農村河堤提升改造研究

盧建青 苗晨陽＊

（1.中交天津航道局有限公司，天津 300450；2.南京水科院瑞迪科技集團有限公司，江蘇 南京 210000）

近年來，農村河道作為農村水系統的一部分，在生態農村的建立和發展中起著重要的作用[1]。但由于農村河道水利設施配套不足，部分河道護岸標準較低。因此亟須進行河堤修復，提升農村河道安全等級，保障防洪安全。常規河堤生態修復方案有斜坡式土堤、仿木樁擋墻、生態混凝土擋墻[2]、格賓石籠擋墻[3]、自嵌式景觀擋墻[4]、生態袋擋墻[5]、生態化硬質擋墻[6]等。傳統河堤一般為斜坡式土堤，該形式土堤具有生態性能高、景觀效果好、水體交換能力強等優點，但不適用于兩側地貌復雜、施工面不足的河道[7]。文章針對某農村寬度狹窄、場地受限、地質條件差的河道進行河堤修復方案比選，為農村河道河堤的設計及施工優化提供參考。

1 某農村河道概況

某河道位于廣東省，河道為南北走向，河寬約5.0 m，全長約4.2 km。河道兩側地形地貌復雜，河堤為自然土坡，岸線損壞嚴重，部分河道堤頂標高較低，防洪安全隱患較大，亟須進行岸線修復改造。河道寬度窄，兩岸多為居民房屋，施工場地嚴重受限，且地質條件不佳，下臥深厚淤泥層，傳統斜坡式土堤不適用于此河道。本次河堤修復改造根據上述現狀條件，對不同型式的護岸進行比選，選出最優方案。

農村河道兩岸現狀如圖1所示。

圖1 農村河道兩岸現狀

2 工程地質概況

河道兩岸地層自上而下有<1-1>素填土、<1-3>雜填土、<2-1>淤泥、<2-2>淤泥質土、<3-1>黏性土、<3-2>粉質黏土、<3-3>中粗砂、<4-1>砂質黏性土，地層編號原則為主層編號～亞層編號。

<1-1>素填土：褐黃色、灰褐色，潮濕，結構松散～稍密，主要由黏性土回填組成，混有少量砂土，夾有碎塊石，局部可見植物根系。

<1-3>雜填土：灰黑色、深灰色，潮濕，結構松散～稍密，由黏性土、碎石塊、建筑垃圾、生活垃圾回填而成。

<2-1>淤泥：灰黑色、深灰色，結構流塑～軟塑，分布不均勻含有有機質、礫砂，具有腥臭味。

<3-1>黏性土：褐黃色、灰白色，稍濕～濕，結構可塑，分布不均勻含有少量砂礫，切面光滑，干強度高，韌性高。

<3-2>粉質黏土：褐黃色、灰白色，稍濕～濕，結構可塑，主要由黏粉粒組成，含砂量約5%～15%，切面有光澤，干強度高，韌性中等。

<3-3>中粗砂：褐黃色、灰白色，飽和，結構松散，含有約10%～15%的黏土，混有少量粗礫砂。

<4-1>砂質黏性土：褐黃色、褐紅色，結構可塑，原巖組織結構已經被風化破壞，多呈土～細砂狀，含少量的石英顆粒，遇水浸泡易軟化、崩解。各主要土層力學性能指標如表1所示。

表1 各主要土層力學性能指標

3 河道堤岸比選

生態擋墻包括生態砼擋墻、自嵌式景觀擋墻、格賓石籠擋墻、生態袋擋墻、仿木樁直立式擋墻等。農村河道改造需要考慮居民房屋臨河而建、施工面狹小等因素，同時還需要滿足環保經濟、河流生態、植被復綠等方面的要求。

3.1 生態混凝土擋墻

生態混凝土擋墻是以水泥、集配碎石、摻和料等作為配料，制作出滿足一定孔隙率及強度要求的大孔隙砼。

3.2 格賓石籠擋墻

格賓石籠擋墻是將鋼絲編制成六邊形網箱，把多個網箱裝填上石塊，聯結成整體的柔性結構。

3.3 自嵌式景觀擋墻

自嵌式景觀擋墻是通過重力作用的結構新穎的、軟性結構的景觀式擋墻。

3.4 生態袋擋墻

生態袋擋墻是將加筋格柵和生態袋相鏈接，形成三角形的柔性支擋結構。生態袋擋墻具有生態、環保、節能等特點；缺點是造價較高，施工完成后一段時間內生態袋露在外面，景觀效果較差。

3.5 生態化硬質擋墻

生態化硬質擋墻主要結構采用漿砌石或鋼筋混凝土擋墻，通過堆砌景觀石、外貼磚瓦、安裝生態網等方式進行擋墻外側處理。擋墻在保留傳統硬質擋墻優點的同時貼近自然，有利于植物的生長。

3.6 仿木樁直立式擋墻

仿木樁采用混凝土澆筑而成，外觀與木樁相似，采用內部具有樹木紋理模板的模具一體澆筑成形，仿木樁整體表面布滿樹木紋理，具有一定生態景觀效果。使用仿木樁直立式擋墻可以事先預制鋼筋混凝土圓樁，現場壓樁施工，具有機械化程度高、速度快、結構外觀美、親水性和擋土性較好等優點，實用美觀。

仿木樁直立式擋墻實景效果如圖2所示。

圖2 仿木樁直立式擋墻實景效果

3.7 生態擋墻方案比選

格賓石籠擋墻采用原生態材料，且孔隙率較高，擋墻前后的水體可以自由交換，形成有機整體，因此其生態效果最好。

生態化硬質擋墻的綠化及景觀效果和其他生態擋墻相當，但生態化硬質擋墻結構隔絕了河道與陸地的水體交換，生態效果較差。

仿木樁直立式擋墻綠化效果一般，但生態效果好，施工方便且工期短，施工時不會破壞兩岸現有樹木及房屋。

生態擋墻方案對比如表2所示。

表2 生態擋墻方案對比

現狀河道兩岸樹木及房屋較多，堤后多為道路及居民房屋，無放坡及開挖空間。為了保證生態效益，應盡量不移除兩岸現有樹木，同時綜合考慮造價、占地范圍及施工工期。因此，本河道堤防修復改造方案選擇仿木樁直立式擋墻。

4 穩定復核計算

4.1 計算方法

采用瑞典圓弧條分法（總應力法），確定整體穩定安全系數。

4.2 計算工況

本次計算工況主要研究河道不同水位對堤防整體穩定性的影響。

工況1：水位1.36 m，使用期臨水坡，河側水位取最高蓄澇水位1.36 m。

工況2：水位0.71～1.36 m，位降落期臨水坡，河側水位由設最高蓄澇水位1.36 m驟降至免排水位0.71 m。

工況3：水位為0，施工期臨水坡，河側水位取起調水位為0。

4.3 計算結果

Slide是一個適用于土質邊坡和巖質邊坡穩定性的分析軟件。該軟件采用Windows交互界面，支持CAD底圖建模，具備一系列全面廣泛的分析特性，用戶可以輕松、直觀地分析問題。文章主要應用Slide中的邊坡穩定模塊進行河堤穩定計算，對河堤地質模型和邊坡滑移范圍進行可視化處理。

對不同水位工況下的河堤穩定計算模型進行求解，得到工況1、工況2、工況3的河堤整體穩定滑弧計算簡圖如圖3所示。不同水位工況下采用仿木樁直立式擋墻的河堤整體穩定計算。工況1安全系數為1.934，規范限值為1.150；工況2安全系數為1.498，規范限值為1.150；工況3安全系數為1.208，規范限值為1.050。仿木樁直立式擋墻整體穩定安全系數滿足規范要求，該河堤修復改造方案具有可行性。

圖3 河堤整體穩定滑弧計算簡圖

5 生態景觀方案

農村河道河堤修復改造需要考慮景觀提升設計，河堤景觀提升設計主要包括親水空間和景觀改造設計。親水空間主要服務對象是當地村民，通過在農村河道范圍內創造活動空間，包括水上和路上空間，能夠進一步提升河道親水空間的多樣性，不僅能夠滿足居民對愜意舒適的河道空間親水性的要求，也有利于農村整體形象的提升。景觀改造設計應注意保護和利用農村歷史文化和自然景觀，注重農村河道親水空間的營造，充分考慮景觀交通網絡布局，保證空間的安全性設計及合理安排空間的植物布置。河堤景觀提升典型設計如圖4所示。

圖4 河堤景觀提升典型設計

河堤景觀改造主要包括親水平臺、河堤兩側復綠、人行拱橋、水上驛站、濱水墻繪等，景觀改造使河道可以調節生態平衡，融入鄉村生活，形成碧水環繞的綠色鄉村生態。水上驛站效果和親水平臺、河道復綠效果如圖5、圖6所示。

圖5 水上驛站效果

圖6 親水平臺、河道復綠效果

6 結語

針對農村寬度狹窄、場地受限、地質條件差的河道進行河堤修復改造時，方案選擇應該考慮生態性、造價、占地范圍、施工工期等多方面因素，最終選擇最佳方案。本案例現狀河道兩岸樹木眾多，堤后多為道路及居民房屋，無放坡及開挖空間。為了保證生態效益，應盡量不移除兩岸現有樹木，因此河道堤防修復改造方案選擇仿木樁直立式擋墻。仿木樁樁徑小、樁身長，應充分考慮仿木樁直立式擋墻整體穩定性，對不同工況進行整體穩定驗算，穩定計算安全系數最小1.208，滿足規范限值要求，表明方案可行。農村河道河堤修復改造需要考慮景觀提升設計，創造水上和路上活動空間，進一步提升河道親水空間的多樣化，滿足居民對愜意舒適的河道空間親水性的要求，促進農村整體形象提升。