植绿生态混凝土挡墙在河湖治理工程中的应用

文／贾丽军 阳谷县水利局 山东聊城 252300

引言：

传统混凝土等挡墙结构稳定，技术成熟，适用范围广，但缺少生态特性[1]。为此，提出植绿生态混凝土挡墙，可弥补传统挡墙生态功能的不足。在河湖治理中，生态景观挡墙的美学思想一改以往的砌石混凝土施工方式，既是实用的，又是可持续发展的。我国传统的河堤由于其护岸材料体积庞大缺乏科学依据，因而对基础的承载力要求太高，导致护岸看上去呆板、呆滞、无生机，严重损害了自然生态。生态景观屏障的出现为河湖治理带来了质的改变，也为河湖治理带来了新的跨越。在实际河湖治理工作中，通过将生态景观挡土墙运用于河湖治理工程，有效地克服了传统挡土墙自身体积大、外观效果差等弊端，因此，在保证河湖安全的同时，也能有效地保护河湖周围的生态环境。

1.植绿生态混凝土挡墙的特点

1.1 安全可靠、结构合理

更加适应地基变形，在软土地基中具有良好的适用性，增强加筋土结构提升填土的抗剪轻度，进一步保证土体平衡，结构安全稳定，具有良好的力学和抗震性能。同时，生态砌块挡墙人性化设计，有利于人在意外落水的情况下能够沿着倾斜面自救。

1.2 生态环保、美观

砌块两侧的凹槽设置相应程度的转角，填充级配碎石之后当作水生动物生殖繁衍空间。挡墙结构透水、透气性较好，净化水质，保持水体生态平衡[2]。另外，挡墙砌体表层设计凹凸纹路，应用退阶式结构，呈现出立体浮雕感，具有良好的美观效果，优化河道环境。

1.3 施工简单、经济性高

挡墙通过工厂规模生产，有利于后期施工和维护，能够重复利用，施工面积小，减少自然气候等施工产生的不良影响，增强工程安全稳定性。另外，砌筑施工劳动量较小，施工进度快、效率高，有效节约工程成本。

1.4 耐久性好

砌块之间预留一定的空隙，能够有效符合植物根系生长发育，具有二次加筋加固效果，增强挡墙永久牢固，提高结构的耐久性。

2.传统挡墙与植绿生态混凝土挡墙的对比

传统挡墙往往只关注结构的力学特性，忽略了生态特性。在实际河湖治理工程中，既要达到良好的排水效果，又要对周边土壤进行有效的防护，确保其在实际使用中的安全性和可靠性。在传统的河湖治理等水利工程防护中，通常采用的是重力式挡墙，即现浇混凝土挡墙、浆砌块石挡墙、混凝土砌块挡墙、预制混凝土挡墙等传统挡墙。在工程实践中，因为重力式围护在确保工程的安全性和可靠性的情况下，难以达到园林绿化、水体生物等方面的相关规定。

近年来，生态混凝土挡墙的新一轮绿化研究风潮已逐渐兴起。一方面，通过对混凝土骨料组成比例的研究，采用新型材料，提高混凝土的孔隙度，提高水生物和动物的生活环境，从而实现生态化，但其成本高，且不能保证其强度，耐用性不佳。另一方面，通过在传统混凝土构件上覆以绿化，完成景观生态统一，既维持了传统式墙体的耐用性和结构安全性能，又保证了生态环境。在河湖生态挡墙工程中，袁以美等首次提出在常规混凝土挡墙的迎水作用下，采取阶梯花槽的方法改善河岸的观赏性和生态性[3]。植绿生态混凝土挡墙的支护结构总质量减轻，使其自重维持在18～20 kN/m3 左右，界面的剪力自然增强极大地增加了河道的承载压力，整体受力更加均匀，可以提高围护结构的强度，施工也较为简便，缩短工程工期，从而使整个河道治理工程的效果更为自然。

选取混凝土挡墙、新型绿化生态混凝土挡墙、浆砌石挡墙、格宾笼挡墙、加筋挡墙、锚固板挡墙，对比分析了其优点、缺点，对比结果如表1所示。

表1 挡墙形式对比情况

3.工程案例

3.1 工程概况

该河湖治理工程位于山东省的中部，该区域地形为东北高、西南低、峡谷平缓、中央丘陵台地。该区域经常发生水土流失和洪涝灾害，水利主管部门坚持“以节约为主、平衡空间、系统管理、双管齐下”的治水方针，将该河湖治理工程纳入小流域治理项目[4]。该河湖流域集水区279.65 平方公里，主干河道长度37.66 公里，主干坡度3.60‰。工程区地势以丘陵、风化残丘、谷间平坦为主，主要是农田、居民区、树林和少量的鱼池，地势起伏较大，沿高程在18.59～68.15 m 之间。边坡以填土、细砂和粉质粘土为主，岩层的连续性很差，且岩层的厚度变化很大[5]。河道自然，基本没有保护措施，洪水的抗冲性较差。河床自然形成，岸坡上长满了竹杂草，人民群众对文化景观的要求越来越高，已不能满足建设美丽乡村的需要。

3.2 植绿生态混凝土挡墙工程方案

3.2.1 结构断面方案

该植绿生态混凝土挡墙采用C20 重力式挡墙，墙顶宽度0.5 m。墙高4.0 m，墙体上设Φ75 PVC 排水管（间隔2 米，呈梅花形排列），墙后排水口设置碎石反滤袋，墙趾设置0.5 m＊0.5 m 的脚趾，为了防止冲刷损坏墙趾外侧设置抛石护脚的稳定性。后水平面为纵向，迎水面为梯形，共有4 个梯级，迎水侧的综合坡比为1:0.5，在台阶上设置花槽，宽0.4 m、深0.3 m、花槽为120 mm厚砖砌，外侧采用1:2 水泥砂浆抹，常水位下栽种水生植物鸢尾，常水位以上的栽种攀爬植物玫瑰，提升生态景观作用，亦可为动物提供一个栖息地。

3.2.2 稳定计算

（1）计算工况。由于该工程的围护结构所处的土层不同，因此，在不同的土层上，选择2 个具有代表性的剖面进行了稳定性计算，并利用圆弧方法进行计算，工况1（稳定渗透阶段）：在设计洪水环境下，傍水边坡；工况2（水位下降阶段）：在设计洪水急剧下降期间，临水边坡；工况3（特别情形）：施工期间沿江边的边坡。结果如表2所示。

表2 植绿生态混凝土挡墙稳定计算成果

（2）滑稳定性能和抗倾稳定性能。挡土墙的抗滑稳定性安全系数由以下公式确定: Kc= f ∑ W ∑P （1），其中： Kc 为边坡上的防滑稳定安全系数；f-地基和地基的摩擦力；W-所有垂直于墙壁的力之和；∑P-所有水平作用力的总和。从表2 的计算结果可以看出，新的绿化生态混凝土挡土墙的抗滑稳定性能和抗倾稳定性能都达到了设计指标的要求。

3.3 植绿生态混凝土挡墙的施工

3.3.1 施工准备

植绿生态混凝土挡墙在正式施工之前，要系统分析施工现场的实际情况和工程建设需求，做好水、电、路通和场地平整工作，同时调查架空线、地下电缆和水闸等相关障碍物的调查等工作，合理组建工程项目管理人员[6]。另外，技术和施工人员需要详细检查施工需要的各项资源，做好技术交底，指定详细的施工方案，明确技术和安全措施[7]。

3.3.2 施工技术要点

信息盗窃也是危害计算机网络信息安全性的重要因素，其是利用间谍软件来对相关网络信息造成攻击，其不像病毒那样直接影响计算机网络系统运行，但是却会基于网络系统而盗窃网络用户的个人信息，危害用户个人数据信息的安全性。而垃圾信息则主要是基于新闻传递或邮件等方式，通过采取垃圾信息传播本身具有的强制性特征来扩散或盗取经济政策和商业信息等。无论是信息盗窃还是垃圾信息，它们的存在均会对计算机网络运行的安全性产生不利影响。

（1）地基施工。植绿生态混凝土挡墙基础需要结合设计高度、深度等尺寸进行开挖，在开挖过程中全面检查地基土是否符合本工程施工土壤条件，保持最大干密度不小于95%。

（2）垫层施工。本工程采用压实的砾石、素混凝土当作垫层，应用碎石垫层的过程中，施工过程中垫层需要保持平整[8]。垫层基面铺设M15 水泥砂浆进行找平层工作，保持厚度2～4cm 之间。地基土承载力较弱的条件下，需要尽可能的靠近地基土、沉水地籍图，土工布等材料实行特殊处理。

（3）挡墙施工。所有干垒块都应按照施工图或现场工程师要求的标高和方向进行摆放，同时根据制造商建议垒筑干垒块，垒后的墙面与设计要求相比在水平和竖直方向每3m 的误差±3cm。第一层干垒块置于混凝土墙身砂浆找平层之上，为便于摆放可将其后沿除去[9]。对放好的干垒块进行纵向平直度和平面水平度检查，需找平和齐整，确保干垒块与底层完全接触，第二层也需如此。挡土墙水平度检查可用水平尺校正，纵向平直度校正可使用绳线。

（4）铺设排水骨料。墙后排水骨料的厚度不得小于30cm，每15～20cm 应进行压实，压密度大于95%，在距离墙体1m 范围内可用小型设备或手动设备压实[10]。用易排水骨料填实干垒块间缝隙，排水骨料的颗粒级配需要符合设计标准要求。

（5）其他层干垒块安装。干垒砌块由于其独特的钻石型，挡墙可任意形成内转外转的圆弧，在无须切割的情况下最小能拼接成内径1m 的圆弧转角[11]。

（6）拉结网片安装、挡土区回填。如果干垒块挡土墙需要设置拉接网片，需要从墙体至压实的加筋土区摆放拉接网片，拉接网片的强度和种类需要满足设计和规范要求，拉接网片的摆放应按照施工图纸或工程师指示的标高和方向进行。将拉接网片裁成如图要求的长度L，并将设计强度方向垂直于墙面方向摆放。沿强度方向拉接网片不可搭接或缝制。拉接网片在摆放时，应扯平并且另一端用铁丝或铁棒等物体固定，网片与干垒块的搭接不少于20cm。摆放好拉接网片后，如前所述在墙后放置排水骨料及回填加筋土，回填土不得采用淤泥质土，土料应符合设计要求，土体回填每层15～20cm 进行压实，压实度大于92%[12]。在土体回填和压实过程中应避免造成对拉接网片的破坏，如起皱或移动等。大型的施工设备或车辆不得直接在拉接网片上进行操作，在使用大型施工设备或车辆前，应在拉接网片上部回填至少15cm 厚的填土。

4.工程应用效果

在河湖治理工程中应用植绿生态混凝土挡墙，既能提高水环境，统筹规划河湖功能，达到人水和谐、人水共生的目的。图1 中示出了处理之前的情况，图2 中显示了处理后的影响。

图1 河道治理前现状示意图

图2 河道治理前现状示意图

通过整治后的前后效果对比，在河湖治理工程中应用植绿生态混凝土挡墙具有以下比较优势:

（1）具有较好的抗冲力和较好的抗冲力。该河道整治之前，河道错综复杂，边坡未做任何保护，部分河道被冲蚀，好几处出现堤岸坍塌、滑坡等突发事件，堤后的农田、住宅区遭遇威胁；该工程的实施，确保了河道的洪水安全，堤岸得到了巩固，斜坡的抗冲力提高。

（2）工艺成熟，易于操作。能够实现多点同时施工，提高施工速度，缩短工期，具有明显的工程效益。

（3）生态环境良好。植绿生态混凝土挡墙在面对水的一侧，采用了多级花槽的形式，使水体中的植物和动物得以栖息和繁殖，而不会对原有的环境产生任何的影响。

结语：

在河湖治理工程中应用植绿生态混凝土挡墙，具备更加好的生态和景观效果，能够有效改善自然生态环境，提升生态砌块挡墙工程质量。植绿生态混凝土挡墙的施工应用，有效解决以往挡墙施工中景观和生态保护差、施工难度大、工程占地面积大、工程造价高等各项问题，尤其适合于既有生态景观需要，又有防冲、防冲的河湖工程。