连江县官坂镇合山溪河道生态治理护岸形式比选分析

陈国旭

(福建省兴田水利勘测设计有限公司，福州，350001)

引言

河道生态环境与人民的生活息息相关，采用合理的护岸形式对河道进行治理是构建安全生态水系，恢复河流生态环境，重塑健康自然的弯曲河岸线、让河流恢复生命、流域重现生机的重要措施[1-2]。本文以连江县官坂镇合山溪河道生态治理工程中的护岸形式选择为例，从经济、结构、生态、景观、使用领域几个方面对常见的护岸型式进行对比。

1 工程概况

连江县官坂镇合山溪河道生态治理项目位于连江县官坂镇，治理段总长4950m，起点为下洋尾水闸，终点为合山水库溢洪道以下680m处。防护对象为沿线村庄和农田，本工程防洪标准取10年一遇，工程堤防等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级，次要及临时建筑物级别均为5级，穿(跨)堤建筑物(桥涵、涵管)防洪标准同河道防洪标准。

2 生态护岸工程

2.1 设计原则

2.1.1 因地制宜，尊重河性

尊重河流河床演变规律，尽量保持河流自然弯曲形态和走势，充分利用现有河岸和土堤等。

2.1.2 确保安全，兼顾生态

岸线在满足规划河宽的前提下，结合地形条件，选择适宜的岸坡型式，尽量采用自然的平缓岸坡型式。选择满足生态要求的材料，尽量采用透气多孔结构的新型建筑材料，为生物提供生长繁育空间，做到美化环境、促进生物多样性、提高水体自净能力。

2.1.3 结合规划，统筹协调

生态护岸工程与城乡规划协调，考虑城乡发展需要，为城乡建设锦上添花，形成亮点，产生示范效应。

2.2 护岸型式选择

2.2.1 护岸型式

现今护岸种类较多，埋石混凝土护岸、自锁式生态砌块护岸、格宾石笼护岸等。本次护岸型式比选拟选用具有代表性的典型断面作为比选的依据。

2.2.1.1 格宾石笼护岸

石笼挡墙是石笼网笼子层叠堆砌的挡土建筑物。该挡墙的构件是在网箱内部填充大小比例相当的石块，这样就有一定的孔隙率，由于石块之间的间隙，可以排出砌体后面的土壤和护坡下面土层的水，这样就降低了水位，减少墙体后和坡下的地表水压力，水及时排出降低了挡土墙被破坏的几率，这样挡土墙的寿命会大大的延长。同时墙体网箱是铁丝网制作的笼子，能够有一定的变形，况且，石块与石块之间，也可以滑动，所以挡土墙的变形能力也能够缓冲突发的外力。石笼网箱内的孔隙为水体流动创造了条件，有利于实现水与土体间的自然交换，为水中生物和微生物创造生存环境，从而增强了水体自净能力，保护和改善了水源、水质。填充料空隙经人工铺设土层或者自然沉积的土壤，为绿化、植被创造了条件，即使不撒种子，也会自然长出植物，实现优化、美化环境、改善和恢复生态环境。格宾石笼护岸墙顶宽1.0m，墙高2m，基础为C20埋石混凝土厚50cm。挡墙顶部种植土回填10cm并播撒草籽，墙身内侧设置土工布反滤(400g/m2)，墙后回填土采用开挖料，应分层压实，每层铺设厚度不大于0.3m，回填土压实度≥0.91。结构设计见图1。

图1 格宾石笼护岸典型断面(单位：mm)

2.2.1.2 自锁式生态挡墙

自锁式生态挡墙是指采用特制砌块所砌筑的挡墙，挡墙构造主要由砌块、土工格栅、回填土组成。

由自锁式砌块形成的挡墙，土体中的泥水从挡墙背面进入挡墙的横缝和竖缝，横缝的泥水被砌块的支承坡阻挡，竖缝的泥水被砌块的脊顶阻挡，泥水均是溢流方式，这就是自锁式生态挡墙的独有自挡土作用，该挡土结构具有反滤效果，一般不需另外设置反滤措施。自锁式生态挡墙在砌筑过程中形成的竖缝及外斜缝构成生态孔洞结构，水上及水下的生态孔能使植物根植于墙背的土体中。

自锁式生态挡墙迎水面坡比1∶0.17，仰斜角10°。下部建C15埋石混凝土挡墙，高1.4m，顶宽0.5m，迎水面与背水面坡比均为1∶0.2，墙趾、墙踵均为0.3m，底部建0.1m厚C15素混凝土垫层。自锁式挡墙砌块后铺设土工格栅，土工格栅采用PP单向土工格栅(100kN/m)，格栅入土长度2.6m(总长3m)，墙后回填岸坡开挖料，压实度≥0.91。为达到绿化效果，堤防施工后，在墙面种植蟛蜞菊。结构设计见图2。

图2 自锁式生态护岸典型断面(单位：mm)

2.2.1.3 埋石混凝土挡墙

埋石混凝土挡墙是通过现场浇筑形成一个结构稳定的整体挡墙结构。直立式堤墙身采用C15埋石混凝土，迎水面坡比1∶0.1，背水面坡比1∶0.4。基础采用C15素混凝土结构，基础埋深1.0m，基础底部依次铺设0.1m厚C15素混凝土垫层，基础座落在砂卵石层上，墙后回填土开挖出的土料，压实度≥0.91。基础以上每隔20m宽墙身埋设一道DN75PVC排水管，墙背排水管口设置反滤包。堤顶路面宽3m，采用透水砖路面。考虑安全和美观，岸顶设花岗岩栏杆。结构设计见图3。

图3 埋石混凝土护岸典型断面(单位：mm)

2.2.2 护岸型式投资

三种护岸型式的投资见表1。

表1 各方案每米投资

2.2.3 岸坡型式比选

本次对岸坡整治的三种方案进行经济、结构、生态、景观、使用领域几个方面进行综合比较。

2.2.3.1 经济比较

工程造价是工程建设的重要因素。从表1可以看出，埋石混凝土挡墙4811.57元/m，自锁式生态挡墙3933.62元/m，石笼挡墙2681.21元/m。石笼挡墙每米造价低于其他两种方案。埋石混凝土挡墙对地基要求较高，整体性好。石笼挡墙填充石料需要鹅卵石，而项目区位于连江县，河道内满足工程需要的鹅卵石比较少，岸坡使用石笼挡墙会额外增加费用。因此，自锁式生态挡墙的性价比占优势。

2.2.3.2 结构比较

(1)埋石混凝土挡墙：通过现场浇筑形成一个整体，并依靠自身重力保持稳定，具有较好的抗冲刷及抗冲击变形能力，通过墙内布设的排水管，减小墙后的侧向水压力。而且项目区列入城区规划，直立式挡墙能较好的承受将来两岸的城市建设对堤防产生的附加荷载。

(2)自锁式砌块主要技术特征：其横截面呈朝下的喇叭口状，顶面有中部脊，两侧低，形成左、右支承坡。三块砌块上下叠置形成砌体时，最下面砌块的脊高于最上面砌块的底脚部。这种特殊结构的砌块，应用于挡土墙时，能同时全面解决挡土、反滤、排水、生态化、人性化等许多在结构上互为制约、互为对立的难题。自锁式挡土墙结构可不设排水孔，上下左右自我卡锁、整体联锁，挡墙对地基、基础要求低。

(3)石笼挡墙是将抗腐蚀、耐磨损、高强度的低碳高镀锌钢丝，用六角网捻网机编织成平面网格状，组装成不同尺寸规格的网箱或网垫，但钢丝缠绕处和钢丝笼连接处的强度很难保证，石笼中的石头摩擦金属网，容易导致石笼格网的破裂。石笼中填充石料标准要求高，否则随着水流的不断冲蚀，块石之间不断摩擦，体积不断减少，容易从石笼网孔中流出。另外，石笼结构中存在较多孔隙，对结构体本身及其周围土壤的稳定性产生较大的影响。

石笼挡墙的稳定性不但受石笼网和填充石料本身质量的制约，也会因为水在孔隙中不断渗流、冲刷，对石笼结构体本身及其周围土壤的稳定性产生较大的影响。而埋石混凝土挡墙、自锁式砌块挡墙无论在抗冲击冲刷还是结构自身稳定方面都占有比较大的优势。

2.2.3.3 使用领域比较

(1)埋石混凝土挡墙：埋石混凝土挡墙由于工艺较简单，抗冲刷和抗倒塌能力强，施工队的施工经验丰富，在水利、交通、航运等各个领域均被广泛使用。但生态景观效果较差，不符合现代治水的理念。

(2)自锁式生态挡墙整个挡墙整齐、干净。该挡墙的使用领域较广，水利、航运、市政、园林和交通都可以用。

(3)石笼挡墙主要用在河道、岸坡护坡。因为石笼中填充石料可以形成柔性的、自透水的、整体性的防护结构，由于结构天然的多孔隙性、整体性、柔性，有利于植物根系与土体间水源的循环，所以主要应用在河道、岸坡护坡。

综上所述，自锁式生态挡墙的优势较为明显，工程案例多，技术成熟，因此本次岸坡整治选择自锁式生态挡墙。

3 结论

根据连江县官坂镇合山溪河道生态治理工程的实际情况，从经济、结构、生态、景观、使用领域几个方面对常见的埋石混凝土护岸、自锁式生态砌块护岸、格宾石笼护岸三种护岸型式进行综合比较。得出连江县官坂镇合山溪河道生态治理工程采用自锁式生态挡墙的优势较为明显。本次岸坡整治应选择自锁式生态挡墙，恢复河流生态环境，重塑健康自然的弯曲河岸线，让河流恢复生命、流域重现生机。