陳國旭

(福建省興田水利勘測設(shè)計有限公司，福州，350001)

引言

河道生態(tài)環(huán)境與人民的生活息息相關(guān)，采用合理的護岸形式對河道進行治理是構(gòu)建安全生態(tài)水系，恢復(fù)河流生態(tài)環(huán)境，重塑健康自然的彎曲河岸線、讓河流恢復(fù)生命、流域重現(xiàn)生機的重要措施[1-2]。本文以連江縣官坂鎮(zhèn)合山溪河道生態(tài)治理工程中的護岸形式選擇為例，從經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)、生態(tài)、景觀、使用領(lǐng)域幾個方面對常見的護岸型式進行對比。

1 工程概況

連江縣官坂鎮(zhèn)合山溪河道生態(tài)治理項目位于連江縣官坂鎮(zhèn)，治理段總長4950m，起點為下洋尾水閘，終點為合山水庫溢洪道以下680m處。防護對象為沿線村莊和農(nóng)田，本工程防洪標(biāo)準(zhǔn)取10年一遇，工程堤防等別為Ⅴ等，主要建筑物級別為5級，次要及臨時建筑物級別均為5級，穿(跨)堤建筑物(橋涵、涵管)防洪標(biāo)準(zhǔn)同河道防洪標(biāo)準(zhǔn)。

2 生態(tài)護岸工程

2.1 設(shè)計原則

2.1.1 因地制宜，尊重河性

尊重河流河床演變規(guī)律，盡量保持河流自然彎曲形態(tài)和走勢，充分利用現(xiàn)有河岸和土堤等。

2.1.2 確保安全，兼顧生態(tài)

岸線在滿足規(guī)劃河寬的前提下，結(jié)合地形條件，選擇適宜的岸坡型式，盡量采用自然的平緩岸坡型式。選擇滿足生態(tài)要求的材料，盡量采用透氣多孔結(jié)構(gòu)的新型建筑材料，為生物提供生長繁育空間，做到美化環(huán)境、促進生物多樣性、提高水體自凈能力。

2.1.3 結(jié)合規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)

生態(tài)護岸工程與城鄉(xiāng)規(guī)劃協(xié)調(diào)，考慮城鄉(xiāng)發(fā)展需要，為城鄉(xiāng)建設(shè)錦上添花，形成亮點，產(chǎn)生示范效應(yīng)。

2.2 護岸型式選擇

2.2.1 護岸型式

現(xiàn)今護岸種類較多，埋石混凝土護岸、自鎖式生態(tài)砌塊護岸、格賓石籠護岸等。本次護岸型式比選擬選用具有代表性的典型斷面作為比選的依據(jù)。

2.2.1.1 格賓石籠護岸

石籠擋墻是石籠網(wǎng)籠子層疊堆砌的擋土建筑物。該擋墻的構(gòu)件是在網(wǎng)箱內(nèi)部填充大小比例相當(dāng)?shù)氖瘔K，這樣就有一定的孔隙率，由于石塊之間的間隙，可以排出砌體后面的土壤和護坡下面土層的水，這樣就降低了水位，減少墻體后和坡下的地表水壓力，水及時排出降低了擋土墻被破壞的幾率，這樣擋土墻的壽命會大大的延長。同時墻體網(wǎng)箱是鐵絲網(wǎng)制作的籠子，能夠有一定的變形，況且，石塊與石塊之間，也可以滑動，所以擋土墻的變形能力也能夠緩沖突發(fā)的外力。石籠網(wǎng)箱內(nèi)的孔隙為水體流動創(chuàng)造了條件，有利于實現(xiàn)水與土體間的自然交換，為水中生物和微生物創(chuàng)造生存環(huán)境，從而增強了水體自凈能力，保護和改善了水源、水質(zhì)。填充料空隙經(jīng)人工鋪設(shè)土層或者自然沉積的土壤，為綠化、植被創(chuàng)造了條件，即使不撒種子，也會自然長出植物，實現(xiàn)優(yōu)化、美化環(huán)境、改善和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。格賓石籠護岸墻頂寬1.0m，墻高2m，基礎(chǔ)為C20埋石混凝土厚50cm。擋墻頂部種植土回填10cm并播撒草籽，墻身內(nèi)側(cè)設(shè)置土工布反濾(400g/m2)，墻后回填土采用開挖料，應(yīng)分層壓實，每層鋪設(shè)厚度不大于0.3m，回填土壓實度≥0.91。結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖1。

圖1 格賓石籠護岸典型斷面(單位：mm)

2.2.1.2 自鎖式生態(tài)擋墻

自鎖式生態(tài)擋墻是指采用特制砌塊所砌筑的擋墻，擋墻構(gòu)造主要由砌塊、土工格柵、回填土組成。

由自鎖式砌塊形成的擋墻，土體中的泥水從擋墻背面進入擋墻的橫縫和豎縫，橫縫的泥水被砌塊的支承坡阻擋，豎縫的泥水被砌塊的脊頂阻擋，泥水均是溢流方式，這就是自鎖式生態(tài)擋墻的獨有自擋土作用，該擋土結(jié)構(gòu)具有反濾效果，一般不需另外設(shè)置反濾措施。自鎖式生態(tài)擋墻在砌筑過程中形成的豎縫及外斜縫構(gòu)成生態(tài)孔洞結(jié)構(gòu)，水上及水下的生態(tài)孔能使植物根植于墻背的土體中。

自鎖式生態(tài)擋墻迎水面坡比1∶0.17，仰斜角10°。下部建C15埋石混凝土擋墻，高1.4m，頂寬0.5m，迎水面與背水面坡比均為1∶0.2，墻趾、墻踵均為0.3m，底部建0.1m厚C15素混凝土墊層。自鎖式擋墻砌塊后鋪設(shè)土工格柵，土工格柵采用PP單向土工格柵(100kN/m)，格柵入土長度2.6m(總長3m)，墻后回填岸坡開挖料，壓實度≥0.91。為達到綠化效果，堤防施工后，在墻面種植蟛蜞菊。結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖2。

圖2 自鎖式生態(tài)護岸典型斷面(單位：mm)

2.2.1.3 埋石混凝土擋墻

埋石混凝土擋墻是通過現(xiàn)場澆筑形成一個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的整體擋墻結(jié)構(gòu)。直立式堤墻身采用C15埋石混凝土，迎水面坡比1∶0.1，背水面坡比1∶0.4。基礎(chǔ)采用C15素混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深1.0m，基礎(chǔ)底部依次鋪設(shè)0.1m厚C15素混凝土墊層，基礎(chǔ)座落在砂卵石層上，墻后回填土開挖出的土料，壓實度≥0.91?；A(chǔ)以上每隔20m寬墻身埋設(shè)一道DN75PVC排水管，墻背排水管口設(shè)置反濾包。堤頂路面寬3m，采用透水磚路面?？紤]安全和美觀，岸頂設(shè)花崗巖欄桿。結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖3。

圖3 埋石混凝土護岸典型斷面(單位：mm)

2.2.2 護岸型式投資

三種護岸型式的投資見表1。

表1 各方案每米投資

2.2.3 岸坡型式比選

本次對岸坡整治的三種方案進行經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)、生態(tài)、景觀、使用領(lǐng)域幾個方面進行綜合比較。

2.2.3.1 經(jīng)濟比較

工程造價是工程建設(shè)的重要因素。從表1可以看出，埋石混凝土擋墻4811.57元/m，自鎖式生態(tài)擋墻3933.62元/m，石籠擋墻2681.21元/m。石籠擋墻每米造價低于其他兩種方案。埋石混凝土擋墻對地基要求較高，整體性好。石籠擋墻填充石料需要鵝卵石，而項目區(qū)位于連江縣，河道內(nèi)滿足工程需要的鵝卵石比較少，岸坡使用石籠擋墻會額外增加費用。因此，自鎖式生態(tài)擋墻的性價比占優(yōu)勢。

2.2.3.2 結(jié)構(gòu)比較

(1)埋石混凝土擋墻：通過現(xiàn)場澆筑形成一個整體，并依靠自身重力保持穩(wěn)定，具有較好的抗沖刷及抗沖擊變形能力，通過墻內(nèi)布設(shè)的排水管，減小墻后的側(cè)向水壓力。而且項目區(qū)列入城區(qū)規(guī)劃，直立式擋墻能較好的承受將來兩岸的城市建設(shè)對堤防產(chǎn)生的附加荷載。

(2)自鎖式砌塊主要技術(shù)特征：其橫截面呈朝下的喇叭口狀，頂面有中部脊，兩側(cè)低，形成左、右支承坡。三塊砌塊上下疊置形成砌體時，最下面砌塊的脊高于最上面砌塊的底腳部。這種特殊結(jié)構(gòu)的砌塊，應(yīng)用于擋土墻時，能同時全面解決擋土、反濾、排水、生態(tài)化、人性化等許多在結(jié)構(gòu)上互為制約、互為對立的難題。自鎖式擋土墻結(jié)構(gòu)可不設(shè)排水孔，上下左右自我卡鎖、整體聯(lián)鎖，擋墻對地基、基礎(chǔ)要求低。

(3)石籠擋墻是將抗腐蝕、耐磨損、高強度的低碳高鍍鋅鋼絲，用六角網(wǎng)捻網(wǎng)機編織成平面網(wǎng)格狀，組裝成不同尺寸規(guī)格的網(wǎng)箱或網(wǎng)墊，但鋼絲纏繞處和鋼絲籠連接處的強度很難保證，石籠中的石頭摩擦金屬網(wǎng)，容易導(dǎo)致石籠格網(wǎng)的破裂。石籠中填充石料標(biāo)準(zhǔn)要求高，否則隨著水流的不斷沖蝕，塊石之間不斷摩擦，體積不斷減少，容易從石籠網(wǎng)孔中流出。另外，石籠結(jié)構(gòu)中存在較多孔隙，對結(jié)構(gòu)體本身及其周圍土壤的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。

石籠擋墻的穩(wěn)定性不但受石籠網(wǎng)和填充石料本身質(zhì)量的制約，也會因為水在孔隙中不斷滲流、沖刷，對石籠結(jié)構(gòu)體本身及其周圍土壤的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。而埋石混凝土擋墻、自鎖式砌塊擋墻無論在抗沖擊沖刷還是結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定方面都占有比較大的優(yōu)勢。

2.2.3.3 使用領(lǐng)域比較

(1)埋石混凝土擋墻：埋石混凝土擋墻由于工藝較簡單，抗沖刷和抗倒塌能力強，施工隊的施工經(jīng)驗豐富，在水利、交通、航運等各個領(lǐng)域均被廣泛使用。但生態(tài)景觀效果較差，不符合現(xiàn)代治水的理念。

(2)自鎖式生態(tài)擋墻整個擋墻整齊、干凈。該擋墻的使用領(lǐng)域較廣，水利、航運、市政、園林和交通都可以用。

(3)石籠擋墻主要用在河道、岸坡護坡。因為石籠中填充石料可以形成柔性的、自透水的、整體性的防護結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)天然的多孔隙性、整體性、柔性，有利于植物根系與土體間水源的循環(huán)，所以主要應(yīng)用在河道、岸坡護坡。

綜上所述，自鎖式生態(tài)擋墻的優(yōu)勢較為明顯，工程案例多，技術(shù)成熟，因此本次岸坡整治選擇自鎖式生態(tài)擋墻。

3 結(jié)論

根據(jù)連江縣官坂鎮(zhèn)合山溪河道生態(tài)治理工程的實際情況，從經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)、生態(tài)、景觀、使用領(lǐng)域幾個方面對常見的埋石混凝土護岸、自鎖式生態(tài)砌塊護岸、格賓石籠護岸三種護岸型式進行綜合比較。得出連江縣官坂鎮(zhèn)合山溪河道生態(tài)治理工程采用自鎖式生態(tài)擋墻的優(yōu)勢較為明顯。本次岸坡整治應(yīng)選擇自鎖式生態(tài)擋墻，恢復(fù)河流生態(tài)環(huán)境，重塑健康自然的彎曲河岸線，讓河流恢復(fù)生命、流域重現(xiàn)生機。