朱繼興

（麗水市水利發(fā)展有限公司，浙江 麗水 323000）

1 問(wèn)題的提出

隨著社會(huì)城市化和現(xiàn)代化步伐的加快，城市對(duì)水資源的依賴程度不斷提高，水患可能給城市造成的災(zāi)難也越來(lái)越高。因此，水環(huán)境的整治已經(jīng)越來(lái)越被社會(huì)各界所重視。人們已經(jīng)由傳統(tǒng)的防洪、排澇的水利建設(shè)觀念向建設(shè)“安全、舒適、優(yōu)美”的生態(tài)水環(huán)境觀念轉(zhuǎn)變[1-2]，由此各種生態(tài)型護(hù)岸和生態(tài)型擋墻也被提出和應(yīng)用[3-7]。

箱式綠化混凝土生態(tài)擋墻是采用特制混凝土預(yù)制塊疊砌而成的擋墻，該預(yù)制塊由混凝土應(yīng)力框、無(wú)砂混凝土、反濾隔層組成，擋墻后采用雙向土工格柵加筋土回填。該結(jié)構(gòu)耐沖刷能力較強(qiáng)，透水性好，因此受水位降落影響小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；并有利于植被生長(zhǎng)和水體交換，耐腐蝕性強(qiáng)，能有效改善河道水質(zhì)；同時(shí)施工簡(jiǎn)便，工程造價(jià)低[8]。

太平港林宅口段河道治理工程是水利部下達(dá)的中小河流治理試點(diǎn)項(xiàng)目，也是麗水全市水利工程首次使用箱式綠化混凝土結(jié)構(gòu)擋墻，本文以該工程箱式綠化混凝土生態(tài)擋墻為例，對(duì)該擋墻的穩(wěn)定性、可靠性、實(shí)用性等方面進(jìn)行研究論述。

2 工程概況

太平港林宅口段河道治理工程位于浙江省麗水市蓮都區(qū)境內(nèi)，甌江干流大溪一級(jí)支流太平港聯(lián)街道段，工程整治河道3.80 km，疏浚河道2.54 km，整治堤防（護(hù)岸）3.45 km，其中，加固干流防洪堤2.44 km，新建防洪堤0.69 km，新建護(hù)岸0.32 km。新建防洪堤中，干流左岸新建防洪堤294 m，支流下田坑左岸新建防洪堤90 m，支流水路坑右岸新建防洪堤301 m，支流下田坑右岸新建護(hù)岸323 m。

本工程以樁號(hào)太Z1 + 265.00 ～ 太Z2 + 445.60 m為箱式綠化混凝土結(jié)構(gòu)擋墻的試驗(yàn)段，并以該樁號(hào)段為例進(jìn)行研究。

3 箱式綠化混凝土砌塊構(gòu)造形式和技術(shù)要求

3.1 構(gòu)造形式

箱式綠化混凝土擋墻是采用箱式綠化混凝土預(yù)制塊疊砌而成的擋墻，箱式綠化混凝土預(yù)制塊是由混凝土應(yīng)力框、無(wú)砂混凝土、反濾隔層組成[8]，具體形式見圖1 ～ 2。

圖1 太平港林宅口工程箱式綠化混凝土擋墻斷面圖 單位：m

圖2 太平港林宅口工程箱式綠化混凝土預(yù)制塊設(shè)計(jì)圖 單位：mm

3.2 技術(shù)要求

箱式綠化混凝土箱式擋墻砌塊構(gòu)件容重：1 800 kg/m3（碎石、礫石骨料）；箱體混凝土強(qiáng)度≥C20，內(nèi)芯無(wú)砂混凝土強(qiáng)度≥C5；飽和凍融循環(huán)（快凍）≥50次；有效孔徑25% ～ 30%；空隙填充長(zhǎng)效復(fù)合營(yíng)養(yǎng)材料有效期≥8 a；綠化覆蓋率≥95%；土工格柵強(qiáng)度≥35 kN/m。

4 箱式綠化混凝土擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

4.1 穩(wěn)定性計(jì)算分析

根據(jù)Q/JJ 001 — 2008《箱式綠化混凝土生態(tài)擋墻施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，用理正軟件進(jìn)行擋土墻穩(wěn)定計(jì)算，本工程綠化混凝土箱式擋墻后采用加筋土工格柵，故計(jì)算時(shí)按加筋擋土墻進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。

本工程箱式擋墻墻身最大高度4.00 m，計(jì)算工況同重力式擋墻，分為正常運(yùn)行工況和完建工況進(jìn)行計(jì)算。由于該擋墻位于高灘地和護(hù)坡頂以上，故取設(shè)計(jì)洪水位僅高于墻底0.95 m進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表1。由表1可知，綠化混凝土箱式擋墻穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足要求。

表1 綠化混凝土箱式擋墻穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

4.2 沉降計(jì)算分析

采用分層總和法計(jì)算地基沉降，計(jì)算公式為：

式中：S8為最終沉降量（m）；ms為沉降系數(shù)，一般堤基取ms= 1.0；Δpi為第i分層土層附加應(yīng)力增量（kPa）；Esi為第i分層土層壓縮模量（kPa）；hi為沉降計(jì)算第i分層厚度（m），最大取2.00 m。

取樁號(hào)太Z1 + 900 m斷面計(jì)算防洪堤最終沉降，計(jì)算得防洪堤堤身最大沉降40 mm，堤基最大沉降19 mm，防洪堤單點(diǎn)最大沉降量為58 mm。通過(guò)上述計(jì)算，根據(jù)SL 274 — 2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》要求“竣工后的壩頂沉降量不宜大于壩高的1%”，可以得出堤防沉降是在合理的范圍之內(nèi)，符合要求。

4.3 基礎(chǔ)沖刷深度計(jì)算分析

堤岸的沖刷深度是合理確定堤防基礎(chǔ)埋深的重要依據(jù)。根據(jù)GB 50286 — 2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄D，對(duì)于平順護(hù)岸所產(chǎn)生的沖刷深度可按式（2）進(jìn)行計(jì)算：

式中：h0為局部沖刷深度（m）；H0為沖刷處的水深（m）；U為行進(jìn)流速（m/s）；Uc為泥沙啟動(dòng)流速（m/s）；Ucp為近岸垂線平均流速（m/s）；V允為河床面上允許不沖流速（m/s），參照GB 50288 — 99《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，取0.7 m/s；n代表與防護(hù)岸坡在平面上的形狀，一般取1/4 ～ 1/3；η為水流流速不均勻系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算得出河床以下沖刷深度為0.46 m，綜合考慮堤基挖至深泓點(diǎn)以下0.50 m。由于本工程箱式綠化混凝土生態(tài)擋墻段多是比較平順，所以根據(jù)計(jì)算結(jié)果，堤基挖至深泓點(diǎn)以下0.50 m已滿足要求。

5 施工過(guò)程難點(diǎn)處理

5.1 砌塊安裝要求

箱式綠化混凝土生態(tài)擋墻每安裝3 ～ 4層砌塊為1個(gè)分層高度，每個(gè)分層高度找平1次；每天安裝完后，在當(dāng)天安裝的砌體上鋪1層灰漿，表面應(yīng)粗糙。夏季施工時(shí)，對(duì)剛安裝完的砌體，用草袋覆蓋養(yǎng)護(hù)5 ～ 7 d，避免風(fēng)吹、日曬、雨淋，砌體全部安裝完成后，及時(shí)在基礎(chǔ)兩邊均勻分層回填土，分層夯實(shí)。本生態(tài)擋墻施工每天安裝高度控制在1.20 m。

5.2 土工格柵鋪設(shè)要求

采用延伸率5%的縱向抗拉強(qiáng)度為不低于50 kN/m；延伸率5%的橫向抗拉強(qiáng)度為不低于45 kN/m的加筋土工格柵作為拉結(jié)材料。每隔1匹鋪1層加筋土工格柵，接頭的搭接長(zhǎng)度不小于15 cm（加筋土工格柵至少搭接1個(gè)方格），并以細(xì)尼龍繩在連接處綁扎牢固。加筋土工格柵拉平繃緊、平鋪，向上（從砌塊處至遠(yuǎn)離砌塊處呈向上角度）斜鋪于下層碾壓土上，但向上斜鋪的角度應(yīng)不大于5°；臨時(shí)繃直加筋土工格柵，可用鉤釬、短木條等固定在下層碾壓土上，并用人工拉緊，以U形釘定位于填筑土面上，以防填土?xí)r發(fā)生移動(dòng)。

5.3 砂礫料回填要求

砂礫料填筑利用附近河漫灘砂礫料（砂礫料含水率達(dá)到要求，最大粒徑在50 mm以下），經(jīng)機(jī)械裝運(yùn)平料后，試用13.5 t振動(dòng)碾平行于綠化混凝土砌塊碾壓，達(dá)到30 cm壓實(shí)厚度，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)利用13.5 t振動(dòng)碾壓實(shí)，易造成綠化混凝土砌塊位移。分析原因?yàn)榫G化混凝土砌塊小，擋墻整體性較差，不能承受大中型振動(dòng)機(jī)械的碾壓。后經(jīng)重新砌筑后，改由蛙式打夯機(jī)夯實(shí)，壓實(shí)厚度調(diào)整為每層15 cm，經(jīng)檢測(cè)夯實(shí)相對(duì)密度達(dá)到0.67，綠化混凝土砌塊未發(fā)生位移的情況。

6 完工后監(jiān)測(cè)及分析

綠化混凝土箱式擋墻段堤防的變形監(jiān)測(cè)主要是沉降觀測(cè)，在堤頂每隔500 m設(shè)置1個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)在堤防適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，采用水準(zhǔn)法進(jìn)行觀測(cè)。通過(guò)3次不同時(shí)間點(diǎn)的觀測(cè)，得到觀測(cè)值（見表2）。由表2可知，根據(jù)SL 274 — 2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》要求“竣工后的壩頂沉降量不宜大于壩高的1%”的要求，沉降值在合理的范圍內(nèi)。

表2 綠化混凝土箱式擋墻沉降觀測(cè)結(jié)果表 m

由于儀器觀測(cè)具有一定的局限性，因此工程技術(shù)人員對(duì)綠化混凝土箱式擋墻進(jìn)行經(jīng)常性的現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查，未發(fā)現(xiàn)綠化混凝土箱式擋墻出現(xiàn)塌陷、裂縫、滲漏點(diǎn)以及堤腳沖刷情況等現(xiàn)象，工程運(yùn)行良好。

7 擋墻生態(tài)效果

本工程箱式綠化混凝土擋墻除防護(hù)功能外，表現(xiàn)出良好的生態(tài)功能，箱式綠化混凝土生態(tài)擋墻種植的植被生態(tài)效果已顯現(xiàn)（見圖3）。該擋墻在自然地形、地貌的基礎(chǔ)上，建立起陽(yáng)光、水、植物、生物、邊坡之間的生態(tài)系統(tǒng)[8]，為人們打造一個(gè)優(yōu)美的休閑景觀。此外，綠化混凝土生態(tài)擋墻利用水生植物和自身的多孔隙結(jié)構(gòu)起到凈水功能的作用，進(jìn)一步改善河道水質(zhì)。特別是在現(xiàn)代城市內(nèi)河提升改造工程中，既能解決城市用地的矛盾，又能提高城市生態(tài)要求?？傊ㄟ^(guò)以上工程措施，利用箱式綠化混凝土生態(tài)擋墻可營(yíng)造出一個(gè)“水清、流暢、岸綠、景美”的現(xiàn)代生態(tài)河道[9]。

圖3 太平港林宅口工程箱式綠化混凝土生態(tài)擋墻生態(tài)效果圖

8 結(jié) 語(yǔ)

太平港林宅口段河道治理工程中箱式綠化混凝土生態(tài)擋墻的應(yīng)用在目前麗水城市河道治理中是首次實(shí)踐，從實(shí)施效果看是成功的。通過(guò)本工程擋墻的完工后運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)分析，表明該生態(tài)擋墻具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可靠、施工簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)、生態(tài)效果良好的優(yōu)點(diǎn)。箱式綠化混凝土生態(tài)擋墻具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在城市內(nèi)河治理中推廣使用。本工程的成功實(shí)施可為生態(tài)水利治理工程提供參考和借鑒。

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