镂空砼预制构件（鱼巢砖）在中小河流治理工程中的应用

陈兴生

（浮梁县水务局 江西 浮梁 333400）

1 工程概况

浮梁县域内的南河属饶河二级支流，昌江一级支流。发源于浮梁县与婺源县交界五花尖南麓，流经婺源县赋春镇长溪过车田进入浮梁，由东向西流过玉田水库，至陈家坂，会鲤鱼桥水和塘坑水，在湘湖街下游会柳家湾水后经黄泥头至小港嘴汇入昌江。流域面积520km2，主河道长度72.5km，弯曲系数1.67，平均比降2.69%，总落差约550m。

流域内的南河湘湖街段治理建设工程地处南河干流中下游，起自湘湖镇兰田村的兰田大桥上100m、止于湘湖镇盈田村的盈田大桥下200m，河道长约7.82km。存在的主要问题:一是河床淤高、主槽萎缩，河道行洪能力严重下降，洪水不能安全下泄。二是河岸坍塌严重,河槽摆动频繁。三是河道无防洪工程，河道防洪标准低。汛期洪水严重威胁项目区当地人民的生命财产安全，成为制约南河流域经济发展的重要因素之一。加之沿岸有学校、企业、村庄、耕地等，位置相当重要。工程中心区段距景德镇市区约11km，工程防护面积3.59km2，项目实施后保护人口约2.1万人、保护耕地约0.5万亩。因此进行该段河段综合整治，建立可靠的流域防洪工程体系，确保沿河两岸集镇、乡村及耕地的防洪安全，恢复和改善河道的生态环境，再现河道的水盈、清澈、流畅、岸绿、景美”的水生态自然风貌是十分必要的。

2 镂空砼预制构件（鱼巢砖）河道岸坡挡墙的特点

镂空砼预制构件（鱼巢砖）河道岸坡挡墙是一种新型复合结构物，由砼底板基础、自嵌式镂空砼预制构件（鱼巢砖）、加筋网、反滤设施和砌体后土（或砂、卵砾料）体及砼压顶组成，结构依靠预制构件（鱼巢砖）块体间锁嵌功能和自身（含砌体后加筋网范围内的反滤设施、土体）重量来防止滑动倾覆，达到稳定的作用，无须砂浆混凝土砌筑。具有整体连锁、安全可靠、施工便捷、减少占地、节省投资、美观及水生态动植物保护等优点。结构中的砼底板基础一般只需满足砌体的自重即可，宽度约800mm；砼压顶一般厚200mm、宽400mm；镂空砼预制构件 （鱼巢砖）的规格尺寸为400mm×310mm×200mm，外观如图1。

图1

2.1 整体连锁

镂空砼预制构件（鱼巢砖）上下及左右交叉砌筑，采用玻纤尼龙合成的锚固棒通过自锁孔上下左右连锁，层与层之间通过聚纤复合土工格栅（拉筋网）和砌体的回填料连成整体，具体结构详见设计图2。

图2 浮梁县南河湘湖街段砼预制构件岸坡设计典型断面图

图3 人工自嵌式鱼巢、自锁式护坡砖河道岸坡生态防护断面设计横断面

2.2 安全可靠

镂空砼预制构件（鱼巢砖）河道岸坡挡墙为整体连锁的结合体。砌块之间无任何固结措施，采用的是锚固棒连锁上下左右砌块，整体为柔性结构，砌块可以有一定的自由调整的空间，对小的基础沉陷或短暂的非常组合荷载有一定的变形能力。砌块（鱼巢砖）为高密实度砼预制品，设计抗压强度大于15MPa，抗冻性等各项指标均符合相关质量要求标准，其形成的挡墙结构具有较高的抗压强度和抗冲击能力；砌块上下左右之间连锁的锚固棒为高强度玻纤尼龙合成材料，抗拉及抗剪强度高，锚固性能稳定；砌块（鱼巢砖）墙体后回填料采用的拉筋网为聚纤复合材料纺织而成的土工格栅，具有较高的抗蠕变和抗老化能力。因此由此构成的结构体强度高且具有一定的抗变形能力。

2.3 施工便捷

镂空砼预制构件（鱼巢砖）河道岸坡挡墙相对传统的浆砌石或现浇砼挡墙而言，单位施工工期较短，受气候等环境因素影响较少，同时施工质量易于控制和保证。

2.4 减少占地、节省投资

镂空砼预制构件（鱼巢砖）河道岸坡挡墙外观为直立型式，相对斜坡式护岸减少占地；形成的挡墙结构体积小，其砌块材料墙厚上下均为300mm，基础处理较简单且工程量也较小，挡墙一次性砌筑成型，与传统重力式浆砌石或现浇砼挡墙相比，单位延米造价降低15%左右。

2.5 美观及水生态动植物保护

镂空砼预制构件（鱼巢砖）河道岸坡挡墙的主体材料为预制砼鱼巢砖，它可以通过砌筑角度的变化形成较自然的曲面或直面，还可以有不同的色彩，外观平整错落有致，表面质感强，具有自然典雅的景观效果，给人以舒心的视觉感。挡墙砌块之间无任何固结措施，可以充分保证河岸土体与河流水体之间的水分交换和调节，加之砌块上的镂空区域水上部分可以植入花草或其它水生植物，植物根系可与砌块有机缠绕，进一步起到固化墙体的作用，水下部分有利于鱼类等水生动物安身栖息繁衍，从而充分发挥区域水体自净作用，改善其水生态环境，稳定河道岸坡，最终形成自然边坡的特点。如效果图3。

表1 镂空砼预制构件（鱼巢砖）岸坡挡墙与传统重力式浆砌石及砼结构挡墙的造价比较单位：实体挡墙高1.7m，以10m长计

3 镂空砼预制构件（鱼巢砖）河道岸坡挡墙设计

挡墙基础采用C20现浇混凝土，厚为200mm～500mm，宽为 800mm，砼基础强度等级、厚度视墙体高度及座落地质情况选定，一般要求地基承载能力达到100kPa以上。砌块通过锚固棒连锁成为挡墙，锚固棒采用玻纤尼龙合成材料，直径与砌块上自锁孔相适应，一般直径不小于80mm，单根长不小于300mm，纵向冲击强度为 20MPa～50MPa，横向抗弯曲强度为550MPa～900MPa；挡墙通过拉筋网与墙后回填体连成整体，拉筋网采用聚纤复合材料纺织而成的土工格栅，抗拉强度大于100kN/m，断裂延伸率小于3%，拉筋网区域内回填料体构成拉筋料体区，为减少墙后水压力，沿墙背设200mm厚砂砾（碎）石级配反滤排水体或铺设反滤土工布，以防回填料被渗水带出墙外。压顶一般采用C15现浇混凝土，厚为200mm，宽为400mm。具体设计如图2。

镂空砼预制构件（鱼巢砖）挡墙的设计包含内、外部稳定分析设计，加之墙后回填料多为砾质土、砂类土、砂砾石或其混合料等具一定渗透性材料，因此还需进行回填料体渗透稳定分析计算。分析计算前需充分了解回填料、被挡土、地基承载体的力学参数及拉筋网的力学性能、地面的荷载情况，同时还需合理拟定挡墙前、后水位。

3.1 外部结构稳定分析

首先将挡墙与拉筋网回填料区作为整体分别进行抗滑、抗倾覆稳定及地基承载力分析，然后其土压力按库伦公式计算，并考虑墙后地下水位的作用。

3.2 内部结构稳定分析

内部结构稳定分析包括抗拉、抗拔稳定分析。即确定拉筋网区域内回填料的压实度、计算支撑挡墙给拉筋网所带来的拉力，从而确定拉筋网的型号、长度及数量（分层厚度），以便满足拉筋网区域内回填料体的内部稳定。

3.3 局部结构稳定分析

局部结构稳定首先是计算拉筋网与砌体间的连接强度，分析每层拉筋网与砌块部的连接是否安全。二是计算砌块间的抗剪强度，分析内部土压力作用下，挡墙会不会由于砌块间抗剪强度不够而凸出变形破坏；三是计算挡墙最上部砌体的抗倾覆，分析最上部无拉筋网砌体在内部土压力作用下是否满足抗倾覆要求。

3.4 挡墙后土体渗透稳定分析

挡墙后土体渗透稳定分析同土石坝设计规范中渗透稳定分析计算方法，即分析计算在水压力作用下挡墙后墙体的渗透稳定性。

4 镂空砼预制构件（鱼巢砖）河道岸坡挡墙与传统重力式浆砌石及砼结构挡墙的综合效益比较

（1）相同条件及墙体高度下，采用镂空砼预制构件（鱼巢砖）挡墙，节省实质性的材料施工时不受一般的环境或天气影响，提高施工工效；挡墙一次性砌筑成型，施工便捷。

（2）相同高度1.7m的每10m长M7.5浆砌石挡墙、C20砼挡墙、鱼巢砖挡墙三种不同结构形式的挡墙造价比较如下表1：比较结果可以看出，鱼巢砖挡墙相对前两种分别节省投资约0.11、0.16万元，单位投资分别节约达14%、20%。

（3）镂空砼预制构件（鱼巢砖）河道岸坡挡墙的断面结构型式水下、水上部分分别具有适宜水生动、植物繁衍生长的优点，且砌体表面富有层次感，能充分营造滨水景观、增强人与水生态自然环境相处和谐性，具有较好的生态及综合社会效益。

5 结语

镂空砼预制构件（鱼巢砖）砌体岸坡挡墙通过在南河湘湖街段治理建设工程上的成功应用，促进了生态、和谐水利的建设发展，同时进一步开阔了挡土墙结构形式设计应用的空间，通过改变砌块本身的色彩及形状，将在水利、市政、景观、交通等工程中具有非常广阔的应用前景。陕西水利