生态框挡土墙在堤防工程中的应用

蔡 晋

（辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110000）

0 引 言

堤防工程是河道整治设计中十分常见的一种工程形式，社会主义现代化强国的目标对堤防工程设计工作提出更高要求，不能仅仅满足单一的防洪效益，要进一步提升堤防工程的生态效益、环境效益和社会效益。党的二十大对水利工作提出明确要求，为新时代水利事业发展指明了方向、提供了根本遵循。要深入贯彻落实二十大精神，坚定不移推动新阶段水利高质量发展，站在人与自然和谐共生的角度谋发展。因此，在保障堤防工程防洪达标的前提下，要对堤防工程的结构形式进一步优化，提升其生态效益，同时兼顾环境效益，打造更为宜居的临水区域，尽量降低工程建设带来的不利影响[1]。本文以河道新建堤防工程为例，对不同的堤防型式进行分析比选，确定生态框挡土墙的应用方案。

1 项目概况

工程所在河流位于平原区，河道平均比降为1.34‰。工程所在河段两岸为规划新城区，需要新建堤防7.87 km，平均设计堤距为60.00 m，堤顶宽5.00 m，迎水侧坡比为1:2。目前两岸间距约50.00 m，大量民宅、厂房、大棚等建筑物组成的生产生活区沿河呈线状分布。针对横向建设空间局促、环境适宜性要求高等问题，综合工程地区水文地质条件、料场情况、水流条件等因素，在确保防洪达标的前提下，要尽量减少工程占地，同时还需兼顾新建堤防背水侧的生态景观效果，以满足现有村落人居环境和谐发展的要求。

2 方案比选

2.1 方案初选

工程所在河段两岸村屯、企业众多，设计堤距较小，堤防尺寸及建设空间严重受限，工程实施中面临的征地和移民动迁压力巨大，因此堤防工程设计需要综合考虑防洪、占地和生态等问题。本次拟定5种堤防型式作为比选方案：方案1为土堤+防浪墙型式，方案2为土堤+背水浆砌石挡墙型式，方案3为悬臂式防洪墙型式，方案4为重力式防洪墙型式，方案5为土堤+防浪墙结合背水生态框挡墙型式。方案比较中，5种方案的设计堤身高度均设定为地面以上3.50 m，设计横断面见图1。

图1 5种堤防型式设计横断面图 单位：m

2.2 方案比较

挑选典型断面进行堤防型式设计，按照同样工程长度分别计算各方案的工程建设投资及占地投资。根据工程范围内的地质条件、水流条件、建筑材料储备、人居环境要求、工程占地难度等[2]，综合比较后确定堤防型式。5种方案的投资估算见表1，优缺点比较见表2。

表2 优缺点比较表

经过比选可知，5种方案均能满足防洪要求。方案1和方案2 工程占地多，实际实施过程中拆迁协调工作较难开展，生态效果较差，对土方需求量大，因此不做考虑。方案3和方案4生态效果差，施工难度较大，对堤基承载力要求较高，堤顶难以满足防汛抢险通道的建设要求。考虑到本次工程范围两岸均为规划城区段，因此在兼顾防洪标准、生态效果和征地难度的前提下，确定采用方案5即土堤+防浪墙结合背水生态框挡土墙型式。

3 方案设计及施工要点

3.1 方案设计

土堤+防浪墙结合背水生态框挡土墙型式典型横断面见图2。

图2 土堤+防浪墙结合背水生态框挡土墙型式典型横断面图 单位：m

堤顶结构型式：堤顶宽5.00 m，路面宽4.00 m，采用0.20 m厚C25混凝土路面。下层铺设0.20 m厚混合料垫层。背水侧设置路缘石，采用C15素混凝土，尺寸为0.15 m×0.30 m（宽×高）。

堤身结构型式：设计堤顶高程为100 a一遇洪水位+0.50 m。迎水侧坡比为1:2，采用草皮护坡；背水坡采用生态框装配式挡土墙进行防护。挡墙为4层阶梯式生态框，层高0.50 m。墙后铺设反滤土工布。单个生态框尺寸为2.00 m×1.00 m×0.50 m（长×宽×高），竖向采用错台方式叠放，横向相邻生态框采用螺栓进行连接。框内铺设反滤土工布，内部回填种植土并撒草籽。挡墙浆砌石基础顶宽1.00 m，底宽1.50 m，挡墙高1.00 m，墙顶设0.10 m厚素混凝土垫层，墙底设0.10 m厚砂砾垫层，埋深1.20 m。

防浪墙型式：采用C30钢筋混凝土L型防浪墙，防浪墙修筑在迎水侧路肩上，距迎水侧堤肩0.55 m。墙身高2.20 m，墙底宽1.50 m。堤顶以上墙高为1.00 m，堤顶以下墙高为1.20 m，下设0.10 m厚C15素混凝土垫层。墙身厚0.30 m，背水侧加腋，宽、高均为0.20 m。

3.2 施工要点

3.2.1 一般要求

挡墙为阶梯式C40混凝土生态框，层高0.50 m，墙后铺设反滤土工布。生态框采用螺栓连接，框内铺设反滤土工布，内部回填种植土并撒草籽。挡墙浆砌石基础顶宽1.00 m，底宽1.50 m，埋深1.20 m，每10.00 m分缝。

3.2.2 构件堆放、吊装和运输

1）堆放：堆放场地应坚实平整，在最下层2支点上放置枕木，上、下层之间采用缓冲材料垫隔，不同规格分别堆放，堆放层数不宜超过3层。

2）吊装：按设计吊点位置采用三点吊或四点吊进行吊装。

2.2.2 锡伯风情农家乐。随着察布查尔县旅游业的发展，小型旅游经营实体农家乐的发展得到多方支持。察布查尔县孙扎齐乡围绕旅游景点开设了多家农家乐，大多是由当地居民经营，主要是利用当地的农产品加工出具有锡伯风味的特色小吃，同时农家乐小院具有浓郁的锡伯族特色风情，受到游客的青睐。

3）运输：构件运输过程中应采用可靠的防滑、防倒、防碰撞等安全措施。

3.2.3 生态框施工

施工流程大体为：土方开挖—砂砾料铺设—浆砌石基础砌筑—生态框挡土墙土工布铺设—生态框挡土墙装配—连接、回填和植物措施。具体要点如下：

1）土方开挖回填：采用1 m3挖掘机开挖土方，74 kW推土机运输至指定地点，部分开挖料用于墙后回填。

2）砂砾料铺设：基面清理平整后人工铺设基础砂垫层，要求相对密度不小于0.65。

4）生态框挡土墙墙后铺设土工布：自下游向上游进行人工铺设，搭接方式为上游搭接下游。

5）生态框挡土墙装配：按图纸要求的坡度，使用挖掘机吊装到位后进行连接。保留连接间隙以便于调节，与上层护坡紧密契合，同时也要保证定位螺栓连接的准确性。

6）连接、回填和植物措施：用防腐螺栓连接，一侧使用橡胶垫，螺帽不宜拧得太紧。在内部铺设土工布后便可回填，回填土须夯实，之后铺洒30 cm厚耕植土和与本地区环境适应性较好的植株。

4 结 论

堤防工程是水利工程建设的重中之重，在全面学习、全面把握、全面落实党的二十大精神背景下，要充分考虑堤防工程的生态性和环境适宜性，在满足防洪要求的前提下，减少对周边生态环境、人居环境的扰动。本项目所采用的生态框挡土墙在不影响防洪安全、堤防自身结构安全的前提下，在传统堤防型式的基础上，进一步减小堤防背水侧的占地范围，同时提升工程的生态效果，降低堤防建设对人居环境的负面影响，符合“促进人与自然和谐共生”的设计理念。