自嵌式生態擋墻在三龍鎮防洪工程中的應用

蔡海深

（江西明贛水利建設有限公司，江西 景德鎮 333000）

1 工程概況

自嵌式生態擋墻治理方案，主要使用自重25 kg的自嵌塊，該結構塊能憑借自身重力抵御動靜荷載，能有效避免傳統漿砌石擋墻在長期運行過程中混凝土老化、巖石風化等問題。在該擋墻結構建設期間，不使用砂漿，主要借助后緣自嵌塊重量和鎖定處理，防止塊體滑動和傾覆。對于土質不良、墻體較高的土基，可通過玻璃纖維土工格柵材料增強塊體穩定。

2 自嵌式生態擋墻設計

2.1 設計方案

擋墻采用0.30～0.70 m 厚、1.20 m 寬的C20 混凝土基礎，地基承載力在250 kPa 及以上，邊坡坡比為1∶1.50；擋墻后方回填粗砂石后通過蛙式打夯機夯實至93%的壓實度；通過錨固棒連接擋墻砌塊，錨固棒長200 mm，直徑與砌塊自鎖孔孔徑適應。曲線施工時上方大孔對下方小孔，直線施工時上方小孔對下方小孔，擋墻墻體橫向抗彎強度和縱向沖擊強度分別控制在550～900 MPa和20～50 MPa之間。通過雙向玻纖土工格柵將擋土塊和回填土連成整體，格柵范圍內的回填土即為拉筋土。出于排水便利并降低墻體后方剩余水壓力的考慮，必須順墻背鋪設粒徑20～40 mm 的級配碎石料，共鋪設500 mm 長度；同時將土工布鋪設于排水骨料和回填土之間，構成反濾層。見圖1。

圖1 自嵌式生態擋墻剖面圖 單位：mm

2.2 抗拉強度驗算

按照《公路路基設計規范》相關規定展開不同深度土壓力系數、土壓力和筋帶拉力等參數值的計算，故按照每延米受力展開抗拉強度計算，公式如下：

式（1）～（3）中：γ0—水工結構重要性系數；Ti0—深處筋帶所承受的水平拉力；fk—筋帶標準強度；γf—筋帶抗拉性能分項系數；γR2—筋帶抗拉性能調節系數；γQ1—筋帶荷載分項系數；Ti—深處筋帶水平拉力；∑σEi—深處面板水平壓應力；Sx—筋帶結點水平間距；Sy—土工格柵間距。

對不同工況下該防洪治理工程自嵌式生態擋墻筋帶承受拉力及抗拉強度計算結果見表1，由表1中結果可知，筋帶材料最大標準強度為49.37 kN/m，使用設計抗拉力為80 kN/m 的雙向土工格柵材料，能較好滿足設計要求。

表1 抗拉強度驗算結果表

2.3 抗拔穩定計算

結合該防洪治理工程設計斷面尺寸及受力，筋帶長度初擬，并結合設計剖面進行筋帶活動長度和錨固長度的確定；根據格柵材料所承受壓力及與填土的摩擦系數確定筋帶抗拔力和有效錨固長度，并據此驗算筋帶設計長度與規范符合性。公式：

式（4）～（5）中：TPi—在永久荷載作用下深處筋帶有效長度抗拔力；γRl—筋帶抗拔性能調節系數；f'—筋帶與填料間的摩擦系數；σi—具體深度面板水平壓應力；bi—結點筋帶寬度；Lai—穩定區內筋帶的有效錨固長度；其余參數含義同前。

將相關參數值代入公式，可以得出該防洪治理工程自嵌式生態擋墻筋帶抗拔力和長度的計算值，結果見表2。

表2 抗拔穩定計算結果表

3 自嵌式生態擋墻施工

3.1 基礎開挖施工

在施工基礎基槽前，必須展開全面測量，準確標注出開挖線，并在獲得監理審核簽字后開始施工。基槽底部平面應超出外緣30 cm，根據設計要求及沖刷高度確定基槽高度。嚴格按照設計圖中的高程、邊線和坡度開挖施工，并控制放樣的準確度，防止出現超欠挖。該生態擋墻基礎采用500 mm 的換砂墊層，通過平板式振搗器壓實至95%的壓實度；為保證基礎承載力，應將平整度及鋪砂層厚度誤差控制在±30 mm 以內。基礎埋深不得低于500 mm，沖刷地段的基礎埋深必須超出沖刷線。

3.2 自嵌式生態擋墻安裝

生態擋墻下部C20混凝土基礎底板厚500 mm、寬800 mm，每隔20 m 設置1 道沉降縫，并通過2 mm 厚的塑料泡沫板填充。平整度誤差不得超出±10 mm。

在C20 混凝土底板上安裝首層擋土塊，并將后緣切割平整，并檢查擋墻橫向水平度和縱向平直度；同一標高的擋墻均應按設計軸線放置。M10水泥砂漿在擋土塊底部設置底座，水平檢測儀和橡皮錘進行表面平整度檢測與調整。

自嵌式生態擋墻后緣為凸形，二層及以上擋土塊錯縫擺放即可，不使用砂漿等黏合劑。壘砌墻面時與垂直面形成12°夾角；在擺放上層擋土塊時必須將下層塊體表面清理干凈，并按設計尺寸插入玻纖尼龍合成錨固棒。生態擋墻塊體安裝時必須借助水平尺控制縱橫向尺寸，確保塊體準確安裝。待完成首層塊體安裝后立即填土、夯實至首層土工格柵高度，再將土工格柵一端鋪設于塊體劈裂面后方的圓形孔內，通過錨固棒錨固后填土夯實。安裝第二層土工格柵，直至設計高度。

3.3 土工格柵安裝

土工格柵鋪設時其主受力方向必須垂直于擋墻墻面，格柵網片鋪設前將下方回填土分層碾壓平整密實，且一次壓實厚度控制在250 mm以內，壓實度達到95%以上；網片端部通過錨桿拉平。回填過程中，質量超出500 kg的重型碾壓設備均應與墻體保持1.00 m 以上的距離；格柵網片鋪設完成后填土前，重型設備及行走車輛不得形式于其上，以防止網片出現過大變形或直接斷裂；同時將擋塊間的格柵網片夾緊長度控制在250 mm以上。自嵌式生態擋墻施工時，用2.00 m 長的雙向玻纖拉結格柵網片，下方回填料使用中粗砂，使用平板式振搗器按照250 mm的層厚振搗壓實，壓實度應達到95%以上。

4 應用效果

自嵌式生態擋墻體積小，可節省施工材料和工程造價；擋墻一次成型，表面無需裝修，施工便捷，熟練工人可在1 d內完成10m2墻面施工，工效有保證。將高度相等、長度為10 m的漿砌石擋墻和自嵌式生態擋墻的直接費用展開比較。自嵌式生態擋墻直接費用節省額和節省率分別為23 347 元及38.10%；且其擋墻表面更富層次感，斷面形式也更適宜水生植物生長，可充分營造水岸景觀，打造人與自然和諧相處的自然景象，經濟效益、社會效益和環境效益十分凸出。

5 結語

該防洪治理工程于2020 年完工，運行至今歷經數次洪水，結構依舊完好，既保證了河道行洪、調水補水功能的實現，又使治理河段生態環境得到顯著改善。自嵌式生態擋墻在三龍鎮防洪治理工程中的成功應用使河段治理防洪標準及河道岸坡穩定性大大提升，也為防洪河道生態治理提供了可行思路。