新型生態砌塊在河道整治工程中的應用

欽震杰，朱春蓉

(上海勘測設計研究院有限公司，上海 200434)

平原地區河道治理工程中常見的直立型護岸結構型式主要有重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、空箱式、排樁式等，對于堤岸房屋密集且距離河岸近，拆遷量大且施工區域狹小的地段通常設計會采用排樁等剛性護岸結構，剛性護岸結構可靠，安全度高，但是阻斷了土體與水體的物能交換，不利于河道的生態環境，并且大多需要基礎處理，造價較高，而通過采用景觀生態擋墻代替傳統剛性護岸，不僅可以滿足擋土墻的使用功能，更重要的是考慮到與周圍環境的協調，符合“生態和諧”的設計理念，在工程中已有越來越廣泛的應用。

1 工程概況

杭嘉湖地區環湖河道整治工程是國務院批準的《太湖流域水環境綜合治理總體方案》推薦實施的提高水環境容量引排工程的重要組成部分，也是《浙江省太湖流域水環境綜合治理實施方案》重點推薦的三大清水項目之一。工程位于浙江湖州，是太湖流域的八個水利分區之一。工程主要整治杭嘉湖東部平原的兩條主要入湖骨干河道羅溇港和濮溇港。羅溇港北起太湖口羅溇節制閘，穿越北橫塘、南橫塘、頔塘，南至雙林塘，河道走向較迂回曲直，寬窄不一；濮溇港北起太湖口濮溇節制閘，穿越北橫塘、南橫塘、頔塘，南至雙林塘，河道基本順直，河面寬30～50m。這兩條南北走向的河道連同太嘉河的幻溇港、湯溇港，與東西向的北橫塘、南橫塘、頔塘(長河申Ⅲ級航道)、雙林塘(湖嘉申Ⅲ級航道)相互縱橫交錯，共同形成運西地區的骨干河網格局。本工程涉及河道整治長度39.01km，新建沿河兩岸堤防及護岸70.74km,以及河道沿線口門建筑物工程、跨河橋梁工程等內容。

2 護岸型式的選擇及設計難點

護岸型式的選擇應從堤岸穩定、減少土地征用和房屋拆遷、滿足航運要求、施工條件、周圍生態環境及景觀要求、工程造價等方面綜合考慮，在滿足河道引排水要求的同時，盡可能保持天然斷面。從生態角度考慮，宜按斜坡式斷面、復合式斷面、直立式斷面的順序加以選擇。

本工程沿線部分堤岸房屋密集且距離河岸較近，局部堤段房屋緊靠河岸分布，拆遷量大并且施工作業面狹小，同時工程地質條件較差，地層中存在淤泥質土分布且厚度較大，擬建護岸存在抗滑穩定問題及基礎沉降變形問題。尤其是濮溇港軋村老街段，護岸參差不齊，并且居民房緊靠河岸，需研究及選擇合理的設計方案。

3 傳統設計方案

結合護岸現狀條件及土層地質狀況，宜保留現有護岸，河道往對岸拓寬。新建直立式護岸可采用單排U形板樁、平臺+灌注樁等方案進行比選，考慮到板樁存在一定擠土效應，采用平臺+灌注樁式方案更為合理。擬定斷面河底高程-2.3m，以1∶3的邊坡放坡至0.7m高程后設6.5m寬的平臺，后接兩組樁。第一組樁為密排C30鋼筋混凝土灌注樁，樁徑60cm，間距70cm；第二組樁為C30鋼筋混凝土灌注樁，樁徑60cm，間距2.8m。為增加樁體整體性，在兩組樁的頂部設C30鋼筋混凝土承臺，承臺寬4.0m，高60cm，外設掛板。根據樁式護岸穩定計算結果，樁體河道側被動區設水泥攪拌樁進行土體加固，水泥攪拌樁樁徑60cm，間距0.9m，梅花形布置，以保證抗滑穩定安全系數及樁頂位移滿足規范要求。護岸斷面布置如圖1所示。

此斷面結構安全可靠，并且設計有路面結構，利于交通。但缺點是：①施工條件差、周期長；②施工期會對周圍居民的生產生活環境產生較大影響；③其鋼筋混凝土的結構型式不具親水性、生態性；④工程費用每延米達10300元，造價較高。

4 生態砌塊擋墻的特點

擋墻既要安全可靠，又要具備生態化結構，既要保土，又要具備良好的排水性，本身是互相制約的。傳統剛性護岸結構滿足安全可靠后，通常難以符合綠化及水生物等生態要求。近年來開始推廣使用以砌塊為材料的階梯式新型擋土結構，適用于各種土質及地基承載力低、易震區域，其優勢如下：

(1)生態環保。通過植物與土木工程相結合，減輕坡面的不穩定性和侵蝕，不僅滿足擋土墻的使用功能，更重要是考慮到與周圍環境的協調，正面的孔洞及箱體內石頭的縫隙為魚蝦提供生存空間，水位線上填土栽種植物。

(2)景觀效果好。采用模塊化設計，標準化模具生產，工廠預制，現場組裝，有很好的產品一致性，護坡外觀面呈現自然仿石裝飾清水混凝土藝術效果，基本無肉眼可見蜂窩麻面，采用高性能復合混凝土一次澆筑成型，是集裝飾藝術與建筑結構統一的建造技術。

(3)施工便捷。采用裝配式施工，速度為傳統方式的幾倍，保證了施工進度，同時減少了對周圍生活環境的影響。

(4)護坡內設計了大空間種植空間，使得土壤體積及土壤深度最大化，植物將獲得充足營養的供給和保護，長勢喜人，種植植物品種選擇范圍大。

(5)結構穩定，最小坡比可以達到1∶0.3，高度從幾米到十幾米均可采用。

5 生態砌塊擋墻設計及施工方案

生態框式護堤屬一款新型生態擋土墻護坡產品，其中尺寸規格為2m×1m×0.5m、1m×1m×0.5m(長×寬×高)等多種，適用于坡度為1∶0.3、1∶0.5及1∶1三種坡比的河堤、江岸等場地使用。

生產材料采用水泥基增強復合混凝土和HPB300級鋼筋生產，材質抗壓強度達到30MPa。并根據實際受力情況配置了受拉鋼筋和構造鋼筋，產品的抗凍等級達到F100。

5.1 設計方案

先用C30混凝土噴錨修復現狀護岸，再做砌塊新型擋土墻，擬定斷面河底高程-2.3m，以1∶2的拋石理砌邊坡至高程1.6m，擋墻基礎拋石擠淤不小于30cm，上設素混凝土底板厚30cm，層層疊累框式砌塊至擋墻頂部，砌塊后設30cm厚碎石反濾及土工布一層，剩余回填土填平，頂部栽種植物。該方案采用噴錨加固現狀護岸，拋石加固現狀灘面，其余結構不對原護岸產生任何影響，整理穩定滿足要求；墻面砌塊采用螺栓柔性連接，整體性好，抗變形能力強，內部穩定亦滿足要求。護岸斷面布置如圖2所示。

圖1 平臺+灌注樁型護岸斷面圖

圖2 生態砌塊護岸斷面圖

5.2 施工方案

第一步：基礎、墻后處理，如圖3所示。

圖3 施工第一步：基礎、墻后處理

施工說明：第一步先是按施工計劃，進行挖掘，填平地基，形成坡度用碎石和混凝土鋪設達到平滑的狀態。

第二步：第一層塊體吊裝與安裝，如圖4所示。

圖4 施工第二步：第一層塊體吊裝與安裝

施工說明：按施工計劃，用吊裝機，吊裝產品然后平穩放在最底層的地基上，并使用金屬連接件兩個護坡之間采用M20螺栓連接形式進行連接。

第三步：塊體連接固定。

施工說明：吊裝完產品后，相鄰的兩個護坡采用M20螺栓固定連接方式，如圖5所示。

圖5 施工第三步：塊體固定

第四步：石塊和土砂的填充，如圖6所示。

圖6 施工第四步：石塊和土砂的填充

施工說明：當最底層護坡安裝吊裝并且固定連接好后，就可以開始填充石塊和沙土了，填充的石塊和沙石符合當地環境。

第五步：土工布及碎石的鋪設，如圖7所示。

施工說明：當第一層護坡塊體固定后，碎石緊靠塊體填筑，當填充完后，開始鋪設土工布，鋪設時需要注意在上方預留10cm供疊層時使用。

第六步：第二層及以上的吊裝、固定、填充、碎石反濾等，如圖8所示。

施工說明：按照坡度比例進行第2層及以上的安裝。需要說明的兩點是：①一般是安裝完成一層護坡等回填石塊和沙石之后再繼續下一層的安裝和鋪設，按之前吊裝連接的步驟重復操作。②護坡上設計有定位孔，方便按一定比例坡度進行定位。

圖7 施工第五步：土工布及碎石的鋪設

圖8 施工第六步：第二層及以上的吊裝、固定、碎石反濾等

6 效應分析及應用效果

生態砌塊擋墻較傳統設計方案優勢明顯。

(1)工程費用低。每延米造價降低4546元，節省工程費用50%以上。

(2)工程施工時影響小。施工方案易于周邊居民接受，大大增加了工程的可實施性。施工過程未破壞原有老護岸，施工期間對河道沿線居民影響也很少。

(3)生態效果好。施工后取得了較好的景觀及生態效果，生態砌塊中填入卵石與種植土混合物，整個砌塊的外露面均可生長植物。施工3個月后，現場已經有良好的生態景觀效果，深受項目業主及周邊居民好評。

7 結語

在經濟發達地區的河道整治工程中，不僅要考慮工程技術方案的合理性，也要兼顧經濟性、生態性以及河道沿線居民的認可程度，盡量減少對工程河道沿線居民的影響。新型生態砌塊恰好可以滿足這樣的要求，值得其他類似工程借鑒。