浅析生态砌块挡墙在朝阳河山洪灾害防治中的应用

张进东

(安徽省宣城市宣州区水利局,安徽 宣城 242000)

0 引 言

山洪沟治理往往着重于河道的传统功能,强调改造自然,兴利除害等。因此,往往形成断面渠道化、河岸河底硬质化,选择的材料多为硬质材料,如:浆砌石、混凝土、钢筋混凝土等。这些材料对于河道的岸坡自身稳定及抗冲刷能力较强,对河道发挥防洪排水安全功能起到了重要的作用。但是,这种整治更多的实现了水安全却忽略了水环境,拉远了人与水之间的距离,失去了河道天然的特性,违背了现代人回归自然、返璞归真的需要。传统山洪沟治理材料隔断了水生生态系统与陆地生态系统,破坏了植物、动物的生长能力及栖息场所,从而破坏了整个水生态系统,降低了水生态系统的自净能力。随着经济社会的发展,人们对自然的认识不断深入,传统的山洪沟治理理念和技术已经不能满足人们的需求,迫切需要新型的生态化理念来指导山洪沟治理工作。生态砌块挡墙护岸技术即能满足河道边坡稳定及防冲刷要求,又能充分发挥透水性好、整体性好、亲水景观效果好的特点。

1 工程基本情况

宣州区朝阳河某处长1.835km河段需治理,要求新建3089.1m长防洪堤,其中左堤岸为1307.8m长,右堤岸为1781.3m长。左岸H左0+520.5～H左1+240段和右岸H右0+000～H右1+185段用的都是复式结构:“自嵌式挡墙”结合“联锁式生态护坡”。左岸H左1+244.7～H左1+880段和右岸H右1+189.7～H右1+800段都是居民区,由于建有工厂区,且有高压电塔,征地拆迁工作有很大的难度,按河道两岸具体地质地形将工程布置工作做好,防洪堤用的是二级自嵌式生态砌块型挡墙,安全防护效果好,而且占地不大,经济性强。

2 自嵌式生态砌块挡墙

防洪堤断面型式设计为二级自嵌式生态砌块挡墙。上下二级挡墙采用的迎水面坡比为1∶0.2,高度分别是2.2m和3.48m,基础采用C20混凝土,厚度设计为0.3m;墙后设0.3m厚的反滤层,用的是级配碎石(5～40mm),采用反滤土工布铺设在碎石层与墙背填土间,墙背加筋夯填土选用的是黏性土以0.6m厚分层夯填,要求压实度至少在93%以上;每1层夯填好后均铺设1层拉应力极限为80kN/m的玻纤网片土工格栅,铺设时由墙面开始向内延伸,下级挡墙共铺设土工格栅6层,上级挡墙共铺设土工格栅4层,入土长度分别为2.8m与1.9m。二级挡墙砌块顶部采用C20混凝土设25cm厚压顶,无论是压顶还是防浪墙均以10m间距设宽20mm伸缩缝,并以沥青浸杉木板展开全断面填塞处理。亲水平台以透水砖作10cm厚面层;下部采用C15混凝土作10cm厚垫层;为强化堤脚压载、改善抗滑能力,以抛填块石加大堤脚压重,下级挡墙脚则通过1.05m厚抛填块石进行压载,顶部宽度为2.5m,墙趾护脚底位置铺有300g/m2反滤土工布1层。堤后以C20混凝设0.3m深,底部宽0.3m的土排水沟,侧墙的设计厚度为0.15m。

3 稳定计算

3.1 计算方法及计算工况

生态砌块挡墙稳定性验算有内、外部之分,前者指的主要是土工格栅的长度、拉力还有抗拔性,验算方法为正应力均匀分布法;后者则包括滑动稳定性、倾覆稳定性、地基应力,以及整体稳定性分析。

稳定计算考虑的工况有3种:①工况1是指施工期河内无水;②工况2是指水位骤降期,10a一遇洪水时骤降1m水位,背水侧水难以立即排出;③工况3是指渗流稳定期,河内出现10a一遇洪水位。

3.2 计算结果

按相关规范要求,在基本组合荷载状况下,生态砌块挡墙对于抗滑和抗倾覆方面要求的稳定安全系数均以1.40为下限,在特殊荷载组合状况下,以上二者稳定安全系数也不允许低于1.30。生态砌块挡墙按相关规范要求,其加筋网片的抗拔性能、地基的承载性能还有整体稳定性能均要求至少有1.30的安全系数。经计算各工况下自嵌式生态砌块挡墙的安全系数均符合相应规范要求。

4 施工工艺

实例工程中的二级自嵌式生态砌块挡墙属于复合体,由主体的生态砌块面板与层间的土工格栅材料结合墙后填料共同组成,需要抵抗土体带来的侧压,而墙后土带来的压力则靠拉筋提供的抗拉力来抵抗,这样一来其整个结构内部就能处于稳定状态。挡墙的具体施工顺序为:基础浇混凝土施工、在基础混凝土面上铺设反滤土工布、基础后填筑土体并压实、对土工布做折返处理、摆砌首层自嵌式生态砌块、将袋装碎石填充至砌块与填土之间、铺设土工格栅一层、铺设土工布一层、对墙后部位填筑土体并压实、对土工布做折返处理;然后同样的施工顺序,摆砌第2层自嵌式生态砌块,如此循环上升至第3层。其施工要点主要有:摆砌首层砌块时,务必要保证基础能达到要求的平整度,且可以与基础顶面严密贴合接触,铺设好后,对砌体在水平与纵向方向上的整体平直度展开检查,要求偏差度不允许超过2cm/2m,砌筑时选择在砌块下按照M20砂浆找平法对高程进行调整。将反滤土工布铺设在首层上之前,先把基础顶面清扫干净,在基础顶面铺设时要求紧贴后缘,且预留50cm土工布置于墙后,以备反卷至首层填土顶部。其余各层反滤土工布应预留足够长度,使土工布可在填完土后,被折返至填土层的顶面上。墙后排水骨料用的是反滤袋装5～40mm粒径碎石,以人工填筑方式施工,在生态砌块与墙后填土之间填筑,要保证密实度,高度则要求务必与已用生态砌块摆放好的墙体顶面保持在同一水平面上,要求在袋装碎石上设置一层土工布,然后再对该层做填土处理。土工格栅用的是玻纤网片土工格栅,要求首部所在平面齐平于上层待施工的生态砌块顶板表面,铺设时,要求自砌块挡墙开始,向墙后填土所在方向推进,铺设过程中,尽量将土工格栅张紧,使其保持平整,不允许出现褶皱,并用U型钉将土工格栅尾端钉入已经过压实处理的填土层中。墙后的夯填施工材料用的是黏土,对填料的压实效果是非常关键的一个环接,可以说加筋土工程的成败就在此一举。要求连续撒布,方向为沿墙后纵向,回填土料一定要平铺,将虚铺层厚度严格控制在0.15～0.20m。选择小型蛙夯设备展开反复夯实,对距墙1m范围内需要以平板夯实,确保自嵌式生态砌块挡墙不会受到夯机带来的震动影响。对填料粒径控制在150mm以下,压实度至少达到93%。为加大堤脚压载,改善抗滑性能,选择用抛填块石的方式加大堤脚压重,2.5m的顶宽,1.05m的厚度,并在墙趾护脚底部位置上,铺300g/m2的反滤土工布1层。在堤顶以C25混凝土设置路面,即使受到雨水冲刷,也不会水自堤顶侵入,墙后土体与其中土工格栅间的摩擦力也不会被减小。

5 结 论

综上所述,生态砌块挡墙是现代理念之下产生的新技术、新工艺,工期短、占地少、施工便捷、造型美观,不仅具有良好的生态性效果,而且整体的造价相对较低,同时也能避免石材过度开发对生态环境造成的破坏,目前已在山洪沟防洪治理工程中广泛应用。生态砌块的透水性有效净化了水质,实现水质自循环,为水生生物的繁殖栖息营造了良好的生态环境,凸显“水清、岸绿、景美”的江南水乡风貌,提升了当地群众的居住环境,增进了居民生活的幸福感,促进了美丽乡村建设的步伐。