淺析生態砌塊擋墻在朝陽河山洪災害防治中的應用

張進東

(安徽省宣城市宣州區水利局,安徽 宣城 242000)

0 引 言

山洪溝治理往往著重于河道的傳統功能,強調改造自然,興利除害等。因此,往往形成斷面渠道化、河岸河底硬質化,選擇的材料多為硬質材料,如:漿砌石、混凝土、鋼筋混凝土等。這些材料對于河道的岸坡自身穩定及抗沖刷能力較強,對河道發揮防洪排水安全功能起到了重要的作用。但是,這種整治更多的實現了水安全卻忽略了水環境,拉遠了人與水之間的距離,失去了河道天然的特性,違背了現代人回歸自然、返璞歸真的需要。傳統山洪溝治理材料隔斷了水生生態系統與陸地生態系統,破壞了植物、動物的生長能力及棲息場所,從而破壞了整個水生態系統,降低了水生態系統的自凈能力。隨著經濟社會的發展,人們對自然的認識不斷深入,傳統的山洪溝治理理念和技術已經不能滿足人們的需求,迫切需要新型的生態化理念來指導山洪溝治理工作。生態砌塊擋墻護岸技術即能滿足河道邊坡穩定及防沖刷要求,又能充分發揮透水性好、整體性好、親水景觀效果好的特點。

1 工程基本情況

宣州區朝陽河某處長1.835km河段需治理,要求新建3089.1m長防洪堤,其中左堤岸為1307.8m長,右堤岸為1781.3m長。左岸H左0+520.5～H左1+240段和右岸H右0+000～H右1+185段用的都是復式結構:“自嵌式擋墻”結合“聯鎖式生態護坡”。左岸H左1+244.7～H左1+880段和右岸H右1+189.7～H右1+800段都是居民區,由于建有工廠區,且有高壓電塔,征地拆遷工作有很大的難度,按河道兩岸具體地質地形將工程布置工作做好,防洪堤用的是二級自嵌式生態砌塊型擋墻,安全防護效果好,而且占地不大,經濟性強。

2 自嵌式生態砌塊擋墻

防洪堤斷面型式設計為二級自嵌式生態砌塊擋墻。上下二級擋墻采用的迎水面坡比為1∶0.2,高度分別是2.2m和3.48m,基礎采用C20混凝土,厚度設計為0.3m;墻后設0.3m厚的反濾層,用的是級配碎石(5～40mm),采用反濾土工布鋪設在碎石層與墻背填土間,墻背加筋夯填土選用的是黏性土以0.6m厚分層夯填,要求壓實度至少在93%以上;每1層夯填好后均鋪設1層拉應力極限為80kN/m的玻纖網片土工格柵,鋪設時由墻面開始向內延伸,下級擋墻共鋪設土工格柵6層,上級擋墻共鋪設土工格柵4層,入土長度分別為2.8m與1.9m。二級擋墻砌塊頂部采用C20混凝土設25cm厚壓頂,無論是壓頂還是防浪墻均以10m間距設寬20mm伸縮縫,并以瀝青浸杉木板展開全斷面填塞處理。親水平臺以透水磚作10cm厚面層;下部采用C15混凝土作10cm厚墊層;為強化堤腳壓載、改善抗滑能力,以拋填塊石加大堤腳壓重,下級擋墻腳則通過1.05m厚拋填塊石進行壓載,頂部寬度為2.5m,墻趾護腳底位置鋪有300g/m2反濾土工布1層。堤后以C20混凝設0.3m深,底部寬0.3m的土排水溝,側墻的設計厚度為0.15m。

3 穩定計算

3.1 計算方法及計算工況

生態砌塊擋墻穩定性驗算有內、外部之分,前者指的主要是土工格柵的長度、拉力還有抗拔性,驗算方法為正應力均勻分布法;后者則包括滑動穩定性、傾覆穩定性、地基應力,以及整體穩定性分析。

穩定計算考慮的工況有3種:①工況1是指施工期河內無水;②工況2是指水位驟降期,10a一遇洪水時驟降1m水位,背水側水難以立即排出;③工況3是指滲流穩定期,河內出現10a一遇洪水位。

3.2 計算結果

按相關規范要求,在基本組合荷載狀況下,生態砌塊擋墻對于抗滑和抗傾覆方面要求的穩定安全系數均以1.40為下限,在特殊荷載組合狀況下,以上二者穩定安全系數也不允許低于1.30。生態砌塊擋墻按相關規范要求,其加筋網片的抗拔性能、地基的承載性能還有整體穩定性能均要求至少有1.30的安全系數。經計算各工況下自嵌式生態砌塊擋墻的安全系數均符合相應規范要求。

4 施工工藝

實例工程中的二級自嵌式生態砌塊擋墻屬于復合體,由主體的生態砌塊面板與層間的土工格柵材料結合墻后填料共同組成,需要抵抗土體帶來的側壓,而墻后土帶來的壓力則靠拉筋提供的抗拉力來抵抗,這樣一來其整個結構內部就能處于穩定狀態。擋墻的具體施工順序為:基礎澆混凝土施工、在基礎混凝土面上鋪設反濾土工布、基礎后填筑土體并壓實、對土工布做折返處理、擺砌首層自嵌式生態砌塊、將袋裝碎石填充至砌塊與填土之間、鋪設土工格柵一層、鋪設土工布一層、對墻后部位填筑土體并壓實、對土工布做折返處理;然后同樣的施工順序,擺砌第2層自嵌式生態砌塊,如此循環上升至第3層。其施工要點主要有:擺砌首層砌塊時,務必要保證基礎能達到要求的平整度,且可以與基礎頂面嚴密貼合接觸,鋪設好后,對砌體在水平與縱向方向上的整體平直度展開檢查,要求偏差度不允許超過2cm/2m,砌筑時選擇在砌塊下按照M20砂漿找平法對高程進行調整。將反濾土工布鋪設在首層上之前,先把基礎頂面清掃干凈,在基礎頂面鋪設時要求緊貼后緣,且預留50cm土工布置于墻后,以備反卷至首層填土頂部。其余各層反濾土工布應預留足夠長度,使土工布可在填完土后,被折返至填土層的頂面上。墻后排水骨料用的是反濾袋裝5～40mm粒徑碎石,以人工填筑方式施工,在生態砌塊與墻后填土之間填筑,要保證密實度,高度則要求務必與已用生態砌塊擺放好的墻體頂面保持在同一水平面上,要求在袋裝碎石上設置一層土工布,然后再對該層做填土處理。土工格柵用的是玻纖網片土工格柵,要求首部所在平面齊平于上層待施工的生態砌塊頂板表面,鋪設時,要求自砌塊擋墻開始,向墻后填土所在方向推進,鋪設過程中,盡量將土工格柵張緊,使其保持平整,不允許出現褶皺,并用U型釘將土工格柵尾端釘入已經過壓實處理的填土層中。墻后的夯填施工材料用的是黏土,對填料的壓實效果是非常關鍵的一個環接,可以說加筋土工程的成敗就在此一舉。要求連續撒布,方向為沿墻后縱向,回填土料一定要平鋪,將虛鋪層厚度嚴格控制在0.15～0.20m。選擇小型蛙夯設備展開反復夯實,對距墻1m范圍內需要以平板夯實,確保自嵌式生態砌塊擋墻不會受到夯機帶來的震動影響。對填料粒徑控制在150mm以下,壓實度至少達到93%。為加大堤腳壓載,改善抗滑性能,選擇用拋填塊石的方式加大堤腳壓重,2.5m的頂寬,1.05m的厚度,并在墻趾護腳底部位置上,鋪300g/m2的反濾土工布1層。在堤頂以C25混凝土設置路面,即使受到雨水沖刷,也不會水自堤頂侵入,墻后土體與其中土工格柵間的摩擦力也不會被減小。

5 結 論

綜上所述,生態砌塊擋墻是現代理念之下產生的新技術、新工藝,工期短、占地少、施工便捷、造型美觀,不僅具有良好的生態性效果,而且整體的造價相對較低,同時也能避免石材過度開發對生態環境造成的破壞,目前已在山洪溝防洪治理工程中廣泛應用。生態砌塊的透水性有效凈化了水質,實現水質自循環,為水生生物的繁殖棲息營造了良好的生態環境,凸顯“水清、岸綠、景美”的江南水鄉風貌,提升了當地群眾的居住環境,增進了居民生活的幸福感,促進了美麗鄉村建設的步伐。