淺析生態(tài)砌塊擋墻在朝陽(yáng)河山洪災(zāi)害防治中的應(yīng)用

張進(jìn)東

(安徽省宣城市宣州區(qū)水利局,安徽 宣城 242000)

0 引 言

山洪溝治理往往著重于河道的傳統(tǒng)功能,強(qiáng)調(diào)改造自然,興利除害等。因此,往往形成斷面渠道化、河岸河底硬質(zhì)化,選擇的材料多為硬質(zhì)材料,如:漿砌石、混凝土、鋼筋混凝土等。這些材料對(duì)于河道的岸坡自身穩(wěn)定及抗沖刷能力較強(qiáng),對(duì)河道發(fā)揮防洪排水安全功能起到了重要的作用。但是,這種整治更多的實(shí)現(xiàn)了水安全卻忽略了水環(huán)境,拉遠(yuǎn)了人與水之間的距離,失去了河道天然的特性,違背了現(xiàn)代人回歸自然、返璞歸真的需要。傳統(tǒng)山洪溝治理材料隔斷了水生生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng),破壞了植物、動(dòng)物的生長(zhǎng)能力及棲息場(chǎng)所,從而破壞了整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng),降低了水生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)自然的認(rèn)識(shí)不斷深入,傳統(tǒng)的山洪溝治理理念和技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們的需求,迫切需要新型的生態(tài)化理念來(lái)指導(dǎo)山洪溝治理工作。生態(tài)砌塊擋墻護(hù)岸技術(shù)即能滿足河道邊坡穩(wěn)定及防沖刷要求,又能充分發(fā)揮透水性好、整體性好、親水景觀效果好的特點(diǎn)。

1 工程基本情況

宣州區(qū)朝陽(yáng)河某處長(zhǎng)1.835km河段需治理,要求新建3089.1m長(zhǎng)防洪堤,其中左堤岸為1307.8m長(zhǎng),右堤岸為1781.3m長(zhǎng)。左岸H左0+520.5～H左1+240段和右岸H右0+000～H右1+185段用的都是復(fù)式結(jié)構(gòu):“自嵌式擋墻”結(jié)合“聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡”。左岸H左1+244.7～H左1+880段和右岸H右1+189.7～H右1+800段都是居民區(qū),由于建有工廠區(qū),且有高壓電塔,征地拆遷工作有很大的難度,按河道兩岸具體地質(zhì)地形將工程布置工作做好,防洪堤用的是二級(jí)自嵌式生態(tài)砌塊型擋墻,安全防護(hù)效果好,而且占地不大,經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。

2 自嵌式生態(tài)砌塊擋墻

防洪堤斷面型式設(shè)計(jì)為二級(jí)自嵌式生態(tài)砌塊擋墻。上下二級(jí)擋墻采用的迎水面坡比為1∶0.2,高度分別是2.2m和3.48m,基礎(chǔ)采用C20混凝土,厚度設(shè)計(jì)為0.3m;墻后設(shè)0.3m厚的反濾層,用的是級(jí)配碎石(5～40mm),采用反濾土工布鋪設(shè)在碎石層與墻背填土間,墻背加筋夯填土選用的是黏性土以0.6m厚分層夯填,要求壓實(shí)度至少在93%以上;每1層夯填好后均鋪設(shè)1層拉應(yīng)力極限為80kN/m的玻纖網(wǎng)片土工格柵,鋪設(shè)時(shí)由墻面開始向內(nèi)延伸,下級(jí)擋墻共鋪設(shè)土工格柵6層,上級(jí)擋墻共鋪設(shè)土工格柵4層,入土長(zhǎng)度分別為2.8m與1.9m。二級(jí)擋墻砌塊頂部采用C20混凝土設(shè)25cm厚壓頂,無(wú)論是壓頂還是防浪墻均以10m間距設(shè)寬20mm伸縮縫,并以瀝青浸杉木板展開全斷面填塞處理。親水平臺(tái)以透水磚作10cm厚面層;下部采用C15混凝土作10cm厚墊層;為強(qiáng)化堤腳壓載、改善抗滑能力,以拋填塊石加大堤腳壓重,下級(jí)擋墻腳則通過(guò)1.05m厚拋填塊石進(jìn)行壓載,頂部寬度為2.5m,墻趾護(hù)腳底位置鋪有300g/m2反濾土工布1層。堤后以C20混凝設(shè)0.3m深,底部寬0.3m的土排水溝,側(cè)墻的設(shè)計(jì)厚度為0.15m。

3 穩(wěn)定計(jì)算

3.1 計(jì)算方法及計(jì)算工況

生態(tài)砌塊擋墻穩(wěn)定性驗(yàn)算有內(nèi)、外部之分,前者指的主要是土工格柵的長(zhǎng)度、拉力還有抗拔性,驗(yàn)算方法為正應(yīng)力均勻分布法;后者則包括滑動(dòng)穩(wěn)定性、傾覆穩(wěn)定性、地基應(yīng)力,以及整體穩(wěn)定性分析。

穩(wěn)定計(jì)算考慮的工況有3種:①工況1是指施工期河內(nèi)無(wú)水;②工況2是指水位驟降期,10a一遇洪水時(shí)驟降1m水位,背水側(cè)水難以立即排出;③工況3是指滲流穩(wěn)定期,河內(nèi)出現(xiàn)10a一遇洪水位。

3.2 計(jì)算結(jié)果

按相關(guān)規(guī)范要求,在基本組合荷載狀況下,生態(tài)砌塊擋墻對(duì)于抗滑和抗傾覆方面要求的穩(wěn)定安全系數(shù)均以1.40為下限,在特殊荷載組合狀況下,以上二者穩(wěn)定安全系數(shù)也不允許低于1.30。生態(tài)砌塊擋墻按相關(guān)規(guī)范要求,其加筋網(wǎng)片的抗拔性能、地基的承載性能還有整體穩(wěn)定性能均要求至少有1.30的安全系數(shù)。經(jīng)計(jì)算各工況下自嵌式生態(tài)砌塊擋墻的安全系數(shù)均符合相應(yīng)規(guī)范要求。

4 施工工藝

實(shí)例工程中的二級(jí)自嵌式生態(tài)砌塊擋墻屬于復(fù)合體,由主體的生態(tài)砌塊面板與層間的土工格柵材料結(jié)合墻后填料共同組成,需要抵抗土體帶來(lái)的側(cè)壓,而墻后土帶來(lái)的壓力則靠拉筋提供的抗拉力來(lái)抵抗,這樣一來(lái)其整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部就能處于穩(wěn)定狀態(tài)。擋墻的具體施工順序?yàn)?基礎(chǔ)澆混凝土施工、在基礎(chǔ)混凝土面上鋪設(shè)反濾土工布、基礎(chǔ)后填筑土體并壓實(shí)、對(duì)土工布做折返處理、擺砌首層自嵌式生態(tài)砌塊、將袋裝碎石填充至砌塊與填土之間、鋪設(shè)土工格柵一層、鋪設(shè)土工布一層、對(duì)墻后部位填筑土體并壓實(shí)、對(duì)土工布做折返處理;然后同樣的施工順序,擺砌第2層自嵌式生態(tài)砌塊,如此循環(huán)上升至第3層。其施工要點(diǎn)主要有:擺砌首層砌塊時(shí),務(wù)必要保證基礎(chǔ)能達(dá)到要求的平整度,且可以與基礎(chǔ)頂面嚴(yán)密貼合接觸,鋪設(shè)好后,對(duì)砌體在水平與縱向方向上的整體平直度展開檢查,要求偏差度不允許超過(guò)2cm/2m,砌筑時(shí)選擇在砌塊下按照M20砂漿找平法對(duì)高程進(jìn)行調(diào)整。將反濾土工布鋪設(shè)在首層上之前,先把基礎(chǔ)頂面清掃干凈,在基礎(chǔ)頂面鋪設(shè)時(shí)要求緊貼后緣,且預(yù)留50cm土工布置于墻后,以備反卷至首層填土頂部。其余各層反濾土工布應(yīng)預(yù)留足夠長(zhǎng)度,使土工布可在填完土后,被折返至填土層的頂面上。墻后排水骨料用的是反濾袋裝5～40mm粒徑碎石,以人工填筑方式施工,在生態(tài)砌塊與墻后填土之間填筑,要保證密實(shí)度,高度則要求務(wù)必與已用生態(tài)砌塊擺放好的墻體頂面保持在同一水平面上,要求在袋裝碎石上設(shè)置一層土工布,然后再對(duì)該層做填土處理。土工格柵用的是玻纖網(wǎng)片土工格柵,要求首部所在平面齊平于上層待施工的生態(tài)砌塊頂板表面,鋪設(shè)時(shí),要求自砌塊擋墻開始,向墻后填土所在方向推進(jìn),鋪設(shè)過(guò)程中,盡量將土工格柵張緊,使其保持平整,不允許出現(xiàn)褶皺,并用U型釘將土工格柵尾端釘入已經(jīng)過(guò)壓實(shí)處理的填土層中。墻后的夯填施工材料用的是黏土,對(duì)填料的壓實(shí)效果是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)接,可以說(shuō)加筋土工程的成敗就在此一舉。要求連續(xù)撒布,方向?yàn)檠貕罂v向,回填土料一定要平鋪,將虛鋪層厚度嚴(yán)格控制在0.15～0.20m。選擇小型蛙夯設(shè)備展開反復(fù)夯實(shí),對(duì)距墻1m范圍內(nèi)需要以平板夯實(shí),確保自嵌式生態(tài)砌塊擋墻不會(huì)受到夯機(jī)帶來(lái)的震動(dòng)影響。對(duì)填料粒徑控制在150mm以下,壓實(shí)度至少達(dá)到93%。為加大堤腳壓載,改善抗滑性能,選擇用拋填塊石的方式加大堤腳壓重,2.5m的頂寬,1.05m的厚度,并在墻趾護(hù)腳底部位置上,鋪300g/m2的反濾土工布1層。在堤頂以C25混凝土設(shè)置路面,即使受到雨水沖刷,也不會(huì)水自堤頂侵入,墻后土體與其中土工格柵間的摩擦力也不會(huì)被減小。

5 結(jié) 論

綜上所述,生態(tài)砌塊擋墻是現(xiàn)代理念之下產(chǎn)生的新技術(shù)、新工藝,工期短、占地少、施工便捷、造型美觀,不僅具有良好的生態(tài)性效果,而且整體的造價(jià)相對(duì)較低,同時(shí)也能避免石材過(guò)度開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞,目前已在山洪溝防洪治理工程中廣泛應(yīng)用。生態(tài)砌塊的透水性有效凈化了水質(zhì),實(shí)現(xiàn)水質(zhì)自循環(huán),為水生生物的繁殖棲息營(yíng)造了良好的生態(tài)環(huán)境,凸顯“水清、岸綠、景美”的江南水鄉(xiāng)風(fēng)貌,提升了當(dāng)?shù)厝罕姷木幼…h(huán)境,增進(jìn)了居民生活的幸福感,促進(jìn)了美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的步伐。