构峪河综合治理工程中堤岸防护型式方案比选研究

武治远

(陕西瀚泰水利水电勘测设计有限公司，陕西 西安 710000)

1 构峪河综合治理工程概况

构峪河是渭河南山支流，河流出峪口后地势平坦，综合治理河道长5 135.49 m大体分两段：第一段为构峪河陇海铁路桥至老西潼公路桥处，治理护岸总长2 525.37 m，简称上游段；第二段为老西潼公路桥至构峪河入二华排水干渠交汇口区间，治理河道长2 621.12 m，简称下游段，为地上悬河。综合治理工程主要是要将该治理河段堤防的防洪标准提高到20 a一遇，堤防工程级别为4级。结合现状堤防和已有岸坎布线，堤线应力求平顺，各地段平顺连接；在满足防洪安全，尽可能减少拆迁的前提下，根据地形条件，局部进行拓宽或缩窄，保证堤防顺滑连接；堤防高程应满足安全超高要求，保证堤防沿线封闭；堤防基础埋深满足堤基应力、抗冲刷、冻土要求；建筑物设计力求技术先进、经济合理、外形美观，施工便利；同时注重工程与生态结合，外形美观。堤线布置主要沿现有河岸线走向，因地制宜地进行堤线布置，更好的发挥构峪河的防洪、景观、生态等综合效益。

2 堤防护岸工程常见防护型式

护岸工程主要是为了保护堤岸免遭洪水冲刷而修建的防护工程，主要的断面形式有坡式护岸和墙式护岸。堤防坡面防护形式有砌石护坡、混凝土护坡等硬性工程护坡，也有兼顾生态、环保的生态护坡。前者多为高耗能的钢筋、混凝土、石材等硬性材料，工程强度大，功能比较单一，风化或被破坏之后，其整治费用高；后者既能防护边坡，又能保护生态环境美观、环保，一般生态护坡渗透性好，可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能，既有一定的抗洪强度，又具有保持水土流失的功能，利于植被生长。

3 构峪河综合治理中的堤岸防护型式方案比选

构峪河综合治理工程河道上游比降较大，水流流速相对较快，堤岸土体抗冲能力低，下游比较缓慢，但现状湿陷性严重，且工程河段位于秦岭北麓平原生态修复带，依据《秦岭北麓生态治理规划》(在编)及《南山支流综合治理规划》等对构峪河的要求，以及城市景观水面要求，拟选择的护坡型式主要有：M7.5浆砌石护坡及护底、C20混凝土护坡、格宾卵石护坡、浆砌石护坡和连锁砼块护坡+浆砌石挡墙等五种方案进行比选分析。

3.1 上游方案比选

3.1.1 上部连锁式生态护坡+下部浆砌石挡墙

连锁式生态护坡系统为柔性结构，适用流速小于5 m/s。可以保留江河湖泊原有的自然形态，保留或恢复其蜿蜒性或分汊散乱状态；高开孔率渗水型柔性结构铺面能够降低流速，减少流体压力和提高排水能力；块体间留有孔隙，为生物的生长发育提供栖息地，发挥河流、土壤、植被的自净化功能；为植被生长创造条件，保持河流的侧向联通性，通过土工复合材料可有效抑制河流湖泊淤泥的形成；与植被配合，可以控制底泥营养盐的释放，吸收水体中过剩的营养物质如N、P等，对水中浮游藻类(蓝藻等)具有相互克制的作用，影响浮游藻类的生长，从而削弱了流体对边坡的压力。而且系统减少了土壤流失，侵出的底土不能通过系统，这样联锁式护坡防护系统就会更加稳定(见图1)。

图1 上部联锁式生态护坡+下部浆砌石挡墙

预制砼块由工厂机械压制而成，运至工地拼装成护坡。预制砼护坡厚度较小，一般为12 cm，但做工精细，抗冲、抗压强度较高，适应基础变形好，具有美观和生态效果，施工方便进度快，许多城镇河道防洪、景观都在使用，但造价较高。

联锁式生态护坡采用由一组尺寸、形状和重量一致的预制混凝土块，用一系列经过每个块体内部的预制孔内的横向绳索相互连接，而形成的联锁型柔性矩阵，块体尺寸为500×500×120 mm。在压实整平的土基上面铺好符合土质要求的反滤土工布后便可摊铺联锁式生态护坡块。铺好以后再进行填缝和植草。联锁护坡以下护坡护脚采用M7.5浆砌石挡墙。

3.1.2 上部联锁式生态护坡+下部浆砌石护坡

联锁式生态护坡与方案一相同，也适用流速小于5 m/s。不同在于联锁护坡以下护坡护角采用M7.5浆砌石护坡，护脚基础高2 m。浆砌石护坡是一种传统的刚性护坡型式，整体性较好，在石料丰富的河段，是一种便于人工施工较好的护坡型式(见图2)。

图2 上部联锁式生态护坡+下部浆砌石护坡

3.2 下游方案比选

3.2.1 联锁式生态护坡

图3 联锁式生态护坡

3.2.2 格宾笼石护坡

格宾笼石护坡具有很好的柔韧性、透水性以及防浪能力等优点，适用流速小于10 m/s。而且具有较好的生态性，可充分利用流域内自然资源，而且它的结构能进行自身实用性的微调，不会因不均匀而产生沉陷、塌坑、裂缝等变形，从而引起整体结构的破坏。由于石笼的空隙较大，因此能在石笼上覆土或填塞缝隙，利于微生物和各种生物的自然生长，在漫长岁月的加工下，形成松软且富含营养成分的表土，实现多年生草本植物自然循环的目标，近些年在防洪工程上，应用越来越广泛(见图4)。

图4 格宾笼石护坡

3.2.3 生态混凝土护坡

适用流速小于10 m/s。生态混凝土又称绿化混凝土，多孔混凝土由租骨料、水泥、适量的细移和料组成，是植被型生态混凝土的骨架，孔隙率>40%，表面等效孔径为2～3 cm孔腺自构件顶表面可蜿蜒通至底面。孔隙内填充适于植物生长所需的材料，混凝土表面建植植被时，根系沿着填充物空陈穿透混凝土，达到混凝土块体下面的土体中。绿化混凝土生态护坡是种可以代替普通混凝土进行施工的生态护坡型式，可解决护砌工程劣化生态环境的问题，恢复并保护自然水环境。在堤防护坡工程中，受水位骤降的影响较小；在季节性寒冷地区，有利于排出和降低被保护土内含水量，减少冻害破坏。生态混凝土中加入的保水材料以有机质保水剂为主，并掺人无机保水剂混合使用，为植物提供必需的水分。表层土铺设于生态混凝土表面，形成植被发芽空间，提供植被发芽初期的养分，很多植被草都能在植被型生态混凝土上很好地生长(见图5)。

图5 生态混凝土护坡

3.3 方案比选分析

(1)上游段方案一与方案二差别在于下部，方案一下部为浆砌石挡墙，方案二下部为浆砌石护坡，底部为浆砌石护脚，浆砌石挡墙与浆砌石护坡对比，浆砌石挡墙投资高，浆砌石护坡投资较小，挡墙占地面积小，相同河宽时，河道行洪断面大，抗冲能力强。

(2)下游方案一联锁式生态护坡系统为柔性结构，耐久性、生态性，结构能进行自身适应性的微调，施工相对简单，进度快，外形整齐美观。投资较高，容易发生鼓包脱离现象。

(3)下游方案二格宾笼石护坡柔韧性、透水性、耐久性、生态性，结构能进行自身适应性的微调，不会因不均匀而产生沉陷、塌坑、裂缝等变形。施工工艺较为复杂，工程投资较大。

(4)下游方案三生态混凝土护坡投资适中，表面植草美观性较好。治理岸临水侧护坡采用生态混凝土护坡，背水坡面采用植草护坡结构，施工相对复杂，施工速度较慢，投资适中。

4 堤岸防护型式方案确定

通过前文以上五种护坡(挡墙)形式的比较，都具有防洪抗冲能力，其中浆砌石护坡及挡墙、混凝土护坡抗冲能力强，美观性和排水性较差，施工速度慢，当堤身填土沉降时容易发生裂缝，投资相对较小；生态混凝土护坡投资适中，表面植草美观性较好。

(1)上游段通过后两种方式进行比较，联锁砼块护岸价格居中；从护岸对地形条件的适用性、水流的抗冲性来讲，联锁砼块护岸及浆砌石小挡墙能满足堤基的变形和水流的抗冲性；从美化环境和生态保护要求，联锁砼块护岸最具有竞争性，故上游段选用联锁砼块护坡+浆砌石护墙。

(2)下游段采用三种方式进行比较，其占地相同，根据地勘调查，下游段自重湿陷性严重及堤基“黄土状土”，本次设计须做护底，故从经济及适用性上考虑，下游段选用20 a一遇洪水以下采用生态混凝土护坡及M7.5浆砌石护底结构，以上采用草皮护坡。

5 结语

城市堤防工程是国民经济发展和城市建设密切相关的基础工程，是城市发展的根本保证。构峪河位于华州区城区附近，从该河道治理工程的具体所在位置和当地的实际条件来看，堤岸防护型式选择的合理与否，直接关系到下一步设计方案和施工效果，从最终的防护型式确定结果看，充分考虑到了防洪与绿化景观结合的需要，体现了人水亲近、人水和谐的治理理念，最终选择成果科学适用、合理可靠。河道堤防建设工程的实施后，该段堤防的设防标准将提高到20 a一遇，在确保工程安全、经济的前提下协同构峪河沿岸其他工程一道提高柳枝镇的防洪标准，更好的发挥构峪河的防洪功能、景观多样性等综合效益，对区域生态保护和经济发展具有重要意义。