花博園新型生態護岸比較分析

汪 濤，林墨翰，蔡曉男，楊連佼

(1.中交第三航務工程局有限公司，上海 200030； 2.中交三航局第二工程有限公司，上海 200122)

當前，人們逐漸意識到傳統護岸對河流生態環境造成的不良影響，并開始將生態學原理應用于護岸工程的設計與施工中，探索兼具生態功能與景觀效果的新型護岸形式。生態護岸是指在保證邊坡安全穩定、河道行洪排澇的基礎上，以保護、創造良好的生態環境和自然景觀為主要目標，把河堤由過去的土工建筑改造成為水體、土體及動植物相互涵養，適合生物生長的仿自然狀態的護岸，生態護岸的建設旨在創造一個完整的岸坡生態交互系統，形成水、土、生物之間良性循環，使護岸不僅具有防洪護坡的基礎功能，還具有較好的景觀效果及較強的污染水體修復能力，從而為城鎮河流生態系統的健康持續提供保障。

1 工程概況

1.1 項目背景

中國花卉博覽會(簡稱“花博會”)是我國規模最大、規格最高、影響最廣、內容最豐富的國家級花事盛會(見圖1)。2018年上海崇明獲得2021年第十屆中國花卉博覽會的舉辦權，并計劃以此為契機加快推動崇明世界級生態島建設。花博園生態水系整治工程是第十屆花博會的重要組成部分，工程內容包括66.53km河湖護岸、280萬m3土方、108.51萬m2綠化、15座跨河橋、5座水(泵)閘以及37萬m2水生態修復。為響應綠色發展理念，花博園生態水系整治全部采用新型生態護岸，以實現水陸生態環境的良性交互，便于園區水系的穩定可持續發展。該工程涉及的生態護岸結構包括木樁護岸結構(A型)、仿木樁護岸結構(B型)、生態砌塊擋墻結構(C型)、箱形砌塊擋墻結構(D型)和基礎護岸結構(E型)。

圖1 第十屆中國花卉博覽會效果

1.2 水文地質

花博園擬建場區地貌屬河口砂嘴砂島地貌類型(III區)，地基土均屬第四紀沉積物，主要由黏性土、粉性土及砂性土組成，抗震設防烈度為7度。園區地下水穩定水位標高為2.430～3.300m，平均為2.97m。場地地下水水位較高，地基土呈飽和狀態。多年平均氣溫15.4℃，歷史最高氣溫40.2℃，極端最低氣溫-12.1℃。多年平均降水量為1 208.8mm，年降水量最大值為1 482.6mm(1991年)，最小值為649.2mm(1997年)。降水量年內分布不均，差異較大，汛期(5—9月)降水量的平均值為656mm，占全年的61.9%，最大日降水量為297.3mm(2001年6月23日)。

2 護岸結構

木樁護岸(A型)采用4m長φ160松木樁密排輔以φ100橫向聯系檁條，其結構形式簡單，施工方便快捷，能起到基礎的固土護坡和防沖刷作用，施工過程中應優先控制松木樁的線形與高差，該護岸主要用于無特殊景觀或結構防護要求的河道區域。

生態砌塊擋墻護岸(C型)與箱形砌塊擋墻護岸(D型)結構形式相近，采用生態砌塊/箱形砌塊結合袋裝碎石、C30鋼筋混凝土底板的形式，都屬于重力式擋墻護岸，且砌塊空隙為魚卵等水生生物繁殖提供了優良的附著場所。不同的是，D型護岸需增設1組φ100定植樁，為沉水植物的生長提供更廣闊的空間，并且護岸結構的整體穩定性更好，抗沖刷能力更強。

基礎護岸(E型)采用1∶4～1∶6的大放坡形式，崇明土質以黏性土為主，自然坡度在1∶3即可保持穩定，所以該類護岸適用于廣闊的靜水湖區。另外，基礎護岸可結合種植挺水或沉水植物，利用植物根系固土或增設定植樁等方式增加土質穩定性，防止水土流失(見圖2)。

圖2 A～E型斷面

3 施工工藝

5種生態護岸的工藝流程如表1所示，表中序號代表施工工序的先后順序。從工序的繁易程度看，E型護岸的工序最少，其次是A型護岸，最后是B型、C型和D型護岸；從人機投入量看，E型護岸需要的最少，其次是A型護岸，再次是C型和D型護岸，最后是B型護岸。此外，B型、C型和D型護岸均需現澆混凝土，尤其是C型須分2次澆筑，因涉及混凝土養護，其施工周期最長。

表1 5種生態護岸的施工工藝

另外，生態護岸施工存在諸多工藝要點，均需在各類型護岸施工過程中予以貫徹落實。

1)預制方樁施工 預制方樁采用液壓機械手打樁機施工；施工時需對準樁位，保證垂直穩定。

2)松木樁施工 密排松木樁采用液壓機械手打樁機實施，施工時由樁機卷揚吊起松木樁人工配合對準樁位，輕擊慢放待樁入土一定深度，校正垂直度及樁位偏差均符合要求后才正常錘樁貫入。

3)混凝土導梁及底板施工 混凝土導梁及底板均為小方量混凝土結構，鋼筋綁扎完成后牢固支設模板，并采用泵車澆筑商品混凝土，混凝土連續濕潤養護時間≥10d。

4)生態砌塊施工 采用200型生態砌塊，廠家預制完成后按要求搬運、裝卸，不得拋擲。砌筑時畫好基礎砌塊的邊緣線，砌筑基礎砌塊用M7.5砂漿調平；在墊層基礎砌塊上干砌普通砌塊，砌塊頂面的泥土必須清理干凈。擋墻頂部采用蓋頂砌塊，砌筑蓋頂砌塊時，可采用砂漿砌筑，通過砂漿來調整標高、確保其標高滿足設計要求，單砂漿厚度宜≤40mm，壓頂砌塊之間密實相靠。

5)袋裝碎石施工 袋裝碎石采用丙烯纖維材料制作，袋內填充50%耕植土與50%疏松大孔介質，疏松大孔介質可選用頁巖、礫石、火山巖、人工陶粒等材料。

6)箱形砌塊施工 箱形砌塊(又稱“生態石籠”)采用六邊形格網編制而成，網籠邊端采用粗徑鋼絲加強強度，內部用塊石填充。石籠擋墻施工時需立側模，并合理支承。填充塊石施工時，應同時均勻向同層的多個箱體內投料，分層填充，每層填充厚度≤30mm，上層石籠填充塊石頂面應高出結構體30～50mm。相鄰石籠之間用扎絲互相連接以增強其整體性，上、下層石籠應錯縫布置。

4 工程造價

5種生態護岸所需的工程材料各不相同，如松木樁、鋼筋、商品混凝土、土工織物、生態砌塊等，進而影響不同護岸的工程造價。單位長度為100m時5種生態護岸的綜合單價(含人機料)如表2所示。

A型護岸100m長度的工程造價為162 513.76元，其中打木樁施工費用124 642.75元，占比約77%；B型護岸100m長度的工程造價為192 553.96元，主要成本集中在方樁和仿木樁，這兩項施工內容占比約41%和22%；C型護岸100m長度的工程造價為179 713.01元，其中生態砌塊費用34 218.45元，鋼筋混凝土費用65 450.10元；D型護岸100m長度的工程造價為237 332.81元，其中箱形砌塊費用49 917.33元，鋼筋混凝土費用43 144.38元；E型護岸100m長度的工程造價為42 195.86元。因此，5種護岸的工程造價從低到高可排序為E

5 綜合比較

在護岸選型方面，木樁護岸(A型)適用于無特殊景觀或結構要求的區域，仿木樁護岸(B型)適用于岸坡景觀或結構穩定性要求較高的區域，生態/箱形砌塊擋墻護岸(C/D型)適用于水生生物繁殖旺盛或對水質提升有較高要求的區域，基礎護岸(E型)適用于地域寬廣的靜水湖區。

在護岸施工方面，基礎護岸(E型)施工最為簡單便捷，所需的人機資源也最少；其次是木樁護岸(A型)；仿木樁護岸(B型)、生態/箱形砌塊擋墻護岸(C/D型)都涉及現澆混凝土施工，尤其是生態砌塊擋墻護岸(C型)施工中需2次現澆，施工周期最長。

在護岸造價方面，基礎護岸(E型)最經濟，工程造價為42 195.86元，木樁護岸(A型)、仿木樁護岸(B型)、生態砌塊擋墻護岸(C型)、箱形砌塊擋墻護岸(D型)分別是它的3.9，4.6，4.3，5.6倍。

綜上所述，在5種生態護岸結構中，木樁護岸具有較好的施工便捷性；仿木樁護岸、生態砌塊擋墻、箱形砌塊擋墻結構具有較好的結構穩定性與景觀效果；而基礎護岸由于其更追求原始岸坡自穩狀態，故具有較好的生態性、施工便捷性，且工程造價較低(見表3)。

表3 5種生態護岸結構的綜合比較

6 結語

新型生態護岸是生態水系整治的重要性基礎工作，其在保障邊坡穩定的前提下，突出生態功能與水體景觀的融合，追求水陸景觀單元間的生態互動，充分發揮生態水系的自凈自排、抗洪澇、防沖刷的結構韌性。花博園生態水系工程創新性地選用了5種生態護岸結構(木樁護岸、仿木樁護岸、生態砌塊擋墻、箱形砌塊擋墻和基礎護岸)，分析它們的適用范圍、施工工藝、工程成本等內容，綜合比較它們的生態環保、結構穩定性、景觀效果、施工便捷性、工程成本等特性，為生態護岸的設計選型、進度保證、成本控制等方面提供數據支撐。