為砌塊內(nèi)的垃圾清理，不同點(diǎn)為預(yù)制箱式砌塊和生態(tài)空心砌塊的頂部或內(nèi)部耕植土需定時(shí)補(bǔ)充，以保證植物的生長。

4.結(jié)語

本文根據(jù)上海市河道生態(tài)護(hù)岸調(diào)研成果和以往河道整治項(xiàng)目，概述了上海市生態(tài)護(hù)岸中預(yù)制砌塊的應(yīng)用情況，系統(tǒng)總結(jié)了生態(tài)護(hù)岸中預(yù)制砌塊材料特征、約束要素及管理養(yǎng)護(hù)要求等關(guān)鍵因素，為今后上海市河道治理中預(yù)制砌塊的使用提供參考。