上海市生态护岸中预制砌块的应用及研究

夏清 上海友为工程设计有限公司

生态护岸是生态河道的重要组成部分，是指在满足自身结构安全的前提下，以具有良好水土保持功能和透水功能的植生土坡或生态材料为主要结构的护坡或挡墙护岸。

20世纪以来，我国在河流治理中大量使用生态护岸技术，上海市1998年开始整治苏州河，先后启动样板河道和骨干河道整治工程，逐步完善了水环境建设，使河道面貌得到较大提升，苏州河的治理取得了阶段性的成效。

近年来，上海各类河道整治工程中应用的生态护岸型式多种多样，取得了较好的生态效果，根据生态护岸材料类型可以分为四大类：天然材料生态护岸、砼制品生态护岸、土工合成材料生态护岸和新型材料生态护岸，其中砼制品生态护岸种类最多，特别是砼制品中的预制砌块种类繁多，在中小河道、骨干河道和航道中均有广泛应用。本文就生态护岸中预制砌块的应用情况以及其材料特征、约束要素和管理养护要求等关键因素进行总结和归纳。

1.预制砌块介绍

预制砌块是一种利用混凝土、工业废料或地方材料等制成的人造块体，在水利、交通和土木等工程中有广泛的应用，具有施工便捷、结构稳定性好和耐久性好等特点。上海市生态护岸中常用的预制砌块型式分为两种：护坡砌块和挡土砌块。

1.1 护坡砌块

护坡砌块铺设在护岸水位变动区斜坡表面，下方铺设碎石、土工布等形成反滤层，护砌防护范围上下边界及顺河向一定间距设置砼格梗进行连片块体固定，最终形成生态护坡结构型式。其结构受力合理，拼铺在边坡上能有效分散坡面雨水径流，减缓水流速度，减小坡面冲刷，具有边坡防护和绿化的双重效果。上海市常用的护坡砌块有预制连锁块体和预制螺母块体。

1.2 挡土砌块

砌块挡墙由挡土砌块、加筋材料和碎石土工布反滤层组成，具有一定的孔隙率，保证水体通透，为水生动植物提供生境空间。其较传统挡墙具有体积小、材料用量省、造价低，预制块安装施工、方便快捷、施工进度快，结构耐久性好等特点。上海市常用的挡土砌块主要有预制箱式砌块、预制高强度嵌锁砌块、预制荣勋砌块和预制生态空心砌块等。

2.预制砌块在上海市生态河道中的应用案例

2.1 护坡砌块的应用情况

护坡砌块在上海市松江区、青浦区、崇明区和浦东新区等地区均有应用，松江区张家浜河道于2003年整治完工，河道设计宽度为40.0m，河道护岸采用斜坡式护岸结构，在高程1.50m至高程3.30m之间采用C25螺母块体护坡，块体孔洞内填土并栽种植物，顺水流向每隔10m设置一道素砼格梗。青浦区陈家汇江河道于2017年整治完工，河道宽度为30.0m，河道护岸采用斜坡式护岸结构，在高程2.20m到防护顶高程2.90m，采用C30混凝土连锁砌块护坡，块体孔洞内填土并栽种植物。

2.2 挡土砌块的应用情况

挡土砌块通常应用在上海市中小河道整治中，闵行区砖滩港河道于2019年整治完工，河道采用复式断面，2.30m高程处设置2.0m长水生种植平台，平台后设置箱式砌块挡墙结构，墙顶高程为3.10m。青浦区南蒋墩港河道于2017年整治完成，2.20m高程设置水生植物种植平台，平台后设置混凝土嵌锁块体挡墙，墙顶高程3.10m，墙后设置临水步道。金山区斜泾港采用了荣勋砌块挡墙结构，崇明区东滩湿地公园河道采用了生态空心砌块挡墙结构。

3.预制砌块在上海市生态河道应用中关键因素的分析

3.1 预制砌块的材料特征分析

预制连锁块体、预制螺母块体等护坡砌块和预制箱式砌块、预制空心砌块等挡土砌块均主要采用的原材料有水泥、砂料、石料、参合料（如硅灰、粉煤灰、矿渣等）、外加剂和颜料等，并且可以利用废料进行砌块制作，有利于适应环保的要求，其结构强度等级一般不低于C25，均具有较好的耐久性。

3.2 预制砌块的应用约束要素分析

3.2.1 护坡砌块应用约束要素分析

护坡砌块应用的主要约束要素为岸坡坡度、河道波浪要素、河道水流流速和景观性要求等，具体分析如下：

（1）护坡砌块适用的岸坡坡度一般不大于1：2，当岸坡坡度大于1：2时，护岸结构整体的抗滑移能力不足，容易整体失稳。

（2）河道波浪要素决定了护坡砌块的护砌范围，上海市河口宽度为10.0～30.0m的中小河道河面较窄，波浪因素影响基本可以忽略，护坡砌块的护砌范围一般为常水位上限至设计低水位；河口宽度30.0～60.0m的中小河道，可考虑波浪对水位变动区上下20cm的影响范围，护坡砌块的护砌范围为常水位上限以上20cm至低水位以下20cm之间；河口宽度大于60.0m的河道的波浪影响范围可以根据设计波浪爬高进行计算确定；风速较大的河道需计算风壅增水高度确定护砌范围；对于具有通航功能的河道，需进行船行波计算，根据内河航道的要求确定护砌范围。

（3）河道水流流速确定了护坡砌块的选型，不同的河道流速直接影响护坡砌块的厚度及单块质量，流速越大，块体越厚、越重。

（4）河道的景观性要求砌块结合绿植进行设计，块体孔洞中设计需填充耕植土、碎石或绿化混凝土等，上海市河道中一般填充碎石和耕植土，并种植根系发达的水、陆生固土植物，保证了河道的景观性，同时防止了岸坡的淘刷。

3.2.2挡土砌块应用约束要素分析

挡土砌块应用的主要约束要素为地质情况、岸后腹地情况、河道波浪要素、河道水流流速和景观性要求等，其中河道波浪要素和河道水流流速与护坡砌块要求基本相同，不同之处具体如下：

（1）河道的地质情况决定了砌块挡墙的基础结构型式，软弱土层需进行地基处理，保证结构安全。

（2）河道岸后腹地情况决定了砌块的选型，砌块挡墙通过垒砌形成“墙体”，一般高度不高于1.50m挡墙可以直接通过砌块垒砌形成，对于高度高于1.50m的挡墙，如预制高强度嵌锁砌块和预制荣勋砌块墙后需铺设加筋体，以保证砌块结构的稳定，加筋体施工开挖面较大，不适用于距离构筑物较近的河道岸段。

（3）预制箱式砌块内填充块石和卵石，箱子顶部规则布置黄石或铺设耕植土种植绿植，但耕植土易被水流冲刷，绿植难以存活，景观性稍差，预制高强度嵌锁砌块和预制荣勋砌块难以结合绿植进行设计，景观性稍差，生态空心砌块呈台阶式布置，砌块内填充耕植土结合种植根系发达的水、陆生固土植物，具有较好景观性。

3.3 预制砌块的管理养护要求分析

砌块的景观绿化效果与绿化施工的工艺密不可分，同样与后期养护密不可分，砌块内耕植土质的选用，养护是否及时等均影响砌块景观绿化效果。

护坡砌块的管理养护要点为：砌块孔洞中积聚漂浮垃圾需定期清理，可通过保洁船进行清理；砌块孔洞中土体容易流失，后期养护过程中需对块体中孔洞土体进行填补以保证植物的生长；冲刷严重的岸段易导致块体下部脱空，需将脱空区域内块体取出，重新回填碎石土、整平、夯实，并铺设垫层及块体。

不同挡土砌块的管理养护要求不尽相同，主要相同点为砌块内的垃圾清理，不同点为预制箱式砌块和生态空心砌块的顶部或内部耕植土需定时补充，以保证植物的生长。

4.结语

本文根据上海市河道生态护岸调研成果和以往河道整治项目，概述了上海市生态护岸中预制砌块的应用情况，系统总结了生态护岸中预制砌块材料特征、约束要素及管理养护要求等关键因素，为今后上海市河道治理中预制砌块的使用提供参考。