童琦媛，范清成，胡金杰，王福生，翁明皓

(淮安市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 淮安 223001)

我國是世界上水土流失最為嚴(yán)重的國家之一。長期以來，針對水土流失問題，我國人民做出了大量實(shí)踐工作，并總結(jié)了豐富的經(jīng)驗(yàn)。其中，20世紀(jì)80年代提出的小流域綜合治理措施在防治水土流失方面具有十分明顯的優(yōu)勢，經(jīng)過近40年的不懈努力，我國小流域綜合治理工作取得了巨大成效[1]。

小流域是指在自然界中，流域面積相對較小，河流長度較短，坡陡谷深，流量小的獨(dú)立水循環(huán)系統(tǒng)。小流域是自然界的一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，具有一定的自我調(diào)節(jié)能力[2]。小流域是水土保持的重點(diǎn)區(qū)域，以小流域?yàn)閱卧木C合治理是開展水土保持工作的根本路徑，其治理措施主要有工程措施、林草措施、耕作措施、封禁措施等，通過治理措施對流域水土等自然資源進(jìn)行保護(hù)、改良與合理利用[3]。

本文以鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)石馬小流域綜合治理為例，探討工程措施中采用的生態(tài)擋土墻方案。生態(tài)擋土墻是一種既能起到生態(tài)環(huán)保的作用，又兼具景觀功能、防止水土流失的擋墻[4]，由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中，亦是今后擋墻的發(fā)展方向，本文探討的是一種新型的堆砌式擋土墻在小流域綜合治理的應(yīng)用。

1 項(xiàng)目背景

水土保持小流域建設(shè)工作是一項(xiàng)長期性、系統(tǒng)性工作，需要投入大量的人力、物力。近年來，鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)加大了水土流失治理力度，新建了大批水土保持工程，主要包括小流域治理、河塘整治、宕口復(fù)綠、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)及其他水土保持工程，積累了一定的治理實(shí)踐。

2021年5月，丹徒區(qū)水利局、財(cái)政局結(jié)合省水利廳對水土保持項(xiàng)目的要求以及《丹徒區(qū)水土保持規(guī)劃(2015-2030)》規(guī)劃實(shí)施內(nèi)容，選擇高資街道石馬小流域作為2021年度水土保持治理的區(qū)域，為建設(shè)丹徒區(qū)農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，提供良好的水土資源環(huán)境。計(jì)劃用1年的時(shí)間通過工程、植物和封禁措施的實(shí)施，使生態(tài)環(huán)境逐步得到恢復(fù)，使農(nóng)、林得到協(xié)調(diào)發(fā)展，水土流失得到有效控制和治理。

2 小流域概況及建設(shè)內(nèi)容

2.1 小流域概況

石馬小流域位于高資街道東部，由于河塘淤積嚴(yán)重，暴雨季節(jié)河道溢出，旱季河道灌溉不足，影響石馬小流域當(dāng)?shù)厝罕娹r(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活，當(dāng)?shù)卣腿罕娨财惹邢Ｍ麑υ撔×饔蜻M(jìn)行綜合治理。通過本次小流域綜合治理工程，可以降低流域內(nèi)水土流失，增加流域內(nèi)林草覆蓋率，為項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的改善打下基礎(chǔ)，同時(shí)美化水體環(huán)境和提升農(nóng)村人居環(huán)境。

石馬小流域總面積15.21km2，主要涉及高資街道的西斛村、石馬村，水土流失以水力侵蝕為主，現(xiàn)狀輕度以上水土流失面積0.266km2，占小流域總面積的1.75%。

而本次治理范圍為石馬小流域中部區(qū)域，治理面積4km2，主要位于西斛村范圍，現(xiàn)狀流失面積0.173km2，占本次治理范圍面積的4.32%，占用石馬小流域輕度以上水土流失面積的65%。

2.2 建設(shè)內(nèi)容

綜合整治嚴(yán)家洼，整治長度580m，新建堆砌式生態(tài)擋土墻護(hù)岸235m；新建滾水壩1座，改建涵閘2座；新增林草措施以及封禁保護(hù)面積800畝。

3 堆砌式生態(tài)擋土墻護(hù)岸設(shè)計(jì)及其特點(diǎn)

嚴(yán)家洼現(xiàn)狀邊坡較陡，為保證岸坡安全并結(jié)合周邊整治，擬對河道北側(cè)岸坡進(jìn)行加固處理，加固方案采用墻式護(hù)岸設(shè)計(jì)。

墻式護(hù)岸設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合安全、生態(tài)、景觀3個(gè)方面考慮，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，選用仿木樁護(hù)岸、生態(tài)石籠擋墻、堆砌式生態(tài)擋土墻和混凝土擋墻進(jìn)行多方面比較，包括穩(wěn)定耐久性、生態(tài)性、美觀性、施工便利性、工程造價(jià)等方面，最終確定采用堆砌式生態(tài)擋土墻型式，具體見表1。工程采用生態(tài)擋土墻，既能起到擋土墻的作用，同時(shí)充分結(jié)合“生態(tài)和諧”的設(shè)計(jì)理念，使工程與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)[5]。

表1 護(hù)岸方案比選表

3.1 擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在河道北岸邊坡高程31.8m處設(shè)一個(gè)3.0m寬平臺(tái)，在平臺(tái)外側(cè)設(shè)C30鋼筋混凝土堆砌式生態(tài)擋土墻護(hù)岸；單個(gè)預(yù)制砌塊為1m×1m×1m的立方體預(yù)制砌塊，共設(shè)2層，其中底層鋪設(shè)2塊，頂層鋪設(shè)1塊，背水側(cè)貼機(jī)織土工布一層300g/m2，預(yù)制塊下設(shè)0.3m厚2.6m寬C30鋼筋砼基礎(chǔ)以及0.1m厚2.8m寬C25素砼墊層，墻前高程30.00m處設(shè)一個(gè)2.0m寬平臺(tái)，平臺(tái)以下以設(shè)計(jì)邊坡1：4.0放坡至設(shè)計(jì)塘底高程。擋墻頂以上以設(shè)計(jì)邊坡1：2.5放坡至岸頂，坡面整理后種植草皮。擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

3.2 擋墻特點(diǎn)

3.2.1砌塊結(jié)構(gòu)

預(yù)制砌塊可分為單倉、雙倉和三倉型，單個(gè)倉格基本單元尺寸為1.0m×1.0m×1.0m(長×寬×高)，砌塊三維結(jié)構(gòu)圖、實(shí)景圖詳如圖2所示。

圖2 預(yù)制砌塊單倉三維模型圖、實(shí)景圖

3.2.2砌塊堆砌型式

預(yù)制堆砌式擋土墻根據(jù)砌塊堆砌方式不同分為重力堆砌式擋土墻、加筋堆砌式擋土墻和路基拓寬堆砌式擋土墻，結(jié)構(gòu)斷面如圖3所示。

圖3 預(yù)制砌塊堆砌型式

預(yù)制堆砌式擋土墻適用高度及高差區(qū)間見表2。

表2 堆砌式擋土墻選型表

3.2.3砌塊鎖結(jié)型式

區(qū)別于傳統(tǒng)的自嵌式擋墻通過砌塊間的錨固棒錨固或者豎向通過在預(yù)留錨固孔內(nèi)置入錨固鋼筋[6]的鎖結(jié)形式，本次新型堆砌式擋土墻縱向連接采用普通螺栓連接，上下層砌塊采用定位銷釘連接，銷釘與砌塊采用結(jié)構(gòu)膠連接，安裝前應(yīng)將定位孔和銷釘清洗干凈后涂抹結(jié)構(gòu)膠，并在限定時(shí)間內(nèi)完成構(gòu)件安裝。雙重鎖結(jié)使砌塊之間的連接更加穩(wěn)固，墻體穩(wěn)定性得到了提高，如圖4所示。

圖4 鎖結(jié)型式

3.2.4砌塊產(chǎn)品特點(diǎn)

(1)模塊化設(shè)計(jì)，方便施工。堆砌式生態(tài)擋墻的砌塊由專業(yè)的生產(chǎn)商采用模塊化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化模具生產(chǎn)，生產(chǎn)技術(shù)成熟。工廠預(yù)制完成后運(yùn)至現(xiàn)場組裝，產(chǎn)品一致性較好，整個(gè)施工外立面一致規(guī)整，誤差小。施工時(shí)采用機(jī)械化施工，直接堆砌成品，效率高，縮短工期。

(2)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。堆砌式生態(tài)擋墻采用預(yù)制的混凝土砌塊，本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到C30，縱向砌塊間采用防腐螺栓連接，上下層砌塊采用定位銷釘連接，增加了擋墻的穩(wěn)定性，同時(shí)砌塊尺寸較傳統(tǒng)的砌塊尺寸有了一定的增大，增加擋墻的自重。當(dāng)需要采用加筋堆砌方式時(shí)，可在砌塊后方填土內(nèi)設(shè)置土工格柵等筋材，形成類似的加筋土擋墻，抗拉、抗拔和整體穩(wěn)定性均較好。

(3)造型美、生態(tài)好。砌塊的外立面可根據(jù)需要定制為仿石紋、仿磚紋等，造型美。同時(shí)砌塊倉格內(nèi)填料可采用種植土、砂土等，不僅增加岸坡的穩(wěn)定，同時(shí)又可以為植物生長提供空間，達(dá)到河道生態(tài)好、自然及景觀美觀的效果。

3.2.5擋土墻穩(wěn)定計(jì)算

擋墻穩(wěn)定計(jì)算依據(jù)規(guī)范[7]規(guī)定，擋土墻工程級別為5級，擋墻計(jì)算斷面如圖5所示，尺寸結(jié)構(gòu)見表3，作用在結(jié)構(gòu)上的力見表4。

圖5 擋墻計(jì)算斷面(單位：m)

表3 結(jié)構(gòu)尺寸

表4 作用在結(jié)構(gòu)上的力

擋墻穩(wěn)定計(jì)算得出：

基底最小應(yīng)力Pk，min=23.04kPa

基底最大應(yīng)力Pk，max=33.24kPa

基底平均應(yīng)力Pk=28.14kPa<地基允許承載力([P]=100kPa)。

傾覆滑移穩(wěn)定性K1=47.92>1.30

傾覆穩(wěn)定性K2=24.85>1.10

故擋墻穩(wěn)定滿足要求。

3.2.6擋墻施工

3.2.6.1 施工工序

生態(tài)擋墻砌筑應(yīng)在廠家指導(dǎo)下施工，施工工序如圖6所示。

圖6 施工工序

3.2.6.2 施工注意事項(xiàng)

(1)墻后土開挖后，回填土壓實(shí)作業(yè)分層平攤進(jìn)行，每層土虛鋪厚度不超過25cm。

(2)擋墻底板每隔10m設(shè)一伸縮縫，縫寬2cm，采用低發(fā)泡閉孔聚乙烯塑料板嵌縫。

(3)擋墻基礎(chǔ)需坐落在堅(jiān)實(shí)土層，若遇淤泥質(zhì)土，則需將墻前淤泥清除300mm后，基礎(chǔ)以下回填土采用15%水泥土回填，水泥土回填厚度不小于600mm，壓實(shí)度不小于0.95。

(4)砌塊安裝時(shí)，挖掘機(jī)使用吊帶吊裝，人工配合，安裝底層砌塊應(yīng)直順、高程一致，遇不平處先用砂漿進(jìn)行底層鋪設(shè)找平，每層砌塊鋪設(shè)均需驗(yàn)收合格后再進(jìn)行上一層的施工。

(5)構(gòu)件連接用鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)埋件等，均需進(jìn)行除銹防腐處理，防腐蝕措施應(yīng)根據(jù)環(huán)境腐蝕條件、防腐蝕年限、施工等條件確定。

(6)拉筋應(yīng)平直鋪設(shè)于密實(shí)填土上，底部應(yīng)與填料密貼，填料與筋帶直接接觸部分不應(yīng)含有尖銳棱角的塊體。拉筋頂面填土?xí)r，嚴(yán)禁沿拉筋方向推土和施工車輛直接碾壓拉筋，碾壓前拉筋頂面的填土厚度不應(yīng)小于0.2m。

4 實(shí)施效果及后續(xù)管理

4.1 工程實(shí)施效益

目前，石馬小流域綜合治理工程已完工，并于2023年5月通過工程完工驗(yàn)收。根據(jù)工程管理單位反饋，預(yù)制砌塊施工方便快捷，工程施工進(jìn)度工期較合同工期相比有所縮短，且施工質(zhì)量容易控制，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。工程在完工驗(yàn)收前，經(jīng)歷了當(dāng)?shù)匮雌诘目简?yàn)，保障了河道兩岸的防洪排澇安全，加上河道兩岸采用的植草護(hù)坡，減少對河道兩岸的沖刷，小流域內(nèi)水土流失得到有效治理，使降雨入滲，攔蓄徑流，減少土壤流失，保護(hù)了土地肥力，提高土壤水分，水土資源得到有效保護(hù)；增強(qiáng)了抗旱能力，減輕汛期洪災(zāi)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失，為合理利用資源創(chuàng)建條件，形成生態(tài)良性循環(huán)。

4.2 后續(xù)工程管理

水土保持設(shè)施驗(yàn)收合格投入運(yùn)行后，水土保持設(shè)施所有權(quán)由丹徒區(qū)水利局移交給高資街道，并結(jié)合農(nóng)業(yè)水利綜合改革工作，工程管理和維護(hù)工作委托由農(nóng)業(yè)用水合作組織負(fù)責(zé)，應(yīng)定期或不定期地對水土保持設(shè)施進(jìn)行檢查、觀測，以便掌握其運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)工作，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取補(bǔ)救措施，消除隱患，維護(hù)工程安全和有效運(yùn)行。

5 結(jié)論

長期以來，小流域綜合治理這條技術(shù)路線，在防治水土流失實(shí)踐中受到了廣泛好評，而小流域綜合治理中采取的模式與技術(shù)，對其治理成效有著至關(guān)重要的作用。本次鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)石馬小流域綜合治理中選擇的新型堆砌式生態(tài)擋土墻，外表美觀、耐久性較好，施工方便快捷，改善了傳統(tǒng)混凝土擋墻生硬、生態(tài)性不足的缺點(diǎn)，解決了砌石擋墻、石籠擋墻石材難以購買的難題，同時(shí)也在同期生態(tài)擋墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)施后顯著提升了河道的景觀效果，有效改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。新型堆砌式擋土墻在本次小流域綜合治理工程中的成功應(yīng)用，對類似工程具有一定的借鑒意義。