植綠生態(tài)混凝土擋墻在河湖治理工程中的應用

引言：傳統(tǒng)混凝土等擋墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，技術成熟，適用范圍廣，但缺少生態(tài)特性[1]。為此，提出植綠生態(tài)混凝土擋墻，可彌補傳統(tǒng)擋墻生態(tài)功能的不足。在河湖治理中，生態(tài)景觀擋墻的美學思想一改以往的砌石混凝土施工方式，既是實用的，又是可持續(xù)發(fā)展的。我國傳統(tǒng)的河堤由于其護岸材料體積龐大缺乏科學依據(jù)，因而對基礎的承載力要求太高，導致護岸看上去呆板、呆滯、無生機，嚴重損害了自然生態(tài)。生態(tài)景觀屏障的出現(xiàn)為河湖治理帶來了質(zhì)的改變，也為河湖治理帶來了新的跨越。在實際河湖治理工作中，通過將生態(tài)景觀擋土墻運用于河湖治理工程，有效地克服了傳統(tǒng)擋土墻自身體積大、外觀效果差等弊端，因此，在保證河湖安全的同時，也能有效地保護河湖周圍的生態(tài)環(huán)境。1.植綠生態(tài)混凝土擋墻的特點1.1安全可靠、結(jié)構(gòu)合理更加適應地基變形，在軟土地基中具有良好的適用性，增強加筋土結(jié)構(gòu)提升填土的抗剪輕度，進一步保證土體平衡，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，具有良好的力學和抗震性能。同時，生態(tài)砌塊擋墻人性化設計，有利于人在意外落水的情況下能夠沿著傾斜面自救。1.2生態(tài)環(huán)保、美觀砌塊兩側(cè)的凹槽設置相應程度的轉(zhuǎn)角，填充級配碎石之后當作水生動物生殖繁衍空間。擋墻結(jié)構(gòu)透水、透氣性較好，凈化水質(zhì)，保持水體生態(tài)平衡[2]。另外，擋墻砌體表層設計凹凸紋路，應用退階式結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出立體浮雕感，具有良好的美觀效果，優(yōu)化河道環(huán)境。1.3施工簡單、經(jīng)濟性高擋墻通過工廠規(guī)模生產(chǎn)，有利于后期施工和維護，能夠重復利用，施工面積小，減少自然氣候等施工產(chǎn)生的不良影響，增強工程安全穩(wěn)定性。另外，砌筑施工勞動量較小，施工進度快、效率高，有效節(jié)約工程成本。1.4耐久性好砌塊之間預留一定的空隙，能夠有效符合植物根系生長發(fā)育，具有二次加筋加固效果，增強擋墻永久牢固，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。2.傳統(tǒng)擋墻與植綠生態(tài)混凝土擋墻的對比傳統(tǒng)擋墻往往只關注結(jié)構(gòu)的力學特性，忽略了生態(tài)特性。在實際河湖治理工程中，既要達到良好的排水效果，又要對周邊土壤進行有效的防護，確保其在實際使用中的安全性和可靠性。在傳統(tǒng)的河湖治理等水利工程防護中，通常采用的是重力式擋墻，即現(xiàn)澆混凝土擋墻、漿砌塊石擋墻、混凝土砌塊擋墻、預制混凝土擋墻等傳統(tǒng)擋墻。在工程實踐中，因為重力式圍護在確保工程的安全性和可靠性的情況下，難以達到園林綠化、水體生物等方面的相關規(guī)定。近年來，生態(tài)混凝土擋墻的新一輪綠化研究風潮已逐漸興起。一方面，通過對混凝土骨料組成比例的研究，采用新型材料，提高混凝土的孔隙度，提高水生物和動物的生活環(huán)境，從而實現(xiàn)生態(tài)化，但其成本高，且不能保證其強度，耐用性不佳。另一方面，通過在傳統(tǒng)混凝土構(gòu)件上覆以綠化，完成景觀生態(tài)統(tǒng)一，既維持了傳統(tǒng)式墻體的耐用性和結(jié)構(gòu)安全性能，又保證了生態(tài)環(huán)境。在河湖生態(tài)擋墻工程中，袁以美等首次提出在常規(guī)混凝土擋墻的迎水作用下，采取階梯花槽的方法改善河岸的觀賞性和生態(tài)性[3]。植綠生態(tài)混凝土擋墻的支護結(jié)構(gòu)總質(zhì)量減輕，使其自重維持在18～20kN/m3左右，界面的剪力自然增強極大地增加了河道的承載壓力，整體受力更加均勻，可以提高圍護結(jié)構(gòu)的強度，施工也較為簡便，縮短工程工期，從而使整個河道治理工程的效果更為自然。選取混凝土擋墻、新型綠化生態(tài)混凝土擋墻、漿砌石擋墻、格賓籠擋墻、加筋擋墻、錨固板擋墻，對比分析了其優(yōu)點、缺點，對比結(jié)果如表1所示。表1擋墻形式對比情況3.工程案例3.1工程概況該河湖治理工程位于山東省的中部，該區(qū)域地形為東北高、西南低、峽谷平緩、中央丘陵臺地。該區(qū)域經(jīng)常發(fā)生水土流失和洪澇災害，水利主管部門堅持“以節(jié)約為主、平衡空間、系統(tǒng)管理、雙管齊下”的治水方針，將該河湖治理工程納入小流域治理項目[4]。該河湖流域集水區(qū)279.65平方公里，主干河道長度37.66公里，主干坡度3.60‰。工程區(qū)地勢以丘陵、風化殘丘、谷間平坦為主，主要是農(nóng)田、居民區(qū)、樹林和少量的魚池，地勢起伏較大，沿高程在18.59～68.15m之間。邊坡以填土、細砂和粉質(zhì)粘土為主，巖層的連續(xù)性很差，且?guī)r層的厚度變化很大[5]。河道自然，基本沒有保護措施，洪水的抗沖性較差。河床自然形成，岸坡上長滿了竹雜草，人民群眾對文化景觀的要求越來越高，已不能滿足建設美麗鄉(xiāng)村的需要。3.2植綠生態(tài)混凝土擋墻工程方案3.2.1結(jié)構(gòu)斷面方案該植綠生態(tài)混凝土擋墻采用C20重力式擋墻，墻頂寬度0.5m。墻高4.0m，墻體上設Φ75PVC排水管（間隔2米，呈梅花形排列），墻后排水口設置碎石反濾袋，墻趾設置0.5m＊0.5m的腳趾，為了防止沖刷損壞墻趾外側(cè)設置拋石護腳的穩(wěn)定性。后水平面為縱向，迎水面為梯形，共有4個梯級，迎水側(cè)的綜合坡比為1:0.5，在臺階上設置花槽，寬0.4m、深0.3m、花槽為120mm厚磚砌，外側(cè)采用1:2水泥砂漿抹，常水位下栽種水生植物鳶尾，常水位以上的栽種攀爬植物玫瑰，提升生態(tài)景觀作用，亦可為動物提供一個棲息地。3.2.2穩(wěn)定計算（1）計算工況。由于該工程的圍護結(jié)構(gòu)所處的土層不同，因此，在不同的土層上，選擇2個具有代表性的剖面進行了穩(wěn)定性計算，并利用圓弧方法進行計算，工況1（穩(wěn)定滲透階段）：在設計洪水環(huán)境下，傍水邊坡；工況2（水位下降階段）：在設計洪水急劇下降期間，臨水邊坡；工況3（特別情形）：施工期間沿江邊的邊坡。結(jié)果如表2所示。表2植綠生態(tài)混凝土擋墻穩(wěn)定計算成果（2）滑穩(wěn)定性能和抗傾穩(wěn)定性能。擋土墻的抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)由以下公式確定:Kc=f∑W∑P（1），其中：Kc為邊坡上的防滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f-地基和地基的摩擦力；W-所有垂直于墻壁的力之和；∑P-所有水平作用力的總和。從表2的計算結(jié)果可以看出，新的綠化生態(tài)混凝土擋土墻的抗滑穩(wěn)定性能和抗傾穩(wěn)定性能都達到了設計指標的要求。3.3植綠生態(tài)混凝土擋墻的施工3.3.1施工準備植綠生態(tài)混凝土擋墻在正式施工之前，要系統(tǒng)分析施工現(xiàn)場的實際情況和工程建設需求，做好水、電、路通和場地平整工作，同時調(diào)查架空線、地下電纜和水閘等相關障礙物的調(diào)查等工作，合理組建工程項目管理人員[6]。另外，技術和施工人員需要詳細檢查施工需要的各項資源，做好技術交底，指定詳細的施工方案，明確技術和安全措施[7]。3.3.2施工技術要點信息盜竊也是危害計算機網(wǎng)絡信息安全性的重要因素，其是利用間諜軟件來對相關網(wǎng)絡信息造成攻擊，其不像病毒那樣直接影響計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)運行，但是卻會基于網(wǎng)絡系統(tǒng)而盜竊網(wǎng)絡用戶的個人信息，危害用戶個人數(shù)據(jù)信息的安全性。而垃圾信息則主要是基于新聞傳遞或郵件等方式，通過采取垃圾信息傳播本身具有的強制性特征來擴散或盜取經(jīng)濟政策和商業(yè)信息等。無論是信息盜竊還是垃圾信息，它們的存在均會對計算機網(wǎng)絡運行的安全性產(chǎn)生不利影響。（1）地基施工。植綠生態(tài)混凝土擋墻基礎需要結(jié)合設計高度、深度等尺寸進行開挖，在開挖過程中全面檢查地基土是否符合本工程施工土壤條件，保持最大干密度不小于95%。（2）墊層施工。本工程采用壓實的礫石、素混凝土當作墊層，應用碎石墊層的過程中，施工過程中墊層需要保持平整[8]。墊層基面鋪設M15水泥砂漿進行找平層工作，保持厚度2～4cm之間。地基土承載力較弱的條件下，需要盡可能的靠近地基土、沉水地籍圖，土工布等材料實行特殊處理。（3）擋墻施工。所有干壘塊都應按照施工圖或現(xiàn)場工程師要求的標高和方向進行擺放，同時根據(jù)制造商建議壘筑干壘塊，壘后的墻面與設計要求相比在水平和豎直方向每3m的誤差±3cm。第一層干壘塊置于混凝土墻身砂漿找平層之上，為便于擺放可將其后沿除去[9]。對放好的干壘塊進行縱向平直度和平面水平度檢查，需找平和齊整，確保干壘塊與底層完全接觸，第二層也需如此。擋土墻水平度檢查可用水平尺校正，縱向平直度校正可使用繩線。（4）鋪設排水骨料。墻后排水骨料的厚度不得小于30cm，每15～20cm應進行壓實，壓密度大于95%，在距離墻體1m范圍內(nèi)可用小型設備或手動設備壓實[10]。用易排水骨料填實干壘塊間縫隙，排水骨料的顆粒級配需要符合設計標準要求。（5）其他層干壘塊安裝。干壘砌塊由于其獨特的鉆石型，擋墻可任意形成內(nèi)轉(zhuǎn)外轉(zhuǎn)的圓弧，在無須切割的情況下最小能拼接成內(nèi)徑1m的圓弧轉(zhuǎn)角[11]。（6）拉結(jié)網(wǎng)片安裝、擋土區(qū)回填。如果干壘塊擋土墻需要設置拉接網(wǎng)片，需要從墻體至壓實的加筋土區(qū)擺放拉接網(wǎng)片，拉接網(wǎng)片的強度和種類需要滿足設計和規(guī)范要求，拉接網(wǎng)片的擺放應按照施工圖紙或工程師指示的標高和方向進行。將拉接網(wǎng)片裁成如圖要求的長度L，并將設計強度方向垂直于墻面方向擺放。沿強度方向拉接網(wǎng)片不可搭接或縫制。拉接網(wǎng)片在擺放時，應扯平并且另一端用鐵絲或鐵棒等物體固定，網(wǎng)片與干壘塊的搭接不少于20cm。擺放好拉接網(wǎng)片后，如前所述在墻后放置排水骨料及回填加筋土，回填土不得采用淤泥質(zhì)土，土料應符合設計要求，土體回填每層15～20cm進行壓實，壓實度大于92%[12]。在土體回填和壓實過程中應避免造成對拉接網(wǎng)片的破壞，如起皺或移動等。大型的施工設備或車輛不得直接在拉接網(wǎng)片上進行操作，在使用大型施工設備或車輛前，應在拉接網(wǎng)片上部回填至少15cm厚的填土。4.工程應用效果在河湖治理工程中應用植綠生態(tài)混凝土擋墻，既能提高水環(huán)境，統(tǒng)籌規(guī)劃河湖功能，達到人水和諧、人水共生的目的。圖1中示出了處理之前的情況，圖2中顯示了處理后的影響。圖1河道治理前現(xiàn)狀示意圖圖2河道治理前現(xiàn)狀示意圖通過整治后的前后效果對比，在河湖治理工程中應用植綠生態(tài)混凝土擋墻具有以下比較優(yōu)勢:（1）具有較好的抗沖力和較好的抗沖力。該河道整治之前，河道錯綜復雜，邊坡未做任何保護，部分河道被沖蝕，好幾處出現(xiàn)堤岸坍塌、滑坡等突發(fā)事件，堤后的農(nóng)田、住宅區(qū)遭遇威脅；該工程的實施，確保了河道的洪水安全，堤岸得到了鞏固，斜坡的抗沖力提高。（2）工藝成熟，易于操作。能夠?qū)崿F(xiàn)多點同時施工，提高施工速度，縮短工期，具有明顯的工程效益。（3）生態(tài)環(huán)境良