構峪河綜合治理工程中堤岸防護型式方案比選研究

武治遠

(陜西瀚泰水利水電勘測設計有限公司，陜西 西安 710000)

1 構峪河綜合治理工程概況

構峪河是渭河南山支流，河流出峪口后地勢平坦，綜合治理河道長5 135.49 m大體分兩段：第一段為構峪河隴海鐵路橋至老西潼公路橋處，治理護岸總長2 525.37 m，簡稱上游段；第二段為老西潼公路橋至構峪河入二華排水干渠交匯口區間，治理河道長2 621.12 m，簡稱下游段，為地上懸河。綜合治理工程主要是要將該治理河段堤防的防洪標準提高到20 a一遇，堤防工程級別為4級。結合現狀堤防和已有岸坎布線，堤線應力求平順，各地段平順連接；在滿足防洪安全，盡可能減少拆遷的前提下，根據地形條件，局部進行拓寬或縮窄，保證堤防順滑連接；堤防高程應滿足安全超高要求，保證堤防沿線封閉；堤防基礎埋深滿足堤基應力、抗沖刷、凍土要求；建筑物設計力求技術先進、經濟合理、外形美觀，施工便利；同時注重工程與生態結合，外形美觀。堤線布置主要沿現有河岸線走向，因地制宜地進行堤線布置，更好的發揮構峪河的防洪、景觀、生態等綜合效益。

2 堤防護岸工程常見防護型式

護岸工程主要是為了保護堤岸免遭洪水沖刷而修建的防護工程，主要的斷面形式有坡式護岸和墻式護岸。堤防坡面防護形式有砌石護坡、混凝土護坡等硬性工程護坡，也有兼顧生態、環保的生態護坡。前者多為高耗能的鋼筋、混凝土、石材等硬性材料，工程強度大，功能比較單一，風化或被破壞之后，其整治費用高；后者既能防護邊坡，又能保護生態環境美觀、環保，一般生態護坡滲透性好，可以充分保證河岸與河流水體之間的水分交換和調節功能，既有一定的抗洪強度，又具有保持水土流失的功能，利于植被生長。

3 構峪河綜合治理中的堤岸防護型式方案比選

構峪河綜合治理工程河道上游比降較大，水流流速相對較快，堤岸土體抗沖能力低，下游比較緩慢，但現狀濕陷性嚴重，且工程河段位于秦嶺北麓平原生態修復帶，依據《秦嶺北麓生態治理規劃》(在編)及《南山支流綜合治理規劃》等對構峪河的要求，以及城市景觀水面要求，擬選擇的護坡型式主要有：M7.5漿砌石護坡及護底、C20混凝土護坡、格賓卵石護坡、漿砌石護坡和連鎖砼塊護坡+漿砌石擋墻等五種方案進行比選分析。

3.1 上游方案比選

3.1.1 上部連鎖式生態護坡+下部漿砌石擋墻

連鎖式生態護坡系統為柔性結構，適用流速小于5 m/s。可以保留江河湖泊原有的自然形態，保留或恢復其蜿蜒性或分汊散亂狀態；高開孔率滲水型柔性結構鋪面能夠降低流速，減少流體壓力和提高排水能力；塊體間留有孔隙，為生物的生長發育提供棲息地，發揮河流、土壤、植被的自凈化功能；為植被生長創造條件，保持河流的側向聯通性，通過土工復合材料可有效抑制河流湖泊淤泥的形成；與植被配合，可以控制底泥營養鹽的釋放，吸收水體中過剩的營養物質如N、P等，對水中浮游藻類(藍藻等)具有相互克制的作用，影響浮游藻類的生長，從而削弱了流體對邊坡的壓力。而且系統減少了土壤流失，侵出的底土不能通過系統，這樣聯鎖式護坡防護系統就會更加穩定(見圖1)。

圖1 上部聯鎖式生態護坡+下部漿砌石擋墻

預制砼塊由工廠機械壓制而成，運至工地拼裝成護坡。預制砼護坡厚度較小，一般為12 cm，但做工精細，抗沖、抗壓強度較高，適應基礎變形好，具有美觀和生態效果，施工方便進度快，許多城鎮河道防洪、景觀都在使用，但造價較高。

聯鎖式生態護坡采用由一組尺寸、形狀和重量一致的預制混凝土塊，用一系列經過每個塊體內部的預制孔內的橫向繩索相互連接，而形成的聯鎖型柔性矩陣，塊體尺寸為500×500×120 mm。在壓實整平的土基上面鋪好符合土質要求的反濾土工布后便可攤鋪聯鎖式生態護坡塊。鋪好以后再進行填縫和植草。聯鎖護坡以下護坡護腳采用M7.5漿砌石擋墻。

3.1.2 上部聯鎖式生態護坡+下部漿砌石護坡

聯鎖式生態護坡與方案一相同，也適用流速小于5 m/s。不同在于聯鎖護坡以下護坡護角采用M7.5漿砌石護坡，護腳基礎高2 m。漿砌石護坡是一種傳統的剛性護坡型式，整體性較好，在石料豐富的河段，是一種便于人工施工較好的護坡型式(見圖2)。

圖2 上部聯鎖式生態護坡+下部漿砌石護坡

3.2 下游方案比選

3.2.1 聯鎖式生態護坡

圖3 聯鎖式生態護坡

3.2.2 格賓籠石護坡

格賓籠石護坡具有很好的柔韌性、透水性以及防浪能力等優點，適用流速小于10 m/s。而且具有較好的生態性，可充分利用流域內自然資源，而且它的結構能進行自身實用性的微調，不會因不均勻而產生沉陷、塌坑、裂縫等變形，從而引起整體結構的破壞。由于石籠的空隙較大，因此能在石籠上覆土或填塞縫隙，利于微生物和各種生物的自然生長，在漫長歲月的加工下，形成松軟且富含營養成分的表土，實現多年生草本植物自然循環的目標，近些年在防洪工程上，應用越來越廣泛(見圖4)。

圖4 格賓籠石護坡

3.2.3 生態混凝土護坡

適用流速小于10 m/s。生態混凝土又稱綠化混凝土，多孔混凝土由租骨料、水泥、適量的細移和料組成，是植被型生態混凝土的骨架，孔隙率>40%，表面等效孔徑為2～3 cm孔腺自構件頂表面可蜿蜒通至底面。孔隙內填充適于植物生長所需的材料，混凝土表面建植植被時，根系沿著填充物空陳穿透混凝土，達到混凝土塊體下面的土體中。綠化混凝土生態護坡是種可以代替普通混凝土進行施工的生態護坡型式，可解決護砌工程劣化生態環境的問題，恢復并保護自然水環境。在堤防護坡工程中，受水位驟降的影響較小；在季節性寒冷地區，有利于排出和降低被保護土內含水量，減少凍害破壞。生態混凝土中加入的保水材料以有機質保水劑為主，并摻人無機保水劑混合使用，為植物提供必需的水分。表層土鋪設于生態混凝土表面，形成植被發芽空間，提供植被發芽初期的養分，很多植被草都能在植被型生態混凝土上很好地生長(見圖5)。

圖5 生態混凝土護坡

3.3 方案比選分析

(1)上游段方案一與方案二差別在于下部，方案一下部為漿砌石擋墻，方案二下部為漿砌石護坡，底部為漿砌石護腳，漿砌石擋墻與漿砌石護坡對比，漿砌石擋墻投資高，漿砌石護坡投資較小，擋墻占地面積小，相同河寬時，河道行洪斷面大，抗沖能力強。

(2)下游方案一聯鎖式生態護坡系統為柔性結構，耐久性、生態性，結構能進行自身適應性的微調，施工相對簡單，進度快，外形整齊美觀。投資較高，容易發生鼓包脫離現象。

(3)下游方案二格賓籠石護坡柔韌性、透水性、耐久性、生態性，結構能進行自身適應性的微調，不會因不均勻而產生沉陷、塌坑、裂縫等變形。施工工藝較為復雜，工程投資較大。

(4)下游方案三生態混凝土護坡投資適中，表面植草美觀性較好。治理岸臨水側護坡采用生態混凝土護坡，背水坡面采用植草護坡結構，施工相對復雜，施工速度較慢，投資適中。

4 堤岸防護型式方案確定

通過前文以上五種護坡(擋墻)形式的比較，都具有防洪抗沖能力，其中漿砌石護坡及擋墻、混凝土護坡抗沖能力強，美觀性和排水性較差，施工速度慢，當堤身填土沉降時容易發生裂縫，投資相對較小；生態混凝土護坡投資適中，表面植草美觀性較好。

(1)上游段通過后兩種方式進行比較，聯鎖砼塊護岸價格居中；從護岸對地形條件的適用性、水流的抗沖性來講，聯鎖砼塊護岸及漿砌石小擋墻能滿足堤基的變形和水流的抗沖性；從美化環境和生態保護要求，聯鎖砼塊護岸最具有競爭性，故上游段選用聯鎖砼塊護坡+漿砌石護墻。

(2)下游段采用三種方式進行比較，其占地相同，根據地勘調查，下游段自重濕陷性嚴重及堤基“黃土狀土”，本次設計須做護底，故從經濟及適用性上考慮，下游段選用20 a一遇洪水以下采用生態混凝土護坡及M7.5漿砌石護底結構，以上采用草皮護坡。

5 結語

城市堤防工程是國民經濟發展和城市建設密切相關的基礎工程，是城市發展的根本保證。構峪河位于華州區城區附近，從該河道治理工程的具體所在位置和當地的實際條件來看，堤岸防護型式選擇的合理與否，直接關系到下一步設計方案和施工效果，從最終的防護型式確定結果看，充分考慮到了防洪與綠化景觀結合的需要，體現了人水親近、人水和諧的治理理念，最終選擇成果科學適用、合理可靠。河道堤防建設工程的實施后，該段堤防的設防標準將提高到20 a一遇，在確保工程安全、經濟的前提下協同構峪河沿岸其他工程一道提高柳枝鎮的防洪標準，更好的發揮構峪河的防洪功能、景觀多樣性等綜合效益，對區域生態保護和經濟發展具有重要意義。