自嵌式擋土墻在鶴崗市城區(qū)河道治理中的應(yīng)用

宋 杰

(牡丹江市西安區(qū)溫春鎮(zhèn)政府，黑龍江 牡丹江 157000)

1 概 況

鶴崗市小鶴立河發(fā)源于青黑山的大砬子山余脈東麓，自西向東13 km后折向南，過(guò)大架山西入小鶴立河水庫(kù)，出庫(kù)后進(jìn)入鶴崗市市區(qū)，在工農(nóng)區(qū)、南山區(qū)、鶴西新區(qū)之間通過(guò)，在興安區(qū)北相繼接納前進(jìn)溝及西山溝后在興安區(qū)南匯入鶴立河。

河道總長(zhǎng)47 km，流域總面積289 km2，河道比降1/200～1/600。小鶴立河屬松花江流域河流，地處小興安嶺向三江平原過(guò)渡地帶，是穿越鶴崗市城區(qū)兩條主河流之一［1］。

2 河道治理工程設(shè)計(jì)方案的選擇

小鶴立河干流河道治理工程設(shè)計(jì)范圍是位于小鶴立河水庫(kù)以下河段，至大、小鶴立河匯合口。該段小鶴立河干流為鶴崗市區(qū)段，左岸是鶴崗市主城區(qū)，右岸是松鶴新城區(qū)、鶴南新城區(qū)，本段河道也是小鶴立河流域防洪基礎(chǔ)設(shè)施最為薄弱的一段，多數(shù)現(xiàn)有堤防、護(hù)岸年久失修失去保護(hù)作用，且堤段較短不連續(xù)，起不到應(yīng)有的防洪效果。

本次根據(jù)堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)，按50 a一遇洪水考慮。城市河流的治理在城市建設(shè)中非常重要，它不單純要滿足防洪安全要求，同時(shí)也應(yīng)滿足城市建設(shè)總體規(guī)劃，打造濱水景觀廊道，提升城市整體品位。

本工程為城區(qū)河道治理，整治方案以原有自然形成的河勢(shì)為基礎(chǔ)，根據(jù)推求的現(xiàn)狀50 a一遇洪水水面線，擬確定規(guī)劃河道堤距寬為70 m。通過(guò)拓寬河道堤距，加大河道泄洪斷面，降低洪水水面線，提高河道的行洪能力。

結(jié)合兩岸城市生活區(qū)、園林景觀的建設(shè)，利用地勢(shì)條件修建河道整治堤防，使整治后的河道即滿足防洪要求，又能達(dá)到城市規(guī)劃對(duì)河道景觀性、觀賞性和親水性的要求。基于以上考慮，提出小鶴立河河道整治方案。

設(shè)計(jì)方案比選:基于該段堤防工程建設(shè)位于主城區(qū)，工程設(shè)計(jì)原則是盡量利用靠近河道的現(xiàn)有堤防，在不影響泄洪安全的前提下，盡量少占地，減小工程量，所以堤防宜選擇墻式堤防。采用2 種設(shè)計(jì)方案，具體為:

2.1 選擇傳統(tǒng)的漿砌石防洪墻

防洪墻頂寬50 cm，迎水面直立，背水面頂部1 m直立，下部坡比1∶0.4，防洪墻基礎(chǔ)采用漿砌石結(jié)構(gòu)，厚1 m，下設(shè)1 m深防滑齒。防洪墻每隔10 m分縫，縫中布設(shè)橡膠止水。距離墻底基礎(chǔ)50 cm處布置一排排水管，排水管間距2.5 m，直徑8 cm，墻后設(shè)有無(wú)紡布碎石包，沿防洪墻通長(zhǎng)布置，無(wú)紡布碎石包直徑30 cm。防洪墻標(biāo)準(zhǔn)斷面圖見(jiàn)圖1。防洪墻墻后回填風(fēng)化料。

圖1 防洪墻標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

2.2 選用自嵌式防洪墻

墻體為預(yù)制0.305 m×0.15 m ×0.4 m自嵌式混凝土砌塊，通過(guò)錨固棒壘砌而成，墻頂采用0.2 m ×0.305 m的混凝土塊壓頂，壓頂混凝土每隔10 m分縫，縫中布設(shè)瀝青木板。墻后采用30 cm寬碎石回填，后接土工布共同組成墻后反濾系統(tǒng)，反濾層后回填加筋土，土方干密度為1.6 g/cm3以上。墻底設(shè)0.25 m×0.8 m的混凝土基礎(chǔ)，下設(shè)1 m ×1 m漿砌石基礎(chǔ)，混凝土基礎(chǔ)和漿砌石基礎(chǔ)每隔10 m分縫，縫中布設(shè)瀝青木板。

防洪墻標(biāo)準(zhǔn)斷面圖見(jiàn)圖2。

圖2 防洪墻標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

兩方案工程量及經(jīng)濟(jì)投資比較見(jiàn)表1。

2.3 兩方案比選

兩方案比較主要從以下3個(gè)方面:

2.3.1 經(jīng)濟(jì)投入

從經(jīng)濟(jì)投入方面，自嵌式混凝土砌塊防洪墻每延m 投資比傳統(tǒng)漿砌石防洪墻節(jié)省16.72%，是比較經(jīng)濟(jì)合理的建設(shè)方案。

2.3.2 過(guò)流能力

從過(guò)流能力方面，自嵌式混凝土砌塊防洪墻與直立式漿砌石防洪墻相比，自然向上的12°收縮角擴(kuò)大了河道行洪斷面，行洪能力大于漿砌石防洪墻。

2.3.3 城市景觀

從城市景觀角度，自嵌式擋土塊顏色多種多樣，可根據(jù)用戶需要定制不同的顏色。塊體表面的巖石劈裂面自然典雅，與單調(diào)漿砌塊石擋土墻相比更具生命力和新鮮感，有利于提高空間環(huán)境的視覺(jué)品質(zhì)，墻體高低起伏，上下層錯(cuò)落有致，可形成12°傾斜角，更加符合國(guó)人的視覺(jué)習(xí)慣。造型多變，可壘成直線或柔和曲線，突出動(dòng)態(tài)，給人以舒美的感覺(jué)，擋土墻輕、精、巧，解除了傳統(tǒng)擋土墻視覺(jué)上的龐大笨重感，相比傳統(tǒng)擋土墻節(jié)省材料70%，美觀與工程經(jīng)濟(jì)得到統(tǒng)一。墻體形成的水環(huán)境更適合水生植物、動(dòng)物的生存，有利于創(chuàng)造生態(tài)小氣候。

表1 兩方案工程及經(jīng)濟(jì)比選對(duì)照表

3 自嵌式擋土墻特點(diǎn)［2－6］

自嵌式混凝土砌塊擋土墻為預(yù)制干砌柔性結(jié)構(gòu)，墻體具有以下特點(diǎn)。

3.1 抗凍性強(qiáng)

該擋土墻本身由自嵌式擋土塊為主體，塊體具有高強(qiáng)抗壓和較好的抗凍性，經(jīng)試驗(yàn)，可承受300 次以上的凍融循環(huán);墻體及反濾層透水性強(qiáng)，墻后土體的含水率大為減少，土體的凍脹性降低，另外在土體發(fā)生凍脹時(shí)，土內(nèi)土工格柵可發(fā)揮約束作用，具有較強(qiáng)的抗拉、抗裂、抗水力劈裂及水力沖蝕的能力，因而整體結(jié)構(gòu)能有效消減土體凍脹，減輕凍害［7］。

3.2 控制變形能力強(qiáng)

在凍土地區(qū)氣溫變化大，土體產(chǎn)生凍脹變形大，自嵌式擋土墻是利用擋土塊無(wú)砂漿砌筑，適應(yīng)變形能力強(qiáng);復(fù)合土體中土工格柵和土的共同作用使土體的凍脹變形減小;土工格柵分層鋪設(shè)，在一定程度上也起到分割凍脹土體和阻礙凍脹應(yīng)力的傳遞作用，從而減小凍脹應(yīng)力;土工格柵產(chǎn)生拉力的方向指向基礎(chǔ)的外側(cè)偏向上方，因此拉力的向上分離起張力作用，直接平衡向下的附加應(yīng)力、拉力、水平分力對(duì)擋土墻的側(cè)向作用，也提高了地基的承載力。

3.3 適應(yīng)濕軟地基

擋土墻墻體重量輕，對(duì)地基承載力要求低，另外自嵌式擋土墻形成的復(fù)合土體中加筋，不僅使地基土體增加了黏聚力，而且增加了土體的內(nèi)摩擦角，使加筋地基增多了一個(gè)附加周?chē)Γ瑥亩鰪?qiáng)了軟地基的承載能力。墻后土工格柵分層鋪設(shè)在地基和回填土中，使土工格柵與土共同承受內(nèi)外荷載，利用土工格柵與土接觸面的摩擦作用，使回填土中的垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力經(jīng)土工格柵面層水平擴(kuò)散，轉(zhuǎn)化為土工格柵與土界面的剪應(yīng)力，從而降低軟地基受力，起到固結(jié)土體、加筋補(bǔ)強(qiáng)和防止擋土墻塌陷、沉陷的作用。

3.4 施工速度快

擋土塊設(shè)計(jì)獨(dú)特，并充分考慮了施工的便捷，自有的塊形可引導(dǎo)擋土墻自定位、自卡鎖，無(wú)需拉線、無(wú)需砂漿砌筑，施工速度是傳統(tǒng)擋土墻的5 倍，在快速施工的前提下，保證墻體安全穩(wěn)定，提高抗災(zāi)能力。

4 方案選擇

基于滿足城市河道防洪安全及景觀規(guī)劃雙重要求，設(shè)計(jì)推薦方案2。方案2 在滿足河道行洪安全的前提下，充分體現(xiàn)了城市河道的自然性、生態(tài)性、觀賞性和親水性，與城市沿河景觀帶建設(shè)融為一體。

2010年，鶴崗市小鶴立河河道整治工程中選用了自嵌式砌塊防洪墻，經(jīng)2 a的運(yùn)行，墻體運(yùn)行良好，沿岸已經(jīng)建成濱水公園，成為市民休閑娛樂(lè)的首選之處。實(shí)踐證明，自嵌式擋土墻適用于北方寒區(qū)城市河道治理，是理想的河岸護(hù)砌材料。

5 結(jié)語(yǔ)

水是一個(gè)城市必不可少的組成部分，而河道則成為每個(gè)城市必不可少的一道風(fēng)景線。近年來(lái)，河道整治成為每個(gè)城市景觀改造的重中之重，河道整治在滿足防洪安全要求的同時(shí)，更應(yīng)讓掩藏在地下的河道重見(jiàn)天日，將原來(lái)臭氣熏天的臭水溝變成市民休閑娛樂(lè)的場(chǎng)所，這是每個(gè)城市規(guī)劃建設(shè)的基本要求，也是傳統(tǒng)水利向生態(tài)水利轉(zhuǎn)型的新的發(fā)展方向。

［1］黑龍江省水利水電工程總公司勘察設(shè)計(jì)院.黑龍江省鶴崗市小鶴立河近期治理工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電工程總公司勘察設(shè)計(jì)院，2010.

［2］張學(xué)臣，程衛(wèi)國(guó)，安少賓，張培平.自嵌式擋土墻的計(jì)算分析與應(yīng)用淺析［J］.水利水電技術(shù)，2011，42(11):65－69.

［3］陳勝印.自嵌式景觀擋土墻在城市河道整治工程中的應(yīng)用［J］.山西水利科技，2011 (01):60－62.

［4］黃明煉.自嵌式景觀擋土墻在水利工程中的應(yīng)用分析［J］.山西建筑，2012，38(19):247－249.

［5］盛蓉，潘明華.自嵌式加筋擋土墻在河道整治工程中的運(yùn)用［J］.江蘇水利，2007，42(08):13－14，17.

［6］史慶鋒，程衛(wèi)國(guó)，郭軍輝.自嵌式景觀擋土墻設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題研究［J］.中國(guó)水運(yùn):理論版，2008，6(01):72－73.

［7］王錠一.自嵌式擋土墻的應(yīng)用與研究［J］.福建建設(shè)科技，2007(03):5－9.