箱式綠化混凝土擋墻在魏河治理工程中的應(yīng)用

□李曉光（鄭州市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

1 工程概況

魏河是鄭州市區(qū)北部重要的排洪河道，自西向東流經(jīng)惠濟(jì)區(qū)、金水區(qū)，于中牟縣境內(nèi)匯入賈魯河，全長27.57 km，流域面積為105 km2。魏河中州大道下游河段進(jìn)行改線治理，治理總長度9.76 km，防洪標(biāo)準(zhǔn)為近期50年一遇，遠(yuǎn)期100年一遇，要求按照生態(tài)河道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行治理。區(qū)域控規(guī)對(duì)治理段河道的軸線和控制寬度均進(jìn)行了限定，其中治理末端約3 km河段控制寬度僅80～90m，若按常規(guī)的梯形斷面設(shè)計(jì)，則規(guī)劃的控制寬度難以滿足兩岸堤距的要求，因此該段河道斷面需按陡邊坡進(jìn)行設(shè)計(jì)，以盡量縮窄堤距。

經(jīng)綜合分析，對(duì)該段河道斷面進(jìn)行優(yōu)化，采用一級(jí)邊坡為矩形、二級(jí)邊坡為梯形的復(fù)式斷面。其中一級(jí)矩形斷面兩岸需采用擋土墻結(jié)構(gòu)型式，以保證邊坡穩(wěn)定，常規(guī)的擋土墻型式主要為漿砌石和混凝土結(jié)構(gòu)，雖然工藝成熟、穩(wěn)定可靠，但不具備生態(tài)效果，同當(dāng)前的河道生態(tài)治理理念相悖，也不符合鄭東新區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)的景觀要求。因此經(jīng)綜合考慮，在本次設(shè)計(jì)中創(chuàng)新的采用了國內(nèi)先進(jìn)的箱式綠化混凝土擋墻技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)擋土墻護(hù)岸的生態(tài)化。

2 箱式綠化混凝土擋墻的特點(diǎn)

箱式綠化混凝土擋墻是一種集防護(hù)、生態(tài)、自凈、景觀功能為一體的新式擋墻，按植物生長要求選取一定粒徑的碎石制成復(fù)合隨機(jī)多孔型混凝土，創(chuàng)造植物根系生長與附著空間，實(shí)現(xiàn)混凝土的生態(tài)化，結(jié)構(gòu)上采用砌塊結(jié)合加筋土的技術(shù)保持整體穩(wěn)定。具有施工快捷、造價(jià)低廉、高透水、完全生態(tài)化的優(yōu)點(diǎn)。

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

混凝土箱體和墻后拉筋均為提前制作，施工時(shí)可有效縮短工程工期。箱體為拼裝結(jié)構(gòu)，墻后加筋土為柔性結(jié)構(gòu)物，適應(yīng)沉降和抗振動(dòng)能力強(qiáng)。擋土墻占地面積小，造型美觀。箱體內(nèi)的無砂混凝土透水性較好，可加快河道水體和墻后水體的交換，有利于水生態(tài)的維系。

2.2 生態(tài)功能

箱式綠化混凝土擋墻把水、河道、岸坡植被連成一體，在自然地形、地貌的基礎(chǔ)上，建立起陽光、水、植物、生物、土體、護(hù)岸之間的河道生態(tài)系統(tǒng)。箱式綠化混凝土擋墻具有高孔隙率多生物生長帶、多流速變化帶、為水生動(dòng)物和兩棲類動(dòng)物提供了棲息、繁衍和避難的場(chǎng)所，水邊水生植物的莖、根系為魚類產(chǎn)卵、幼魚生存提供了空間，對(duì)保持生物多樣性具有一定的積極意義。箱式綠化混凝土擋墻水位變動(dòng)區(qū)的水生植物，既能從水中吸收無機(jī)鹽類營養(yǎng)物，其水下莖、根系又是大量微生物以生物膜形式附著的介質(zhì)，有利于水體自凈；同時(shí)其多孔隙結(jié)構(gòu)形成不同流速帶和紊流區(qū)，有利于氧從空氣傳入水中，增加溶解氧，幫助好氧微生物、魚類等水生生物的生長，進(jìn)一步促進(jìn)水體自凈，改善河道水質(zhì)。在景觀效果上，打造垂直的沿河生態(tài)長廊，大大改善河道的景觀面貌，為人們休憩、娛樂提供了良好的場(chǎng)所，提升了河道周邊城市的品位。

3 箱式綠化混凝土擋墻在魏河治理工程中的應(yīng)用

3.1 結(jié)構(gòu)型式

根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，工程區(qū)地層條件主要為粉質(zhì)粘土和粉細(xì)砂，其中基礎(chǔ)持力層主要為粉細(xì)砂，容重18.50 kN/m3，粘聚力5 kPa，內(nèi)摩擦角25°，容許承載力120 kPa；墻后填土主要為粉質(zhì)粘土，容重20.0 kN/m3，粘聚力22.30 kPa，內(nèi)摩擦角29.80°，容許承載力90 kPa。河道下游約3 km范圍內(nèi)的兩岸一級(jí)邊坡均采用箱式綠化混凝土擋墻，結(jié)合地質(zhì)條件和墻體穩(wěn)定分析情況，同時(shí)考慮到河道有一定的常年蓄水水深，故本次設(shè)計(jì)箱式綠化混凝土墻體下部設(shè)約1m高M(jìn)7.50漿砌石擋墻基礎(chǔ)，以確?；A(chǔ)承載力滿足要求。箱式綠化混凝土墻體則根據(jù)不同的河道深度設(shè)置4～6層(高1.20m～1.80m)，墻體上部設(shè)鋼筋混凝土壓頂，墻后加筋采用4層3m長單向土工格柵，層間距0.40m，墻后填土壓實(shí)。具體設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 魏河治理工程箱式綠化混凝土擋墻典型設(shè)計(jì)圖（單位：mm）

3.2 參數(shù)指標(biāo)

構(gòu)件容重：1800 kg/m3（碎石、礫石骨料）；箱體混凝土強(qiáng)度≥C20，內(nèi)芯無砂混凝土強(qiáng)度≥C5；飽和凍融循環(huán)。（快凍）≥50次；有效孔徑25%～30%；空隙填充長效復(fù)合營養(yǎng)材料有效期≥8 a；綠化覆蓋率≥95%；土工格柵強(qiáng)度≥35 kN/m；填土壓實(shí)度≥0.94。

3.3 施工工藝

箱式綠化混凝土擋墻施工時(shí)按照上述技術(shù)參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，遵照國家現(xiàn)有的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施。

混凝土箱體提前預(yù)制，強(qiáng)度需滿足設(shè)計(jì)要求，內(nèi)有營養(yǎng)無紡布制成的營養(yǎng)包，其作用可為植物提供營養(yǎng)，又可以防止水土流失，起反濾層作用。用于加筋土的土工格柵，采用TGDG35PP型，要求強(qiáng)度≥35 kN/m，筋帶寬度≥5mm，筋帶水平方向間距≤20mm，格柵上必須覆土30 cm方能碾壓，回填土采用粘性土，壓實(shí)度≥0.94。

施工時(shí)在已做好的擋墻底板上采用水平錯(cuò)位拼裝，塊和塊之間可用少量M7.50砂漿找平。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求鋪設(shè)土工格柵并且按要求分層夯實(shí)。箱式綠化混凝土砌塊安裝完成后，水上部分用噴漿機(jī)將綠化混凝土專用肥料分3次噴入綠化混凝土有效孔徑中，待專用肥料涼干后，再用噴播機(jī)將植物種子噴到箱式綠化混凝土墻面上，加蓋無紡布，直到植物出苗為止；水下部分通過特殊工藝，將水生植物固定在綠化混凝土空隙中，直到水生植物定植生根為止。水下部分根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況種植浮水植物和沉水植物；水上部分種植地被、爬滕植物。

3.4 效果評(píng)價(jià)

此次設(shè)計(jì)在魏河改線段大量采用箱式綠化混凝土擋墻護(hù)岸，在防洪上滿足河道設(shè)計(jì)過流斷面的要求；在結(jié)構(gòu)上可以確保邊坡穩(wěn)定；在生態(tài)上恢復(fù)了河道的生物多樣性和水體自凈能力；在景觀上營造了沿河親水綠化帶，大大提升了河道治理后的整體面貌。同時(shí)在施工上有效地節(jié)約了工期，為龍湖的按時(shí)通水提供了時(shí)間保證。

4 結(jié)語

魏河改線段生態(tài)治理工程箱式綠化混凝土擋墻的應(yīng)用在目前鄭州市河道治理工程中也是首次嘗試，從實(shí)施效果看無疑是成功的。箱式綠化混凝土擋墻尤其適用于因受用地、拆遷等限制只能采用陡立邊坡的河道，既能保證邊坡穩(wěn)定，又具備較佳的生態(tài)景觀效果，在目前的城市生態(tài)河道治理中具有廣闊前景。魏河改線段生態(tài)治理工程的成功應(yīng)用也為今后鄭州市生態(tài)水系的治理建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。