植綠生態(tài)擋墻在河道治理中的應(yīng)用

葉英祥

（深圳市廣匯源環(huán)境水務(wù)有限公司惠州分公司，廣東惠州 516000）

1 工程概況

惠東縣碧山河（陳塘段）治理工程整治河道總長(zhǎng)約為12.29 km，碧山河主河道起于獅子潭橋，終于上磜村，治理河段長(zhǎng)9.317 km，整治支流為黃塘支流，起于下游匯流口至馬山陂河段，治理河段長(zhǎng)2.973 km。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252—2017）和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286—2013）規(guī)定，本工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級(jí)別4級(jí)，次要建筑物5級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。整治河段現(xiàn)狀普遍存在淤積、兩岸雜草竹林叢生侵占河道、河道斷面狹小等情況，影響河道行洪。河道下游受西枝江洪水倒灌頂托影響，兩岸常發(fā)生洪澇災(zāi)害。且河道現(xiàn)狀蜿蜒多彎，凹岸沖刷較嚴(yán)重、岸坡崩塌常有發(fā)生，不斷侵蝕農(nóng)田河岸。洪水暴漲暴落，造成兩岸農(nóng)作物減產(chǎn)或失收，財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重。

2 植綠生態(tài)擋墻護(hù)岸設(shè)計(jì)

護(hù)岸工程的設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜、盡量維持河道天然的岸坡形式，僅在必要位置設(shè)置人工護(hù)岸。護(hù)岸結(jié)構(gòu)應(yīng)堅(jiān)固耐久，抗沖刷、抗磨損性能強(qiáng)，適應(yīng)河床變形能力強(qiáng)，應(yīng)優(yōu)先選擇可就地取材，經(jīng)濟(jì)合理方案。河道護(hù)岸應(yīng)兼顧河道水環(huán)境改善、防止水土流失，為水生植物生長(zhǎng)、水生動(dòng)物繁殖、兩棲動(dòng)物的棲息繁衍創(chuàng)造條件。人工護(hù)岸應(yīng)優(yōu)先考慮植物護(hù)岸，在城鎮(zhèn)、景區(qū)、休閑旅游河段的護(hù)岸應(yīng)考慮景觀、親水及緩行步道的需要[1]。

3 植綠生態(tài)擋墻設(shè)計(jì)方案選取

碧山河（陳塘段）為低丘陵河流，沿河兩岸多為農(nóng)田和村莊，考慮到河道蜿蜒多彎，部分河段水流流速較大，現(xiàn)狀河道局部沖刷較嚴(yán)重，多處存在塌岸現(xiàn)象，需要對(duì)易沖刷河道進(jìn)行護(hù)岸整治。現(xiàn)對(duì)護(hù)岸形式進(jìn)行比選，最終選取工程安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)適用的工程方案。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，鹽羅礤村附近現(xiàn)狀河段沿河主要為村民房屋、村道等。該段河道護(hù)岸不僅對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求較高，且對(duì)景觀效果要求較高，兩岸基本不具備放坡位置，故采用墻式護(hù)岸對(duì)其防護(hù)。植綠生態(tài)擋墻常用形式有混凝土或漿砌石擋墻+種植槽植綠、混凝土生態(tài)砌塊擋墻+加筋土+植綠、格賓石籠擋墻+植綠、生態(tài)袋擋墻+植綠等，對(duì)四種形式適用性進(jìn)行比選分析。

生態(tài)袋擋墻為柔性結(jié)構(gòu)，生態(tài)效果好，對(duì)軟弱地基具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，但生態(tài)袋易破損、抗老化能力差、壽命短、耐久性不佳。格賓石籠擋墻雖柔韌性以及地基變形適應(yīng)能力好且透水性強(qiáng)，能夠保持水與土之間的自然對(duì)流交換，但也暴露出網(wǎng)格搭接脫落、石料掉出導(dǎo)致網(wǎng)箱變形、網(wǎng)格老化破損等問(wèn)題，且需要利用格賓網(wǎng)間的縫隙長(zhǎng)時(shí)間土壤堆積，為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造條件，綠化效果一般[2]。

植綠生態(tài)擋墻如圖1～圖4所示。

圖1 混凝土擋墻+種植槽植綠（單位：mm）

圖2 混凝土生態(tài)砌塊擋墻+加筋土+植綠（單位：mm）

圖3 格賓石籠擋墻+植綠（單位：mm）

圖4 生態(tài)袋擋墻+植綠（單位：mm）

生態(tài)砌塊擋墻砌塊水平之間采用螺栓連接，上下采用插銷(xiāo)固定，砌塊與土之間采用加筋材料防止滑動(dòng)和傾覆失穩(wěn)。整體穩(wěn)定性強(qiáng)、排水、生態(tài)效果較好，但存在砌塊易開(kāi)裂、破損等問(wèn)題。植物的生長(zhǎng)是需要足夠的養(yǎng)分和水源，需要配備人員對(duì)植物進(jìn)行管理養(yǎng)護(hù)。混凝土擋墻+種植槽植綠透水性較差，但是基于傳統(tǒng)擋墻的改造升級(jí)優(yōu)化，可發(fā)揮傳統(tǒng)擋墻穩(wěn)定性好、抗沖刷、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料豐富、施工便捷的優(yōu)勢(shì)，設(shè)置了種植槽進(jìn)行綠化，景觀生態(tài)性效果顯著。可利用岸上一體化生活污水處理設(shè)施達(dá)標(biāo)尾水作為水源，再在擋墻上部結(jié)構(gòu)預(yù)埋DN300的UPVC管道，迎水側(cè)開(kāi)灌水孔實(shí)現(xiàn)澆灌功能。因此，選用混凝土擋墻+種植槽植綠護(hù)岸形式[3]。

4 植綠生態(tài)擋墻結(jié)構(gòu)復(fù)核

4.1 擋墻穩(wěn)定性復(fù)核

土基的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)基本組合為1.2，特殊組合為1.05。土基擋墻抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)基本組合為1.40，特殊組合為1.30。最大應(yīng)力與最小應(yīng)力比允許值基本組合為2.5，特殊組合為3.0。工程所在地基本地震烈度為6度，選最不利斷面進(jìn)行計(jì)算，選取樁號(hào)BS2+894斷面進(jìn)行工況計(jì)算。

工況一（完建）墻前、后水位與擋墻底板高程相同，墻后填土完成；工況二（正常擋水）：墻前水位與擋墻頂齊平，墻后水位比墻前水位低0.5 m；工況三（水位降落）：墻后水位與擋墻頂齊平，墻前水位比墻后水位低0.5 m。

各計(jì)算工況荷載組合如表1所示。

表1 擋墻各工況荷載組合

根據(jù)理正巖土系列軟件5.11版計(jì)算，結(jié)果如表2所示。

表2 擋墻穩(wěn)定性及應(yīng)力計(jì)算成果

由表2可知，擋墻的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)、抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)、基底應(yīng)力不均勻系數(shù)均滿足規(guī)范要求，且該處擋墻基礎(chǔ)為卵石基礎(chǔ)。

地基承載力允許值240 kPa，基底應(yīng)力最大值小于地基承載力的1.2倍，滿足規(guī)范要求。

4.2 沖刷深度計(jì)算

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286—2013）和《水力計(jì)算手冊(cè)》有關(guān)公式進(jìn)行沖刷深度計(jì)算，本工程沖刷深度計(jì)算值為0.59 m，擋墻護(hù)腳埋深取0.8 m。

岸坡夾角α=0，行進(jìn)流速U=2.19 m/s，近岸垂線平均流速Ucp=2.19 m/s，水流不均勻系數(shù)η=1，水容重γ=9.21 kN/m3，啟動(dòng)流速Uc=0.93 m/s，中值粒徑d50=0.02 m，H0=3.12 m，沖刷深度hs=0.59 m。

5 結(jié)語(yǔ)

在水利工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，河道的建設(shè)更注重生態(tài)性。惠東縣碧山河（陳塘段）治理工程從實(shí)際情況出發(fā)，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)擋土墻的改造，采用了混凝土擋墻+種植槽植綠形式，該方案既具備了傳統(tǒng)擋土墻的優(yōu)勢(shì)，又可實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)，達(dá)到美化生態(tài)環(huán)境的效果。克服了工程上大多會(huì)配套植綠措施，但后期過(guò)度依賴(lài)于人為管理，忽視了人員、資金等投入不足的問(wèn)題，不能長(zhǎng)效發(fā)揮功能的特點(diǎn)。工程因地制宜地利用設(shè)施尾水實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、簡(jiǎn)化管理，產(chǎn)生了良好的綜合效益。