箱式绿化混凝土挡墙在魏河治理工程中的应用

□李晓光（郑州市水利建筑勘测设计院）

1 工程概况

魏河是郑州市区北部重要的排洪河道，自西向东流经惠济区、金水区，于中牟县境内汇入贾鲁河，全长27.57 km，流域面积为105 km2。魏河中州大道下游河段进行改线治理，治理总长度9.76 km，防洪标准为近期50年一遇，远期100年一遇，要求按照生态河道标准进行治理。区域控规对治理段河道的轴线和控制宽度均进行了限定，其中治理末端约3 km河段控制宽度仅80～90m，若按常规的梯形断面设计，则规划的控制宽度难以满足两岸堤距的要求，因此该段河道断面需按陡边坡进行设计，以尽量缩窄堤距。

经综合分析，对该段河道断面进行优化，采用一级边坡为矩形、二级边坡为梯形的复式断面。其中一级矩形断面两岸需采用挡土墙结构型式，以保证边坡稳定，常规的挡土墙型式主要为浆砌石和混凝土结构，虽然工艺成熟、稳定可靠，但不具备生态效果，同当前的河道生态治理理念相悖，也不符合郑东新区高标准的景观要求。因此经综合考虑，在本次设计中创新的采用了国内先进的箱式绿化混凝土挡墙技术，以实现挡土墙护岸的生态化。

2 箱式绿化混凝土挡墙的特点

箱式绿化混凝土挡墙是一种集防护、生态、自净、景观功能为一体的新式挡墙，按植物生长要求选取一定粒径的碎石制成复合随机多孔型混凝土，创造植物根系生长与附着空间，实现混凝土的生态化，结构上采用砌块结合加筋土的技术保持整体稳定。具有施工快捷、造价低廉、高透水、完全生态化的优点。

2.1 结构特点

混凝土箱体和墙后拉筋均为提前制作，施工时可有效缩短工程工期。箱体为拼装结构，墙后加筋土为柔性结构物，适应沉降和抗振动能力强。挡土墙占地面积小，造型美观。箱体内的无砂混凝土透水性较好，可加快河道水体和墙后水体的交换，有利于水生态的维系。

2.2 生态功能

箱式绿化混凝土挡墙把水、河道、岸坡植被连成一体，在自然地形、地貌的基础上，建立起阳光、水、植物、生物、土体、护岸之间的河道生态系统。箱式绿化混凝土挡墙具有高孔隙率多生物生长带、多流速变化带、为水生动物和两栖类动物提供了栖息、繁衍和避难的场所，水边水生植物的茎、根系为鱼类产卵、幼鱼生存提供了空间，对保持生物多样性具有一定的积极意义。箱式绿化混凝土挡墙水位变动区的水生植物，既能从水中吸收无机盐类营养物，其水下茎、根系又是大量微生物以生物膜形式附着的介质，有利于水体自净；同时其多孔隙结构形成不同流速带和紊流区，有利于氧从空气传入水中，增加溶解氧，帮助好氧微生物、鱼类等水生生物的生长，进一步促进水体自净，改善河道水质。在景观效果上，打造垂直的沿河生态长廊，大大改善河道的景观面貌，为人们休憩、娱乐提供了良好的场所，提升了河道周边城市的品位。

3 箱式绿化混凝土挡墙在魏河治理工程中的应用

3.1 结构型式

根据地质勘查报告，工程区地层条件主要为粉质粘土和粉细砂，其中基础持力层主要为粉细砂，容重18.50 kN/m3，粘聚力5 kPa，内摩擦角25°，容许承载力120 kPa；墙后填土主要为粉质粘土，容重20.0 kN/m3，粘聚力22.30 kPa，内摩擦角29.80°，容许承载力90 kPa。河道下游约3 km范围内的两岸一级边坡均采用箱式绿化混凝土挡墙，结合地质条件和墙体稳定分析情况，同时考虑到河道有一定的常年蓄水水深，故本次设计箱式绿化混凝土墙体下部设约1m高M7.50浆砌石挡墙基础，以确保基础承载力满足要求。箱式绿化混凝土墙体则根据不同的河道深度设置4～6层(高1.20m～1.80m)，墙体上部设钢筋混凝土压顶，墙后加筋采用4层3m长单向土工格栅，层间距0.40m，墙后填土压实。具体设计见图1。

图1 魏河治理工程箱式绿化混凝土挡墙典型设计图（单位：mm）

3.2 参数指标

构件容重：1800 kg/m3（碎石、砾石骨料）；箱体混凝土强度≥C20，内芯无砂混凝土强度≥C5；饱和冻融循环。（快冻）≥50次；有效孔径25%～30%；空隙填充长效复合营养材料有效期≥8 a；绿化覆盖率≥95%；土工格栅强度≥35 kN/m；填土压实度≥0.94。

3.3 施工工艺

箱式绿化混凝土挡墙施工时按照上述技术参数，结合现场实际情况，遵照国家现有的规范、标准进行实施。

混凝土箱体提前预制，强度需满足设计要求，内有营养无纺布制成的营养包，其作用可为植物提供营养，又可以防止水土流失，起反滤层作用。用于加筋土的土工格栅，采用TGDG35PP型，要求强度≥35 kN/m，筋带宽度≥5mm，筋带水平方向间距≤20mm，格栅上必须覆土30 cm方能碾压，回填土采用粘性土，压实度≥0.94。

施工时在已做好的挡墙底板上采用水平错位拼装，块和块之间可用少量M7.50砂浆找平。根据图纸设计要求铺设土工格栅并且按要求分层夯实。箱式绿化混凝土砌块安装完成后，水上部分用喷浆机将绿化混凝土专用肥料分3次喷入绿化混凝土有效孔径中，待专用肥料凉干后，再用喷播机将植物种子喷到箱式绿化混凝土墙面上，加盖无纺布，直到植物出苗为止；水下部分通过特殊工艺，将水生植物固定在绿化混凝土空隙中，直到水生植物定植生根为止。水下部分根据现场实际情况种植浮水植物和沉水植物；水上部分种植地被、爬滕植物。

3.4 效果评价

此次设计在魏河改线段大量采用箱式绿化混凝土挡墙护岸，在防洪上满足河道设计过流断面的要求；在结构上可以确保边坡稳定；在生态上恢复了河道的生物多样性和水体自净能力；在景观上营造了沿河亲水绿化带，大大提升了河道治理后的整体面貌。同时在施工上有效地节约了工期，为龙湖的按时通水提供了时间保证。

4 结语

魏河改线段生态治理工程箱式绿化混凝土挡墙的应用在目前郑州市河道治理工程中也是首次尝试，从实施效果看无疑是成功的。箱式绿化混凝土挡墙尤其适用于因受用地、拆迁等限制只能采用陡立边坡的河道，既能保证边坡稳定，又具备较佳的生态景观效果，在目前的城市生态河道治理中具有广阔前景。魏河改线段生态治理工程的成功应用也为今后郑州市生态水系的治理建设积累了宝贵经验。