陳 杰
(上海嘉定水務工程設計有限公司,上海市201899)
水是萬物之源,地球的生態環境離不開水,人類的社會發展也離不開水。但隨著社會經濟的發展,我們賴以生存的水環境遭到了不同程度的破壞,整治水環境成為當代社會迫在眉睫的重任,任重道遠。
上海依水而建,上海水環境不僅僅是生態環境的問題,也是老百姓最關心的問題。水環境的改善離不開中小河道的全面整治,十三五期間上海市全面完成了1 864條段、1 756 km的中小河道整治。這些河道整治工程新建了大量護岸、護坡,出現了很多獨特新穎、效益顯著的新材料、新結構。現以“崇明區2018年新河鎮老南橫引河河道整治工程”為例,簡要介紹一下新型連鎖塊在中小河道整治工程中的運用[1-2]。
護坡是指為防止邊坡沖刷,在坡面上所做的各種鋪砌的總稱。長期以來人們一直采用漿砌石、混凝土這些材料進行邊坡護砌。這些護坡材料很好地保護了河道邊坡,避免了岸坡水土流失,減少了河道淤積,也具有較長的使用壽命。但這些護坡結構偏硬,邊坡上的植被難以成活,容易破壞河道的生態系統,生態景觀效果較差。
隨著社會經濟的發展,中小河道整治對生態環境及景觀效果的要求越來越高,生態護坡逐漸出現在人們的視野。生態護坡的表面植物可以自由生長,土壤與水體之間的物質可以自由交換,恢復了河道應有的生態功能。生態護坡既具有較好的防沖刷作用,又兼顧了河道生態景觀,在上海市十三五期間的中小河道中應用廣泛。目前上海地區常見的生態護坡主要有水土保護毯、生態混凝土、固化土及生態連鎖塊等,常見的生態護坡見圖1、圖2所示。

圖1 生態混凝土護坡(嘉定區趙涇)之實景

圖2 固化土護坡(寶山區羅店鎮)之實景
連鎖塊護坡是一種常見的生態護坡結構,相比生態混凝土、水土保護毯等新型護坡材料,連鎖塊結構具有施工方便、耐久性佳、質量更易控制的特點,在中小河道治理中也有著廣泛應用。為此,下文對連鎖塊護坡結構展開討論。
傳統連鎖塊采用C30混凝土預制,為矩形結構,連鎖塊上下兩側設凹槽與上下塊體連接,連鎖塊上預留孔洞方便坡面植物生長,傳統連鎖塊開孔率約為12.40%,傳統連鎖塊結構見圖3、圖4所示。

圖3 傳統連鎖塊拼裝圖

圖4 傳統連鎖塊大樣圖
傳統連鎖塊在上海中小河道整治工程中運用廣泛,但根據以往工程經驗,這種傳統連鎖塊護坡整體穩定性較差,經常由于連鎖塊體下方土體被掏空而造成護坡坍塌。此外,傳統連鎖塊孔隙較小,坡面綠化難以成活,景觀效果一般,傳統連鎖塊應用之實景見圖5所示。

圖5 傳統連鎖塊應用之實景
針對傳統連鎖塊存在的問題,人們進行了優化與改進,形成了新型連鎖塊結構。
新型連鎖塊也采用C30混凝土預制,為方形結構,連鎖塊采用四邊鎖扣連接,提高了連鎖塊護坡結構的整體穩定。此外,新型連鎖塊加大了種植孔面積,新型連鎖塊開孔率為34.63%,提高了22.23%,方便了坡面植物生長及水土交換,連鎖塊上的綠化成活率有了明顯提高,生態性也更佳,新型連鎖塊結構見圖6、圖7所示。

圖6 新型連鎖塊拼裝圖(單位:mm)

圖7 新型連鎖塊大樣圖(單位:mm)
此外,施工時新型連鎖塊可從預制廠采購,也可在工地現場采用定制塑料模具現場澆筑,單只塑料模具僅20~30元,模具可重復使用,施工方便,價格相比其他生態護坡結構更低,具有很好的經濟性。澆筑新型連鎖塊的塑料模具見圖8所示,預制完成的新型連鎖塊見圖9所示。

圖8 澆筑新型連鎖塊的塑料模具之實景

圖9 預制完成的新型連鎖塊之實物
為有效提升水環境質量,根據崇明區水務局的工作計劃安排,擬對新河鎮老南橫引河進行綜合整治。該整治河道位于新河鎮的南部地區,為新河鎮鎮級河道,具有防汛除澇、水資源調度、生態景觀等功能。河道呈東西走向,此次整治河段西起東平河,東至團城公路。
根據《上海市水務局關于崇明區2018年新河鎮老南橫引河河道整治工程可行性研究(含初步設計)報告批復意見的函》,該工程主要內容為:整治河道1 695 m,開挖土方18 912.73 m3,堤頂填筑土方1 575.80 m3,新建護岸(坡)3 352 m、步道219.31 m2、箱涵2座、恢復灌溉泵站1座,種植綠化20 806.95 m2(陸域綠化7 486.78 m2、斜坡綠化5 928.78 m2、水生植物7 391.39 m2)及景觀工程等。項目總投資2 086.81萬元,其中:工程費用1 729.15萬元(含景觀等工程費用29.64萬元),獨立費用258.29萬元,預備費99.37萬元。
4.2.1 護岸結構選型原則
河道建設要達到保護河流生態的效果,兼具美化環境的作用,滿足人們親水、近水的要求,充分體現河流應有的自然和人文景觀,力求做到自然、生態、安全、文化、觀賞和諧統一,護岸設計應充分體現以下原則:
(1)安全性原則:發揮水系防洪排澇作用,確保防洪排澇安全;
(2)生態性原則:提升水系環境質量,維護水系生態環境資源,保護生物多樣性,改善生態環境;
(3)公共性原則:通過濱水空間的開發利用,提升水系空間的可達性和共享性;
(4)系統性原則:結合水系周邊綠化、居住等空間合理布局,促進空間結構的優化;
(5)特色化原則:水系建設中體現地方特色,強化水系在塑造景觀和傳承歷史文化方面的作用。
4.2.2 護岸結構設計
根據上述護岸結構選型原則及河道現狀,“崇明區2018年新河鎮老南橫引河河道整治工程”選取了生態石籠護坡及新型連鎖塊護坡結構進行比選。兩種方案均可實施,投資也相差無幾,但考慮到生態石籠綠化生長效果一般,該工程最終選用了新型連鎖塊護坡結構。具體設計方案如下:
堤頂高程4.00 m~高程2.30 m為1∶2.5斜坡,高程3.20~高程2.30 m采用連鎖塊護砌。連鎖塊底設置400 mm×500 mmC30鋼筋混凝土格梗,格梗下設置200 mm×200 mm×5 000 mm鋼筋混凝土預制方樁,方樁間距1.0 m。高程2.30 m處設置1.50 m寬平臺。平臺上種植水生綠化,平臺前設一排直徑150 mm的密排松木定植樁,定植木樁排列為2根6 m木樁間密排6根3 m木樁,高程2.00 m至設計河底0.00 m為1∶2.5土坡,護岸結構設計斷面見圖10所示。

圖10 新型連鎖塊護坡結構斷面圖(單位:mm)
“崇明區2018年新河鎮老南橫引河河道整治工程”目前已通過竣工驗收,工程的建設改善了沿河生態景觀,提升了區域水環境,社會效益顯著。從現場實際情況來看,新型連鎖塊起到了很好的邊坡防護作用,坡面綠化生長較好,施工也十分方便,可以在中小河道整治工程中應用及推廣,工程完工后的效果見圖11、圖12所示。

圖11 工程完工后航拍圖
“綠水青山就是金山銀山”,在大力提倡河道生態治理的今天,生態護坡結構在中小河道治理中的運用也越來越廣泛。經回顧近幾年上海地區常用的生態護坡結構,對連鎖塊護坡展開了討論。傳統連鎖塊整體穩定性及生態景觀性較差,現結合工程實例,對傳統連鎖塊進行了優化與改進,形成了一種新型連鎖塊護坡結構,并介紹了其運用效果,可供今后河道整治工程設計參考。