箱式绿化混凝土生态挡墙在太平港工程中的应用

朱继兴

（丽水市水利发展有限公司，浙江 丽水 323000）

1 问题的提出

随着社会城市化和现代化步伐的加快，城市对水资源的依赖程度不断提高，水患可能给城市造成的灾难也越来越高。因此，水环境的整治已经越来越被社会各界所重视。人们已经由传统的防洪、排涝的水利建设观念向建设“安全、舒适、优美”的生态水环境观念转变[1-2]，由此各种生态型护岸和生态型挡墙也被提出和应用[3-7]。

箱式绿化混凝土生态挡墙是采用特制混凝土预制块叠砌而成的挡墙，该预制块由混凝土应力框、无砂混凝土、反滤隔层组成，挡墙后采用双向土工格栅加筋土回填。该结构耐冲刷能力较强，透水性好，因此受水位降落影响小，结构稳定；并有利于植被生长和水体交换，耐腐蚀性强，能有效改善河道水质；同时施工简便，工程造价低[8]。

太平港林宅口段河道治理工程是水利部下达的中小河流治理试点项目，也是丽水全市水利工程首次使用箱式绿化混凝土结构挡墙，本文以该工程箱式绿化混凝土生态挡墙为例，对该挡墙的稳定性、可靠性、实用性等方面进行研究论述。

2 工程概况

太平港林宅口段河道治理工程位于浙江省丽水市莲都区境内，瓯江干流大溪一级支流太平港联街道段，工程整治河道3.80 km，疏浚河道2.54 km，整治堤防（护岸）3.45 km，其中，加固干流防洪堤2.44 km，新建防洪堤0.69 km，新建护岸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护岸323 m。

本工程以桩号太Z1 + 265.00 ～ 太Z2 + 445.60 m为箱式绿化混凝土结构挡墙的试验段，并以该桩号段为例进行研究。

3 箱式绿化混凝土砌块构造形式和技术要求

3.1 构造形式

箱式绿化混凝土挡墙是采用箱式绿化混凝土预制块叠砌而成的挡墙，箱式绿化混凝土预制块是由混凝土应力框、无砂混凝土、反滤隔层组成[8]，具体形式见图1 ～ 2。

图1 太平港林宅口工程箱式绿化混凝土挡墙断面图 单位：m

图2 太平港林宅口工程箱式绿化混凝土预制块设计图 单位：mm

3.2 技术要求

箱式绿化混凝土箱式挡墙砌块构件容重：1 800 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。

4 箱式绿化混凝土挡墙结构计算分析

4.1 稳定性计算分析

根据Q/JJ 001 — 2008《箱式绿化混凝土生态挡墙施工技术标准》，用理正软件进行挡土墙稳定计算，本工程绿化混凝土箱式挡墙后采用加筋土工格栅，故计算时按加筋挡土墙进行稳定计算。

本工程箱式挡墙墙身最大高度4.00 m，计算工况同重力式挡墙，分为正常运行工况和完建工况进行计算。由于该挡墙位于高滩地和护坡顶以上，故取设计洪水位仅高于墙底0.95 m进行计算，计算结果见表1。由表1可知，绿化混凝土箱式挡墙稳定安全系数均满足要求。

表1 绿化混凝土箱式挡墙稳定计算结果表

4.2 沉降计算分析

采用分层总和法计算地基沉降，计算公式为：

式中：S8为最终沉降量（m）；ms为沉降系数，一般堤基取ms= 1.0；Δpi为第i分层土层附加应力增量（kPa）；Esi为第i分层土层压缩模量（kPa）；hi为沉降计算第i分层厚度（m），最大取2.00 m。

取桩号太Z1 + 900 m断面计算防洪堤最终沉降，计算得防洪堤堤身最大沉降40 mm，堤基最大沉降19 mm，防洪堤单点最大沉降量为58 mm。通过上述计算，根据SL 274 — 2001《碾压式土石坝设计规范》要求“竣工后的坝顶沉降量不宜大于坝高的1%”，可以得出堤防沉降是在合理的范围之内，符合要求。

4.3 基础冲刷深度计算分析

堤岸的冲刷深度是合理确定堤防基础埋深的重要依据。根据GB 50286 — 2013《堤防工程设计规范》附录D，对于平顺护岸所产生的冲刷深度可按式（2）进行计算：

式中：h0为局部冲刷深度（m）；H0为冲刷处的水深（m）；U为行进流速（m/s）；Uc为泥沙启动流速（m/s）；Ucp为近岸垂线平均流速（m/s）；V允为河床面上允许不冲流速（m/s），参照GB 50288 — 99《灌溉与排水工程设计规范》，取0.7 m/s；n代表与防护岸坡在平面上的形状，一般取1/4 ～ 1/3；η为水流流速不均匀系数。

经计算得出河床以下冲刷深度为0.46 m，综合考虑堤基挖至深泓点以下0.50 m。由于本工程箱式绿化混凝土生态挡墙段多是比较平顺，所以根据计算结果，堤基挖至深泓点以下0.50 m已满足要求。

5 施工过程难点处理

5.1 砌块安装要求

箱式绿化混凝土生态挡墙每安装3 ～ 4层砌块为1个分层高度，每个分层高度找平1次；每天安装完后，在当天安装的砌体上铺1层灰浆，表面应粗糙。夏季施工时，对刚安装完的砌体，用草袋覆盖养护5 ～ 7 d，避免风吹、日晒、雨淋，砌体全部安装完成后，及时在基础两边均匀分层回填土，分层夯实。本生态挡墙施工每天安装高度控制在1.20 m。

5.2 土工格栅铺设要求

采用延伸率5%的纵向抗拉强度为不低于50 kN/m；延伸率5%的横向抗拉强度为不低于45 kN/m的加筋土工格栅作为拉结材料。每隔1匹铺1层加筋土工格栅，接头的搭接长度不小于15 cm（加筋土工格栅至少搭接1个方格），并以细尼龙绳在连接处绑扎牢固。加筋土工格栅拉平绷紧、平铺，向上（从砌块处至远离砌块处呈向上角度）斜铺于下层碾压土上，但向上斜铺的角度应不大于5°；临时绷直加筋土工格栅，可用钩钎、短木条等固定在下层碾压土上，并用人工拉紧，以U形钉定位于填筑土面上，以防填土时发生移动。

5.3 砂砾料回填要求

砂砾料填筑利用附近河漫滩砂砾料（砂砾料含水率达到要求，最大粒径在50 mm以下），经机械装运平料后，试用13.5 t振动碾平行于绿化混凝土砌块碾压，达到30 cm压实厚度，经试验发现利用13.5 t振动碾压实，易造成绿化混凝土砌块位移。分析原因为绿化混凝土砌块小，挡墙整体性较差，不能承受大中型振动机械的碾压。后经重新砌筑后，改由蛙式打夯机夯实，压实厚度调整为每层15 cm，经检测夯实相对密度达到0.67，绿化混凝土砌块未发生位移的情况。

6 完工后监测及分析

绿化混凝土箱式挡墙段堤防的变形监测主要是沉降观测，在堤顶每隔500 m设置1个沉降观测点，同时在堤防适当的位置设置1个基准点，采用水准法进行观测。通过3次不同时间点的观测，得到观测值（见表2）。由表2可知，根据SL 274 — 2001《碾压式土石坝设计规范》要求“竣工后的坝顶沉降量不宜大于坝高的1%”的要求，沉降值在合理的范围内。

表2 绿化混凝土箱式挡墙沉降观测结果表 m

由于仪器观测具有一定的局限性，因此工程技术人员对绿化混凝土箱式挡墙进行经常性的现场巡视检查，未发现绿化混凝土箱式挡墙出现塌陷、裂缝、渗漏点以及堤脚冲刷情况等现象，工程运行良好。

7 挡墙生态效果

本工程箱式绿化混凝土挡墙除防护功能外，表现出良好的生态功能，箱式绿化混凝土生态挡墙种植的植被生态效果已显现（见图3）。该挡墙在自然地形、地貌的基础上，建立起阳光、水、植物、生物、边坡之间的生态系统[8]，为人们打造一个优美的休闲景观。此外，绿化混凝土生态挡墙利用水生植物和自身的多孔隙结构起到净水功能的作用，进一步改善河道水质。特别是在现代城市内河提升改造工程中，既能解决城市用地的矛盾，又能提高城市生态要求。总之，通过以上工程措施，利用箱式绿化混凝土生态挡墙可营造出一个“水清、流畅、岸绿、景美”的现代生态河道[9]。

图3 太平港林宅口工程箱式绿化混凝土生态挡墙生态效果图

8 结 语

太平港林宅口段河道治理工程中箱式绿化混凝土生态挡墙的应用在目前丽水城市河道治理中是首次实践，从实施效果看是成功的。通过本工程挡墙的完工后运行情况的监测分析，表明该生态挡墙具有结构稳定、安全可靠、施工简便、实用性强、生态效果良好的优点。箱式绿化混凝土生态挡墙具有广阔的应用前景，特别是在城市内河治理中推广使用。本工程的成功实施可为生态水利治理工程提供参考和借鉴。

参考文献：

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