花博园新型生态护岸比较分析

汪 涛，林墨翰，蔡晓男，杨连佼

(1.中交第三航务工程局有限公司，上海 200030； 2.中交三航局第二工程有限公司，上海 200122)

当前，人们逐渐意识到传统护岸对河流生态环境造成的不良影响，并开始将生态学原理应用于护岸工程的设计与施工中，探索兼具生态功能与景观效果的新型护岸形式。生态护岸是指在保证边坡安全稳定、河道行洪排涝的基础上，以保护、创造良好的生态环境和自然景观为主要目标，把河堤由过去的土工建筑改造成为水体、土体及动植物相互涵养，适合生物生长的仿自然状态的护岸，生态护岸的建设旨在创造一个完整的岸坡生态交互系统，形成水、土、生物之间良性循环，使护岸不仅具有防洪护坡的基础功能，还具有较好的景观效果及较强的污染水体修复能力，从而为城镇河流生态系统的健康持续提供保障。

1 工程概况

1.1 项目背景

中国花卉博览会(简称“花博会”)是我国规模最大、规格最高、影响最广、内容最丰富的国家级花事盛会(见图1)。2018年上海崇明获得2021年第十届中国花卉博览会的举办权，并计划以此为契机加快推动崇明世界级生态岛建设。花博园生态水系整治工程是第十届花博会的重要组成部分，工程内容包括66.53km河湖护岸、280万m3土方、108.51万m2绿化、15座跨河桥、5座水(泵)闸以及37万m2水生态修复。为响应绿色发展理念，花博园生态水系整治全部采用新型生态护岸，以实现水陆生态环境的良性交互，便于园区水系的稳定可持续发展。该工程涉及的生态护岸结构包括木桩护岸结构(A型)、仿木桩护岸结构(B型)、生态砌块挡墙结构(C型)、箱形砌块挡墙结构(D型)和基础护岸结构(E型)。

图1 第十届中国花卉博览会效果

1.2 水文地质

花博园拟建场区地貌属河口砂嘴砂岛地貌类型(III区)，地基土均属第四纪沉积物，主要由黏性土、粉性土及砂性土组成，抗震设防烈度为7度。园区地下水稳定水位标高为2.430～3.300m，平均为2.97m。场地地下水水位较高，地基土呈饱和状态。多年平均气温15.4℃，历史最高气温40.2℃，极端最低气温-12.1℃。多年平均降水量为1 208.8mm，年降水量最大值为1 482.6mm(1991年)，最小值为649.2mm(1997年)。降水量年内分布不均，差异较大，汛期(5—9月)降水量的平均值为656mm，占全年的61.9%，最大日降水量为297.3mm(2001年6月23日)。

2 护岸结构

木桩护岸(A型)采用4m长φ160松木桩密排辅以φ100横向联系檩条，其结构形式简单，施工方便快捷，能起到基础的固土护坡和防冲刷作用，施工过程中应优先控制松木桩的线形与高差，该护岸主要用于无特殊景观或结构防护要求的河道区域。

生态砌块挡墙护岸(C型)与箱形砌块挡墙护岸(D型)结构形式相近，采用生态砌块/箱形砌块结合袋装碎石、C30钢筋混凝土底板的形式，都属于重力式挡墙护岸，且砌块空隙为鱼卵等水生生物繁殖提供了优良的附着场所。不同的是，D型护岸需增设1组φ100定植桩，为沉水植物的生长提供更广阔的空间，并且护岸结构的整体稳定性更好，抗冲刷能力更强。

基础护岸(E型)采用1∶4～1∶6的大放坡形式，崇明土质以黏性土为主，自然坡度在1∶3即可保持稳定，所以该类护岸适用于广阔的静水湖区。另外，基础护岸可结合种植挺水或沉水植物，利用植物根系固土或增设定植桩等方式增加土质稳定性，防止水土流失(见图2)。

图2 A～E型断面

3 施工工艺

5种生态护岸的工艺流程如表1所示，表中序号代表施工工序的先后顺序。从工序的繁易程度看，E型护岸的工序最少，其次是A型护岸，最后是B型、C型和D型护岸；从人机投入量看，E型护岸需要的最少，其次是A型护岸，再次是C型和D型护岸，最后是B型护岸。此外，B型、C型和D型护岸均需现浇混凝土，尤其是C型须分2次浇筑，因涉及混凝土养护，其施工周期最长。

表1 5种生态护岸的施工工艺

另外，生态护岸施工存在诸多工艺要点，均需在各类型护岸施工过程中予以贯彻落实。

1)预制方桩施工 预制方桩采用液压机械手打桩机施工；施工时需对准桩位，保证垂直稳定。

2)松木桩施工 密排松木桩采用液压机械手打桩机实施，施工时由桩机卷扬吊起松木桩人工配合对准桩位，轻击慢放待桩入土一定深度，校正垂直度及桩位偏差均符合要求后才正常锤桩贯入。

3)混凝土导梁及底板施工 混凝土导梁及底板均为小方量混凝土结构，钢筋绑扎完成后牢固支设模板，并采用泵车浇筑商品混凝土，混凝土连续湿润养护时间≥10d。

4)生态砌块施工 采用200型生态砌块，厂家预制完成后按要求搬运、装卸，不得抛掷。砌筑时画好基础砌块的边缘线，砌筑基础砌块用M7.5砂浆调平；在垫层基础砌块上干砌普通砌块，砌块顶面的泥土必须清理干净。挡墙顶部采用盖顶砌块，砌筑盖顶砌块时，可采用砂浆砌筑，通过砂浆来调整标高、确保其标高满足设计要求，单砂浆厚度宜≤40mm，压顶砌块之间密实相靠。

5)袋装碎石施工 袋装碎石采用丙烯纤维材料制作，袋内填充50%耕植土与50%疏松大孔介质，疏松大孔介质可选用页岩、砾石、火山岩、人工陶粒等材料。

6)箱形砌块施工 箱形砌块(又称“生态石笼”)采用六边形格网编制而成，网笼边端采用粗径钢丝加强强度，内部用块石填充。石笼挡墙施工时需立侧模，并合理支承。填充块石施工时，应同时均匀向同层的多个箱体内投料，分层填充，每层填充厚度≤30mm，上层石笼填充块石顶面应高出结构体30～50mm。相邻石笼之间用扎丝互相连接以增强其整体性，上、下层石笼应错缝布置。

4 工程造价

5种生态护岸所需的工程材料各不相同，如松木桩、钢筋、商品混凝土、土工织物、生态砌块等，进而影响不同护岸的工程造价。单位长度为100m时5种生态护岸的综合单价(含人机料)如表2所示。

A型护岸100m长度的工程造价为162 513.76元，其中打木桩施工费用124 642.75元，占比约77%；B型护岸100m长度的工程造价为192 553.96元，主要成本集中在方桩和仿木桩，这两项施工内容占比约41%和22%；C型护岸100m长度的工程造价为179 713.01元，其中生态砌块费用34 218.45元，钢筋混凝土费用65 450.10元；D型护岸100m长度的工程造价为237 332.81元，其中箱形砌块费用49 917.33元，钢筋混凝土费用43 144.38元；E型护岸100m长度的工程造价为42 195.86元。因此，5种护岸的工程造价从低到高可排序为E

5 综合比较

在护岸选型方面，木桩护岸(A型)适用于无特殊景观或结构要求的区域，仿木桩护岸(B型)适用于岸坡景观或结构稳定性要求较高的区域，生态/箱形砌块挡墙护岸(C/D型)适用于水生生物繁殖旺盛或对水质提升有较高要求的区域，基础护岸(E型)适用于地域宽广的静水湖区。

在护岸施工方面，基础护岸(E型)施工最为简单便捷，所需的人机资源也最少；其次是木桩护岸(A型)；仿木桩护岸(B型)、生态/箱形砌块挡墙护岸(C/D型)都涉及现浇混凝土施工，尤其是生态砌块挡墙护岸(C型)施工中需2次现浇，施工周期最长。

在护岸造价方面，基础护岸(E型)最经济，工程造价为42 195.86元，木桩护岸(A型)、仿木桩护岸(B型)、生态砌块挡墙护岸(C型)、箱形砌块挡墙护岸(D型)分别是它的3.9，4.6，4.3，5.6倍。

综上所述，在5种生态护岸结构中，木桩护岸具有较好的施工便捷性；仿木桩护岸、生态砌块挡墙、箱形砌块挡墙结构具有较好的结构稳定性与景观效果；而基础护岸由于其更追求原始岸坡自稳状态，故具有较好的生态性、施工便捷性，且工程造价较低(见表3)。

表3 5种生态护岸结构的综合比较

6 结语

新型生态护岸是生态水系整治的重要性基础工作，其在保障边坡稳定的前提下，突出生态功能与水体景观的融合，追求水陆景观单元间的生态互动，充分发挥生态水系的自净自排、抗洪涝、防冲刷的结构韧性。花博园生态水系工程创新性地选用了5种生态护岸结构(木桩护岸、仿木桩护岸、生态砌块挡墙、箱形砌块挡墙和基础护岸)，分析它们的适用范围、施工工艺、工程成本等内容，综合比较它们的生态环保、结构稳定性、景观效果、施工便捷性、工程成本等特性，为生态护岸的设计选型、进度保证、成本控制等方面提供数据支撑。