組合式生態(tài)擋土塊在石溪河治理中的施工技術(shù)探討

仇靜文

(婁底市水利水電工程建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南 婁底 417000)

1 材料特點(diǎn)

組合式生態(tài)擋土塊是一種新型復(fù)合材料，由混凝土、生物添加劑、固化劑、光亮劑、緩凝劑、水泥助磨劑、早強(qiáng)劑、增強(qiáng)劑、無機(jī)顏料等數(shù)十種材料混合預(yù)制而成。

1.1 砌體結(jié)構(gòu)

組合式生態(tài)擋土塊所采用砌體材料為素混凝土異形構(gòu)件，砌體強(qiáng)度≥MU20，抗凍標(biāo)號為F250。厚度分為335 mm(大、中塊)、285 mm(小塊)兩種，單塊砌體厚度允許偏差±5 mm，邊長允許偏差±4 mm，垂直度允許偏差≤3 mm，吸水率不超過7%。單塊砌體結(jié)構(gòu)形式如下所示(見圖1)。

圖1 組合式生態(tài)擋土塊模型

1.2 尺寸規(guī)格

生態(tài)擋土塊(小)：300 mm×500 mm×285 mm。生態(tài)擋土塊(中)：1000 mm×600 mm×335 mm。生態(tài)擋土塊(大)：1000 mm×1200 mm×335 mm。

1.3 鎖結(jié)形式

區(qū)別于常規(guī)鋼筋混凝土擋墻，組合式生態(tài)擋土塊在水平向相鄰兩列砌體間相互鎖結(jié)，豎向通過在預(yù)留錨固孔內(nèi)置入錨固鋼筋并填充混凝土膠結(jié)。

1.4 產(chǎn)品特點(diǎn)

1.4.1 節(jié)約原材料的開采

采用工廠化全封閉自動化生產(chǎn)，在工地現(xiàn)場采用裝配式安裝，代替了傳統(tǒng)的現(xiàn)場制作工藝，減少了現(xiàn)場的揚(yáng)塵及原材料的浪費(fèi)，相比傳統(tǒng)擋土墻可以節(jié)約2倍以上的材料浪費(fèi)，進(jìn)而節(jié)約了原材料的開采，實(shí)現(xiàn)了原材料的有效利用。

1.4.2 快速安裝，縮短施工周期

從工廠自動化生產(chǎn)—物流搬運(yùn)—現(xiàn)場安裝—綠化，同步進(jìn)行，一個(gè)節(jié)拍，受天氣等自然因數(shù)影響小。4個(gè)工人，1臺設(shè)備，每天可以安裝近100 m2，大大縮減了施工周期，大幅度降低了人工成本和管理成本，進(jìn)而減少了施工成本。

1.4.3 鋼筋錨固，安全穩(wěn)定

產(chǎn)品預(yù)留鋼筋錨固孔，采用干壘加鋼筋灌混凝土錨固，相當(dāng)于鋼筋混凝土擋土墻+懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)，抗剪性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)漿砌石擋土墻。

1.4.4 結(jié)構(gòu)多樣，人性化設(shè)計(jì)

組合式生態(tài)擋土塊擁有生態(tài)面、景觀面、防洪面等多種景觀效果，可以根據(jù)需要調(diào)配多種顏色效果，更好地展現(xiàn)藝術(shù)性；也可以根據(jù)地形、高度及土質(zhì)情況組合使用，在保證安全的前提下，實(shí)現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)。

1.4.5 墻面綠化，維護(hù)自然美

全新升級組合式生態(tài)擋土塊擁有更大的生態(tài)孔，能填充更多的土壤，改善植物的生長條件，更適植物的生長，達(dá)到墻面生態(tài)全覆綠，形成“看似無墻實(shí)則有墻”的自然景觀，維護(hù)自然美。

1.4.6 維持生態(tài)循環(huán)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境

預(yù)留空洞，供魚類等水生生物提供棲息、產(chǎn)卵的生物通道，保護(hù)了水體生物與土體生物的物質(zhì)交換，實(shí)現(xiàn)了擋墻內(nèi)外的生物相通，從而達(dá)到維護(hù)生物循環(huán)，改善水體質(zhì)量的效果；也為人、畜等提供攀爬自救，為落水增加了生還幾率，減少了安全隱患。

2 石溪河治理工程基本情況

石溪河為資水二級支流，發(fā)源于湖南省新化縣老木界，途經(jīng)河家拜、沙州市、孟公市、關(guān)莊橋、羅家灣、陳家山、滑石、接龍橋、石溪，在黃家灣匯入資水一級支流大洋江。石溪河流域集水面積211.0 km2，河流長度36 km，河流坡降6.74‰。

1960年修建龍溪水庫后，為增加耕地面積，將河道進(jìn)行了截彎取值改造，導(dǎo)致河道迫降變陡，水流流速加快，降低了河道防洪減災(zāi)抵御能力。特別是龍溪水庫下游至石溪河與泥河交匯處6.1 km河道受2016年7月4號特大洪水災(zāi)害的影響，1997年修建的原河堤及護(hù)岸工程幾乎全部被沖毀或者基礎(chǔ)被掏空。河床淤積，下游段尤其嚴(yán)重，河床被砂卵石淤積抬高了1～2 m。

本次治理的主要任務(wù)：減輕石溪河治理河段的洪水威脅、降低洪澇災(zāi)害的發(fā)生、提高治理河段的行洪能力；保障河流的水生態(tài)健康發(fā)展，改善水環(huán)境。通過對石溪河的治理，為沿岸的鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的水資源保障，本次治理河段全長11.17 km。

建設(shè)方案：采用組合式生態(tài)擋土塊護(hù)岸形式為主，民房沿河側(cè)及已建沿河公路側(cè)采用C20混凝土埋塊石結(jié)構(gòu)，部分基礎(chǔ)掏空段采用C20混凝土固腳處理。

組合式生態(tài)擋土塊設(shè)計(jì)：采用混凝土基礎(chǔ)+中塊+頂部混凝土壓頂形式，擋土塊干壘坡比1∶0.3，水平向相鄰兩列砌體間相互鎖結(jié)，豎向通過在預(yù)留錨固孔內(nèi)置入錨固鋼筋并填充C20混凝土膠結(jié)上下?lián)跬翂K，錨筋直徑φ16。生態(tài)擋土塊臨水側(cè)種植孔內(nèi)填充土并播撒草籽，墻后設(shè)0.2 m厚砂卵石(粒徑20～50 mm)反濾層，砂卵石后設(shè)土工布(300 g/m2)；生態(tài)擋土塊下設(shè)混凝土基礎(chǔ)，并要求基礎(chǔ)既要滿足自身穩(wěn)定要求，又要滿足防沖要求?；A(chǔ)開挖原則上要開挖至原土層或砂卵石層，具體承載力要求指標(biāo)：墻高≤3.0 m時(shí)，地基承載力不低于120 kPa；3.0 m<墻高≤6.0 m時(shí)，地基承載力不低于180 kPa；6.0 m<墻高≤7.0 m時(shí)，地基承載力不低于220 kPa。如遇開挖至設(shè)計(jì)高程基礎(chǔ)承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，需要對基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，滿足要求后再進(jìn)行上部生態(tài)擋土塊施工。

3 施工方案

組合式生態(tài)擋土塊施工方式主要有兩大類，分別為干壘施工法和土工格柵加筋施工法?？紤]到本治理工程護(hù)岸高度為2～3 m，故采用干壘施工法。

干壘施工法特點(diǎn)：施工簡單快捷，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行簡單修坡后即可進(jìn)行施工，能有效大幅度降低施工難度、節(jié)約施工成本、縮短施工周期。

3.1 對施工難點(diǎn)的把握

3.1.1 單塊質(zhì)量較大，對施工作業(yè)面運(yùn)輸要求高

組合式生態(tài)擋土塊大塊單塊重量達(dá)到400 kg，中塊重量200 kg，無法用人工挑抬，只能機(jī)械吊裝，這就要求施工作業(yè)面交通便利，能適合機(jī)械操作的工作面，這樣才能加快施工進(jìn)度。

3.1.2 墻體砌筑需要與墻后填筑同步施工

組合式生態(tài)擋土塊非直立式擋墻，墻體向后傾斜22°，這就要求擋墻砌筑必須與墻后填筑同步施工，墻后回填一層，生態(tài)砌塊砌筑、座落一層，不然墻體會不牢固，容易產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.3 各層生態(tài)擋土塊砌筑時(shí)施工質(zhì)量要求較高

所有的生態(tài)塊一定要保持穩(wěn)固，若某一層生態(tài)擋土塊垂直度有很大偏差，砌筑高程不準(zhǔn)確，會負(fù)面影響到此列全面墻體高程，從而對成品的美觀度造成不良影響。

3.2 主要施工工藝流程

主要施工工藝流程如下所示(見圖2)。

圖2 主要施工工藝流程

3.3 基本施工步驟

(1)組合式生態(tài)擋土塊屬高強(qiáng)度混凝土預(yù)制塊，從廠家采用貨車運(yùn)輸至工地，注意產(chǎn)品在裝卸、運(yùn)輸時(shí)應(yīng)捆扎牢固，禁止用翻斗車傾卸，避免碰撞。

(2)施工前應(yīng)當(dāng)對施工現(xiàn)場進(jìn)行作業(yè)面整理。石溪河治理段大部分河段河岸修建有沿河公路，可將建材與施工器材運(yùn)至每一施工地段，部分地段需要修建臨時(shí)施工便道，便道應(yīng)能滿足施工作業(yè)設(shè)備順利通行，保證施工能正常進(jìn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)要求對作業(yè)區(qū)域進(jìn)行修坡、支模并澆筑C20混凝土基礎(chǔ)。

(3)混凝土基礎(chǔ)后方應(yīng)當(dāng)使用粘質(zhì)粉土、粉土、粉砂等進(jìn)行回填，不可使用建筑垃圾、淤泥等回填。不可使用裝載機(jī)、推土機(jī)等大體積設(shè)備把回填材料運(yùn)輸?shù)降却靥畹幕又?，避免對混凝土基礎(chǔ)側(cè)端形成重大橫向荷載。應(yīng)當(dāng)使用小體積運(yùn)送工具順著混凝土基礎(chǔ)豎向接連撒布、攤鋪回填材料，攤鋪一層馬上碾壓一層。墻后填土運(yùn)用逐層填充、逐層碾壓的作業(yè)方式，碾壓機(jī)器行駛方向和混凝土基礎(chǔ)呈現(xiàn)為平行狀態(tài)。回填材料應(yīng)當(dāng)管控在最理想含水比例的±2%之內(nèi)，每一層壓實(shí)之前的厚度在0.15～0.20 m之間。碾壓運(yùn)用小體積蛙夯來回碾壓，碾壓痕跡應(yīng)當(dāng)互相連接，避免出現(xiàn)漏壓問題。碾壓遍數(shù)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定，最后碾壓程度應(yīng)當(dāng)在90%以上。回填到距離混凝土基礎(chǔ)頂端10 cm的時(shí)候暫停施工，進(jìn)行第一層土工布鋪設(shè)。

(4)全面清理混凝土基礎(chǔ)表面后進(jìn)行反濾土工布鋪設(shè)，依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)把墻后土工布貼合到混凝土基礎(chǔ)表面后緣位置且順著墻后縱向貼合10 cm。

(5)墻后回填材料、碾壓程度的標(biāo)準(zhǔn)和混凝土基礎(chǔ)后方回填標(biāo)準(zhǔn)相同，需指出的是墻前面1 m范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)防止夯機(jī)振動對互嵌擋墻產(chǎn)生不良影響，如果有需要，可使用平板夯。填充到混凝土基礎(chǔ)頂端的時(shí)候，回填土前端和生態(tài)擋土塊后里面300 cm的地方坡腳表現(xiàn)為22°放坡，用來保證返濾層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

(6)生態(tài)擋土塊砌筑。生態(tài)擋土塊運(yùn)用汽車型起重機(jī)多批次運(yùn)輸?shù)交炷粱A(chǔ)上。第一層生態(tài)擋土塊的擺砌十分關(guān)鍵，在混凝土基礎(chǔ)上砌筑第一層生態(tài)擋土塊之前一定要清理混凝土基礎(chǔ)上表面，用來確保第一層砌塊基礎(chǔ)平順程度且保障生態(tài)擋土塊和混凝土基礎(chǔ)表面深入連接，不然會導(dǎo)致上層砌塊不穩(wěn)固，另外會負(fù)面影響到此列砌塊高程。各個(gè)節(jié)段擋墻第一層砌塊鋪裝完畢后皆要檢測砌體橫向水平度與豎向垂直度，保證橫向與縱向尺寸差異在2 cm及2 m以內(nèi)。

(7)墻后反濾碎石填筑。墻后反濾碎石是一種排水骨料，在填充之前應(yīng)當(dāng)以試驗(yàn)的方式確定碎石的等級與直徑，粒徑通常在5～40 mm之間。詳細(xì)而言，5～20 mm碎石在總碎石量中占到45～60個(gè)百分點(diǎn)，20～40 mm粒徑碎石在總碎石量中占到55～40個(gè)百分點(diǎn)。使用人力填充的方式，填充高度和擺塊頂面保持一致(見圖3)。

圖3 施工順序

4 結(jié) 語

(1)目前該產(chǎn)品已發(fā)展到第六代。產(chǎn)品尺寸加大、重量增加，安全穩(wěn)定性更好；產(chǎn)品生態(tài)植生孔加大，更容易接觸陽光的照射及雨水的滋潤；采用雙排水孔，更有利于排水及植物對營養(yǎng)的吸收，形成擋墻內(nèi)外的生態(tài)物質(zhì)交換；更有利于水體生物的產(chǎn)卵、棲息，以及人畜的攀爬自救，人性化設(shè)計(jì)更合理；重量增加、尺寸增加，成本不變，進(jìn)一步節(jié)約了工程造價(jià)；可兩塊并列使用，增加斷面寬度，有利于施工便利和產(chǎn)品統(tǒng)一，更方便安裝及運(yùn)輸。

(2)應(yīng)用組合式生態(tài)擋土塊能達(dá)到傳統(tǒng)漿砌石或混凝土等材料所滿足的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定抗沖、防洪減災(zāi)目的，同時(shí)更重要的是能兼顧生態(tài)和景觀效益。從石溪河治理工程已實(shí)施段的效果來看，一是對已有損毀岸坡進(jìn)行了加固，提高了河道行洪能力，保障了兩岸居民生命財(cái)產(chǎn)安全。二是又能美化環(huán)境，改善當(dāng)?shù)鼐用袢司迎h(huán)境，起到很好地景觀效果，有利于鄉(xiāng)村振興和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。

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