新型生态砌块在河道整治工程中的应用

钦震杰，朱春蓉

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)

平原地区河道治理工程中常见的直立型护岸结构型式主要有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、空箱式、排桩式等，对于堤岸房屋密集且距离河岸近，拆迁量大且施工区域狭小的地段通常设计会采用排桩等刚性护岸结构，刚性护岸结构可靠，安全度高，但是阻断了土体与水体的物能交换，不利于河道的生态环境，并且大多需要基础处理，造价较高，而通过采用景观生态挡墙代替传统刚性护岸，不仅可以满足挡土墙的使用功能，更重要的是考虑到与周围环境的协调，符合“生态和谐”的设计理念，在工程中已有越来越广泛的应用。

1 工程概况

杭嘉湖地区环湖河道整治工程是国务院批准的《太湖流域水环境综合治理总体方案》推荐实施的提高水环境容量引排工程的重要组成部分，也是《浙江省太湖流域水环境综合治理实施方案》重点推荐的三大清水项目之一。工程位于浙江湖州，是太湖流域的八个水利分区之一。工程主要整治杭嘉湖东部平原的两条主要入湖骨干河道罗溇港和濮溇港。罗溇港北起太湖口罗溇节制闸，穿越北横塘、南横塘、頔塘，南至双林塘，河道走向较迂回曲直，宽窄不一；濮溇港北起太湖口濮溇节制闸，穿越北横塘、南横塘、頔塘，南至双林塘，河道基本顺直，河面宽30～50m。这两条南北走向的河道连同太嘉河的幻溇港、汤溇港，与东西向的北横塘、南横塘、頔塘(长河申Ⅲ级航道)、双林塘(湖嘉申Ⅲ级航道)相互纵横交错，共同形成运西地区的骨干河网格局。本工程涉及河道整治长度39.01km，新建沿河两岸堤防及护岸70.74km,以及河道沿线口门建筑物工程、跨河桥梁工程等内容。

2 护岸型式的选择及设计难点

护岸型式的选择应从堤岸稳定、减少土地征用和房屋拆迁、满足航运要求、施工条件、周围生态环境及景观要求、工程造价等方面综合考虑，在满足河道引排水要求的同时，尽可能保持天然断面。从生态角度考虑，宜按斜坡式断面、复合式断面、直立式断面的顺序加以选择。

本工程沿线部分堤岸房屋密集且距离河岸较近，局部堤段房屋紧靠河岸分布，拆迁量大并且施工作业面狭小，同时工程地质条件较差，地层中存在淤泥质土分布且厚度较大，拟建护岸存在抗滑稳定问题及基础沉降变形问题。尤其是濮溇港轧村老街段，护岸参差不齐，并且居民房紧靠河岸，需研究及选择合理的设计方案。

3 传统设计方案

结合护岸现状条件及土层地质状况，宜保留现有护岸，河道往对岸拓宽。新建直立式护岸可采用单排U形板桩、平台+灌注桩等方案进行比选，考虑到板桩存在一定挤土效应，采用平台+灌注桩式方案更为合理。拟定断面河底高程-2.3m，以1∶3的边坡放坡至0.7m高程后设6.5m宽的平台，后接两组桩。第一组桩为密排C30钢筋混凝土灌注桩，桩径60cm，间距70cm；第二组桩为C30钢筋混凝土灌注桩，桩径60cm，间距2.8m。为增加桩体整体性，在两组桩的顶部设C30钢筋混凝土承台，承台宽4.0m，高60cm，外设挂板。根据桩式护岸稳定计算结果，桩体河道侧被动区设水泥搅拌桩进行土体加固，水泥搅拌桩桩径60cm，间距0.9m，梅花形布置，以保证抗滑稳定安全系数及桩顶位移满足规范要求。护岸断面布置如图1所示。

此断面结构安全可靠，并且设计有路面结构，利于交通。但缺点是：①施工条件差、周期长；②施工期会对周围居民的生产生活环境产生较大影响；③其钢筋混凝土的结构型式不具亲水性、生态性；④工程费用每延米达10300元，造价较高。

4 生态砌块挡墙的特点

挡墙既要安全可靠，又要具备生态化结构，既要保土，又要具备良好的排水性，本身是互相制约的。传统刚性护岸结构满足安全可靠后，通常难以符合绿化及水生物等生态要求。近年来开始推广使用以砌块为材料的阶梯式新型挡土结构，适用于各种土质及地基承载力低、易震区域，其优势如下：

(1)生态环保。通过植物与土木工程相结合，减轻坡面的不稳定性和侵蚀，不仅满足挡土墙的使用功能，更重要是考虑到与周围环境的协调，正面的孔洞及箱体内石头的缝隙为鱼虾提供生存空间，水位线上填土栽种植物。

(2)景观效果好。采用模块化设计，标准化模具生产，工厂预制，现场组装，有很好的产品一致性，护坡外观面呈现自然仿石装饰清水混凝土艺术效果，基本无肉眼可见蜂窝麻面，采用高性能复合混凝土一次浇筑成型，是集装饰艺术与建筑结构统一的建造技术。

(3)施工便捷。采用装配式施工，速度为传统方式的几倍，保证了施工进度，同时减少了对周围生活环境的影响。

(4)护坡内设计了大空间种植空间，使得土壤体积及土壤深度最大化，植物将获得充足营养的供给和保护，长势喜人，种植植物品种选择范围大。

(5)结构稳定，最小坡比可以达到1∶0.3，高度从几米到十几米均可采用。

5 生态砌块挡墙设计及施工方案

生态框式护堤属一款新型生态挡土墙护坡产品，其中尺寸规格为2m×1m×0.5m、1m×1m×0.5m(长×宽×高)等多种，适用于坡度为1∶0.3、1∶0.5及1∶1三种坡比的河堤、江岸等场地使用。

生产材料采用水泥基增强复合混凝土和HPB300级钢筋生产，材质抗压强度达到30MPa。并根据实际受力情况配置了受拉钢筋和构造钢筋，产品的抗冻等级达到F100。

5.1 设计方案

先用C30混凝土喷锚修复现状护岸，再做砌块新型挡土墙，拟定断面河底高程-2.3m，以1∶2的抛石理砌边坡至高程1.6m，挡墙基础抛石挤淤不小于30cm，上设素混凝土底板厚30cm，层层叠累框式砌块至挡墙顶部，砌块后设30cm厚碎石反滤及土工布一层，剩余回填土填平，顶部栽种植物。该方案采用喷锚加固现状护岸，抛石加固现状滩面，其余结构不对原护岸产生任何影响，整理稳定满足要求；墙面砌块采用螺栓柔性连接，整体性好，抗变形能力强，内部稳定亦满足要求。护岸断面布置如图2所示。

图1 平台+灌注桩型护岸断面图

图2 生态砌块护岸断面图

5.2 施工方案

第一步：基础、墙后处理，如图3所示。

图3 施工第一步：基础、墙后处理

施工说明：第一步先是按施工计划，进行挖掘，填平地基，形成坡度用碎石和混凝土铺设达到平滑的状态。

第二步：第一层块体吊装与安装，如图4所示。

图4 施工第二步：第一层块体吊装与安装

施工说明：按施工计划，用吊装机，吊装产品然后平稳放在最底层的地基上，并使用金属连接件两个护坡之间采用M20螺栓连接形式进行连接。

第三步：块体连接固定。

施工说明：吊装完产品后，相邻的两个护坡采用M20螺栓固定连接方式，如图5所示。

图5 施工第三步：块体固定

第四步：石块和土砂的填充，如图6所示。

图6 施工第四步：石块和土砂的填充

施工说明：当最底层护坡安装吊装并且固定连接好后，就可以开始填充石块和沙土了，填充的石块和沙石符合当地环境。

第五步：土工布及碎石的铺设，如图7所示。

施工说明：当第一层护坡块体固定后，碎石紧靠块体填筑，当填充完后，开始铺设土工布，铺设时需要注意在上方预留10cm供叠层时使用。

第六步：第二层及以上的吊装、固定、填充、碎石反滤等，如图8所示。

施工说明：按照坡度比例进行第2层及以上的安装。需要说明的两点是：①一般是安装完成一层护坡等回填石块和沙石之后再继续下一层的安装和铺设，按之前吊装连接的步骤重复操作。②护坡上设计有定位孔，方便按一定比例坡度进行定位。

图7 施工第五步：土工布及碎石的铺设

图8 施工第六步：第二层及以上的吊装、固定、碎石反滤等

6 效应分析及应用效果

生态砌块挡墙较传统设计方案优势明显。

(1)工程费用低。每延米造价降低4546元，节省工程费用50%以上。

(2)工程施工时影响小。施工方案易于周边居民接受，大大增加了工程的可实施性。施工过程未破坏原有老护岸，施工期间对河道沿线居民影响也很少。

(3)生态效果好。施工后取得了较好的景观及生态效果，生态砌块中填入卵石与种植土混合物，整个砌块的外露面均可生长植物。施工3个月后，现场已经有良好的生态景观效果，深受项目业主及周边居民好评。

7 结语

在经济发达地区的河道整治工程中，不仅要考虑工程技术方案的合理性，也要兼顾经济性、生态性以及河道沿线居民的认可程度，尽量减少对工程河道沿线居民的影响。新型生态砌块恰好可以满足这样的要求，值得其他类似工程借鉴。