上海市生態護岸中預制砌塊的應用及研究

夏清 上海友為工程設計有限公司

生態護岸是生態河道的重要組成部分，是指在滿足自身結構安全的前提下，以具有良好水土保持功能和透水功能的植生土坡或生態材料為主要結構的護坡或擋墻護岸。

20世紀以來，我國在河流治理中大量使用生態護岸技術，上海市1998年開始整治蘇州河，先后啟動樣板河道和骨干河道整治工程，逐步完善了水環境建設，使河道面貌得到較大提升，蘇州河的治理取得了階段性的成效。

近年來，上海各類河道整治工程中應用的生態護岸型式多種多樣，取得了較好的生態效果，根據生態護岸材料類型可以分為四大類：天然材料生態護岸、砼制品生態護岸、土工合成材料生態護岸和新型材料生態護岸，其中砼制品生態護岸種類最多，特別是砼制品中的預制砌塊種類繁多，在中小河道、骨干河道和航道中均有廣泛應用。本文就生態護岸中預制砌塊的應用情況以及其材料特征、約束要素和管理養護要求等關鍵因素進行總結和歸納。

1.預制砌塊介紹

預制砌塊是一種利用混凝土、工業廢料或地方材料等制成的人造塊體，在水利、交通和土木等工程中有廣泛的應用，具有施工便捷、結構穩定性好和耐久性好等特點。上海市生態護岸中常用的預制砌塊型式分為兩種：護坡砌塊和擋土砌塊。

1.1 護坡砌塊

護坡砌塊鋪設在護岸水位變動區斜坡表面，下方鋪設碎石、土工布等形成反濾層，護砌防護范圍上下邊界及順河向一定間距設置砼格梗進行連片塊體固定，最終形成生態護坡結構型式。其結構受力合理，拼鋪在邊坡上能有效分散坡面雨水徑流，減緩水流速度，減小坡面沖刷，具有邊坡防護和綠化的雙重效果。上海市常用的護坡砌塊有預制連鎖塊體和預制螺母塊體。

1.2 擋土砌塊

砌塊擋墻由擋土砌塊、加筋材料和碎石土工布反濾層組成，具有一定的孔隙率，保證水體通透，為水生動植物提供生境空間。其較傳統擋墻具有體積小、材料用量省、造價低，預制塊安裝施工、方便快捷、施工進度快，結構耐久性好等特點。上海市常用的擋土砌塊主要有預制箱式砌塊、預制高強度嵌鎖砌塊、預制榮勛砌塊和預制生態空心砌塊等。

2.預制砌塊在上海市生態河道中的應用案例

2.1 護坡砌塊的應用情況

護坡砌塊在上海市松江區、青浦區、崇明區和浦東新區等地區均有應用，松江區張家浜河道于2003年整治完工，河道設計寬度為40.0m，河道護岸采用斜坡式護岸結構，在高程1.50m至高程3.30m之間采用C25螺母塊體護坡，塊體孔洞內填土并栽種植物，順水流向每隔10m設置一道素砼格梗。青浦區陳家匯江河道于2017年整治完工，河道寬度為30.0m，河道護岸采用斜坡式護岸結構，在高程2.20m到防護頂高程2.90m，采用C30混凝土連鎖砌塊護坡，塊體孔洞內填土并栽種植物。

2.2 擋土砌塊的應用情況

擋土砌塊通常應用在上海市中小河道整治中，閔行區磚灘港河道于2019年整治完工，河道采用復式斷面，2.30m高程處設置2.0m長水生種植平臺，平臺后設置箱式砌塊擋墻結構，墻頂高程為3.10m。青浦區南蔣墩港河道于2017年整治完成，2.20m高程設置水生植物種植平臺，平臺后設置混凝土嵌鎖塊體擋墻，墻頂高程3.10m，墻后設置臨水步道。金山區斜涇港采用了榮勛砌塊擋墻結構，崇明區東灘濕地公園河道采用了生態空心砌塊擋墻結構。

3.預制砌塊在上海市生態河道應用中關鍵因素的分析

3.1 預制砌塊的材料特征分析

預制連鎖塊體、預制螺母塊體等護坡砌塊和預制箱式砌塊、預制空心砌塊等擋土砌塊均主要采用的原材料有水泥、砂料、石料、參合料（如硅灰、粉煤灰、礦渣等）、外加劑和顏料等，并且可以利用廢料進行砌塊制作，有利于適應環保的要求，其結構強度等級一般不低于C25，均具有較好的耐久性。

3.2 預制砌塊的應用約束要素分析

3.2.1 護坡砌塊應用約束要素分析

護坡砌塊應用的主要約束要素為岸坡坡度、河道波浪要素、河道水流流速和景觀性要求等，具體分析如下：

（1）護坡砌塊適用的岸坡坡度一般不大于1：2，當岸坡坡度大于1：2時，護岸結構整體的抗滑移能力不足，容易整體失穩。

（2）河道波浪要素決定了護坡砌塊的護砌范圍，上海市河口寬度為10.0～30.0m的中小河道河面較窄，波浪因素影響基本可以忽略，護坡砌塊的護砌范圍一般為常水位上限至設計低水位；河口寬度30.0～60.0m的中小河道，可考慮波浪對水位變動區上下20cm的影響范圍，護坡砌塊的護砌范圍為常水位上限以上20cm至低水位以下20cm之間；河口寬度大于60.0m的河道的波浪影響范圍可以根據設計波浪爬高進行計算確定；風速較大的河道需計算風壅增水高度確定護砌范圍；對于具有通航功能的河道，需進行船行波計算，根據內河航道的要求確定護砌范圍。

（3）河道水流流速確定了護坡砌塊的選型，不同的河道流速直接影響護坡砌塊的厚度及單塊質量，流速越大，塊體越厚、越重。

（4）河道的景觀性要求砌塊結合綠植進行設計，塊體孔洞中設計需填充耕植土、碎石或綠化混凝土等，上海市河道中一般填充碎石和耕植土，并種植根系發達的水、陸生固土植物，保證了河道的景觀性，同時防止了岸坡的淘刷。

3.2.2擋土砌塊應用約束要素分析

擋土砌塊應用的主要約束要素為地質情況、岸后腹地情況、河道波浪要素、河道水流流速和景觀性要求等，其中河道波浪要素和河道水流流速與護坡砌塊要求基本相同，不同之處具體如下：

（1）河道的地質情況決定了砌塊擋墻的基礎結構型式，軟弱土層需進行地基處理，保證結構安全。

（2）河道岸后腹地情況決定了砌塊的選型，砌塊擋墻通過壘砌形成“墻體”，一般高度不高于1.50m擋墻可以直接通過砌塊壘砌形成，對于高度高于1.50m的擋墻，如預制高強度嵌鎖砌塊和預制榮勛砌塊墻后需鋪設加筋體，以保證砌塊結構的穩定，加筋體施工開挖面較大，不適用于距離構筑物較近的河道岸段。

（3）預制箱式砌塊內填充塊石和卵石，箱子頂部規則布置黃石或鋪設耕植土種植綠植，但耕植土易被水流沖刷，綠植難以存活，景觀性稍差，預制高強度嵌鎖砌塊和預制榮勛砌塊難以結合綠植進行設計，景觀性稍差，生態空心砌塊呈臺階式布置，砌塊內填充耕植土結合種植根系發達的水、陸生固土植物，具有較好景觀性。

3.3 預制砌塊的管理養護要求分析

砌塊的景觀綠化效果與綠化施工的工藝密不可分，同樣與后期養護密不可分，砌塊內耕植土質的選用，養護是否及時等均影響砌塊景觀綠化效果。

護坡砌塊的管理養護要點為：砌塊孔洞中積聚漂浮垃圾需定期清理，可通過保潔船進行清理；砌塊孔洞中土體容易流失，后期養護過程中需對塊體中孔洞土體進行填補以保證植物的生長；沖刷嚴重的岸段易導致塊體下部脫空，需將脫空區域內塊體取出，重新回填碎石土、整平、夯實，并鋪設墊層及塊體。

不同擋土砌塊的管理養護要求不盡相同，主要相同點為砌塊內的垃圾清理，不同點為預制箱式砌塊和生態空心砌塊的頂部或內部耕植土需定時補充，以保證植物的生長。

4.結語

本文根據上海市河道生態護岸調研成果和以往河道整治項目，概述了上海市生態護岸中預制砌塊的應用情況，系統總結了生態護岸中預制砌塊材料特征、約束要素及管理養護要求等關鍵因素，為今后上海市河道治理中預制砌塊的使用提供參考。