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上海青浦区中小型河道护岸工程实践与探讨

2022-12-24施红梅

水利技术监督 2022年12期
关键词:青浦区砌块护岸

施红梅

(上海诺山工程设计咨询有限公司,上海 200062)

青浦区中小型河道经过多轮整治,河道护岸整体防护比例约75%。随着河道整治的不断深入,整治的理念与技术得到不断发展。新材料和新技术在河道整治中得到了广泛的应用和推广。本文旨在总结近年青浦区在护岸建设中的成功经验和技术,供同类工程建设及研究作参考。

1 护岸类型和实例分析

青浦区中小型河道护岸型式,可分为生态护坡、阶梯式砌块挡墙、直立硬质挡墙、桩类护岸、叠石护岸。

1.1 生态护坡

(1)水工保护毯护坡

此类护坡是一种开孔的三维网垫,由抗紫外线耐老化的环保材质聚酰胺(PA6)制成,孔隙率超过95%。采用单丝干拉成型工艺制成,纤维长丝在挤出之后,一次性制成三维空间结构,三维空间形状不变形。使用时,内填耕植土,并拌入草种,自然发芽成护坡植物。

工程实例:青浦区朱家角镇张巷村2016年都市现代农业示范项目河道整治配套工程——童湾江

采用水土保护毯,在岸顶、坡底增加φ6mm间距为1.0m,长度为300~700mm的钢钉固定保护毯,保护毯内填耕植土,并拌入草种,自然发芽成护坡植物。如图1所示。

图1 水工保护毯护坡结构图

工程经验总结:水土保护毯具有丰富的三维开放结构,与自然生长的植物根系纤维盘根错节,与土壤形成了一个牢固的整体,抵御水流冲刷的能力强。在草皮生长之前,水土保护毯可以保护土地表面免受风和雨水的侵蚀,减少植被覆盖前的水土流失;由于孔洞错综复杂,单孔较小,一般仅进行草皮种植。

(2)土工格室护坡

由高强度的HDPE宽带,经过强力焊接而形成的一片网状格室结构。它伸缩自如,使用时,内填碎石和耕植土,并拌入草种,自然发芽成护坡植物。

工程实例:2013年上海市河道生态治理试点工程(青浦区赵巷镇和尚泾)——和尚泾

采用100mm高土工格室,内填碎石和耕植土,并拌入草种,结构下端略低于2.3高程平台,上端至3.6m高程的堤顶。如图2所示。

图2 土工格室护坡结构图

工程经验总结:土工格室因具有整体性和一定的柔性,不易松动、塌陷、架空等,生态性好,且由于网格大,可种植景观性较好的花灌木。但由于花灌木扎根周期较长,易在花灌木扎根前发生水土流失,故坡面种植花灌木时,需选用易扎根的植被。

(3)连锁砌块护坡

混凝土预制成带有卡扣的砌块构件,上下相邻砌块通过凹凸结构互相卡锁,任一砌块不会单独下沉,砌块构件中部为窄孔,孔中填充耕值土可为植物生长提供条件。工程实例:青浦区朱家角镇淀峰村2016年都市现代农业示范项目河道整治配套工程——南村港

采用连锁砌块+间隔方桩组合结构,连锁块厚度为150mm,下部铺设100mm厚碎石垫层、250g/m2的土工布;连锁块上部设置400mm×300mm钢筋混凝土格埂,格埂顶高程为3.20m;下部为500mm×400mm钢筋混凝土导梁,导梁顶高程为2.10m,导梁下部布置预制方桩,方桩规格为200mm×200mm×4000mm@1470mm。如图3所示。

图3 连锁砌块护坡结构图

工程经验总结:连锁砌块具有较高的侧向限制和防滑、防变形的特性,联接方便,抗冲刷能力强、强度高,可以通过中部预留的空洞进行水土交换,具有一定的生态性;该结构对比水工格室、水工保护毯等柔性结构护坡,结构相对生硬,景观性稍差,且一般需设置止滑桩。

1.2 阶梯式砌块挡墙

(1)自嵌式挡墙

自嵌式挡墙是加筋土挡土结构的一种形式,主要依靠挡土舒布洛克砖砌成墙体,墙后碎石分层回填、反滤土工布包裹,再分层铺设土工格栅,通过土工格栅和锚固刚连接构成的整体结构来抵抗荷载,维持稳定。

工程实例:青浦区2014年美丽乡村(赵巷镇中步村、朱家角镇张马村、华新镇嵩山村、练塘镇东庄村)河道整治工程——赵巷镇伍家浜

素混凝土基础,外侧设防滑趾坎,采用自嵌式砌块墙体、钢筋混凝土压顶,护岸顶高程为3.0m,墙身总高1.1m,厚为0.305m,墙后采用碎石分层填筑,并铺设土工布及土工格栅。如图4所示。

图4 自嵌式挡墙结构图

工程经验总结:自嵌式挡墙为柔性结构,安全可靠,可通过砌块间缝隙、砌块自身空洞进行水土交换,生态性较好,但上下层舒布洛克砖错缝较小,错缝内无法生长植物,景观面貌稍差。

(2)箱型砌块挡墙

箱型砌块挡墙为预制混凝土砌块,砌块规格较大,常规尺寸为2000mm×1000mm×500mm(长×宽×高),内部为中空结构且四面开孔,施工时运送到现场进行安装,然后往砌块内填充块石,墙后设置碎石、反滤土工布一层以防止水土流失。

工程实例:青浦区朱家角镇、金泽镇2020年河道整治工程——老葑沃河

箱式砌块共两层,砌块内填抛石,挡墙后设置100mm厚碎石反滤层和反滤土工布一层以防止水土流失,墙顶铺设耕植土,其上种植绿化。挡墙底板采用C25钢筋混凝土底板,底板顶高程2.00m,底板厚300mm,底板宽度1.5m,挡墙顶高程3.00m。如图5所示。

图5 箱式砌块护岸结构图

工程经验总结:该结构箱型砌块墙体透水,内部空隙大,可为动物提供栖息场所,生态性好,且墙顶可铺设耕植土种植绿化,增加景观效果;该结构上下层砌块间依靠自身摩擦力以及砌块自有的趾砍进行抗滑,挡墙高度不宜过高。

(3)生态砌块挡墙

为小型混凝土空腔砌块,砌块本体上设置有互锁结构,包括设置在砌块一侧的互锁凹槽及相对设置在砌块另一侧的互锁凸台,相邻砌块本体之间通过互锁凹槽河互锁凸台相互连接。施工时运送到现场进行安装,砌块内填充耕植土,墙后设置碎石、反滤土工布一层以防止水土流失。

工程实例:青浦区练塘镇2018年都市现代农业示范区河道整治配套工程(蒸淀片区)——淀南河

钢筋混凝土基础,宽1.1m,基础顶高程为1.903m,厚0.30m,外侧设防滑趾坎,采用生态砌块墙体、钢筋混凝土压顶,墙身总高1.07m,厚为0.418m。于墙后进行碎石分层填筑,并加设土工布。如图6所示。

图6 生态砌块护岸结构图

工程经验总结:本结构砌块间错缝较大,植被容易成活,且水下部分水生动物可以栖息繁衍,生态性及景观性均比较好;该结构上下层砌块间依靠自身擦力以及砌块互锁结构进行抗滑,挡墙高度不宜过高。

1.3 直立硬质挡墙

(1)浆砌块石挡墙

一般采用钢筋混凝土底板及压顶、浆砌石墙身结构,墙身采用坐浆法将块石分层、错缝砌筑,块石外露面保持平整美观,构建具备江南水乡风格风貌、强度高、结构安全性高的挡土墙结构。

工程实例:2015年青浦区朱家角镇谢家宅江、王家埭江及塘田港等河道综合整治工程——王家埭江

采用钢筋混凝土底板及压顶、浆砌石胸墙结构。底板宽1.40m,底板顶高程为1.90m,厚0.30m;墙身为高1.60m、宽0.50~1.00m的浆砌块石体,其上设0.20m厚混凝土压顶,护岸顶高程为3.20m。如图7所示。

图7 浆砌块石挡墙结构图

工程经验总结:本结构结构整体刚度及耐久性较好,抗冲刷能力较强,具有江南水乡特色,尤其与青西地区(朱家角镇、金泽镇、练塘镇)现有古镇风貌相匹配,但由于硬质岩面隔离了水土交换,故生态效果比较差。

(2)钢筋混凝土挡墙

先安装基础钢筋,预理墙身竖向钢筋,按挡土墙分段长,对基础整段进行一次性浇灌;待基础浇灌砼完后且砼达到一定强度后,进行墙身钢筋安装,再按挡土墙分段长,对墙身整段进行一次性浇灌,形成强度高、结构安全性高的挡土墙结构。

工程实例:青浦区2014年美丽乡村(赵巷镇中步村、朱家角镇张马村、华新镇嵩山村、练塘镇东庄村)河道整治工程——练塘镇庄圩横江

浅基础钢筋混凝土L型小挡墙,钢筋底板宽为1.30m,底高程为1.50m,基础厚为0.30m,胸墙总高为1.30m,厚为0.30m的钢筋混凝土整浇结构,墙顶高程3.00m。如图8所示。

图8 钢筋混凝土挡墙结构图

工程经验总结:钢筋混凝土挡墙结构整体刚度大、耐久性好、日后管理维护十分方便,但墙后无法进行水土交换,且外观生硬,生态性及景观性均比较差。

1.4 桩类护岸

(1)密排木桩护岸

通过密排打入的松木桩、杉木桩,形成直立的防护结构,实际应用时,根据岸后放坡空间的大小,选择将木桩是否漏出水面。

工程实例:青浦区2019年都市现代农业示范项目河道整治配套工程项目(练塘镇、金泽镇)——练塘镇小蒸江

采用梢径为100mm、桩长3.0m的松木木桩密排布置,桩顶高程为2.70m。如图9所示。

图9 密排木桩护岸结构图

工程经验总结:密排木桩结构施工便捷、扰动小,满足岸坡防护要求,且基本不破坏河道生态环境,与周围环境的融合度高。但位于水位变动范围的木桩易腐烂,且木桩自身强度低,仅适用于岸后荷载较小的河道。

(2)仿木桩护岸

仿木桩是钢筋混凝土预制成仿树皮圆柱,一般采用预埋方式,通过现场浇筑钢筋混凝土插槽,再将仿木桩放入插槽内,形成整齐美观的仿木桩护岸,基础可以采用钢筋混凝土浅基础或方桩基础。

工程实例:青浦区2015年中小河道整治项目(白鹤镇南巷村)——西直上泾

钢筋混凝土底板厚0.30m,宽1.25m,底板顶高程1.80m,底板插槽上设直径φ150mm、长1200mm的C25仿木砼桩,密排布置,墙顶高程3.00m,墙后设250g/m2土工。如图10所示。

图10 仿木桩护岸结构图

工程经验总结:该结构解决了实木结构易腐烂、强度低等问题,可通过缝隙进行水土交换,且整体较美观。但该结构主要通过钢筋混凝土插槽维持仿木桩的稳定,墙后挡土不宜太高,部分河道通过对插槽迎土侧部位进行加高,从而提高仿木桩护岸的结构稳定,但此方式将大幅降低护岸的生态性。

(3)预制方桩组合式护岸

预制方桩组合式护岸为间隔方桩基础、钢筋混凝土压顶,另采用桩后插板或桩前挂板的形式以阻挡桩后漏土。桩后插板一般可采用预制混凝土板或塑钢板结构形式;桩前挂板采用现浇钢筋混凝土结构,且与压顶相连。

工程实例:青浦区2014年美丽乡村(赵巷镇中步村、朱家角镇张马村、华新镇嵩山村、练塘镇东庄村)河道整治工程——练塘镇蒸东中心河

采用预制方桩基础、钢筋混凝土压顶及钢筋混凝土挂板。预制方桩为250mm×250mm×7000mm,间距1000m,钢筋砼压顶连续梁为450×600mm,压顶高程为3.40m,钢筋混凝土挂板底高程为1.80m,板厚0.10m。如图11所示。

图11 预制方桩组合式护岸结构图

工程经验总结:无需开挖基坑,施工便捷,结构耐久性及稳定性较好,但墙后无法进行水土交换,且外观生硬,生态性及景观性均比较差。

1.5 叠石护岸

(1)多层叠石挡墙

一般利用自然的黄石、块石,自然堆叠成具有防护效果的挡墙,为柔性结构,变形适应能力较强。堆叠石时,应以大小错落、进退凸凹、悬挑收合等方式组织层次与表面纹理,不应以石块错缝叠压的呆板、平齐式连接,形成前后凸凹、高低起伏的石景。

工程实例:青浦区2014年美丽乡村(赵巷镇中步村、朱家角镇张马村、华新镇嵩山村、练塘镇东庄村)河道整治工程——中步村伍家埭。

设钢筋混凝土基础,宽1.2m,基础顶高程为1.60m,厚0.30m,外侧设防滑趾坎,趾坎槽内垒砌块石及景石,石块宽0.4~0.8m,长0.6~1.0m,墙顶高程为2.70m,墙后设土工布反滤体,墙顶间隔约15m点缀景石。

工程经验总结:该结构由石头自然堆砌而成,石头间缝隙较多,除进行水土交换外,还是水生动良好的栖息繁衍空间,生态效果极佳,景观效果好;但该结构堆积效果受施工人员的影响很大,有时会形成生硬、不自然的效果。

(2)浆砌石+景石组合挡墙

墙身下层为浆砌块石基座,上部放置一块景石,常水位时仅可看到景石,安全性较高。

工程实例:青浦区练塘镇2018年都市现代农业示范项目河道整治配套工程(蒸淀片区)——腰泾港

本结构为钢筋混凝土底板,钢筋砼底板宽1.20m,底板厚300mm,底高程为1.50m,墙身下部为浆砌块石,上部放置一块景观黄石,浆砌块石墙身宽1.0m,高0.5m,黄石规格为(400~600)mm×(600~800)mm×(450~550)mm(长×宽×高),护岸顶2.95~3.05m。

工程经验总结:该结构下部为浆砌块石,水土交换、水生动物栖息仅能上层黄石范围进行,生态性降低,但整体强度有所提高,此外,由于只需要对一层黄石进行堆砌,对施工人员要求较低,很容易构成错落有致、自然美观的叠石美景。

2 生态护岸提升技术

为推进青浦水系统治理,青浦区关于水环境提出了“厚植生态优势,打造幸福河湖生态新格局之路”的目标,河道护岸建设需着重考虑“提升河湖生态环境质量”“营造丰富多元的水文化体系”两方面因素。

关于“提升河湖生态环境质量”方面,河道整治拟建设护岸时,尽可能先选用生态性较好的水工保护毯护坡、箱型砌块挡墙、多层叠石挡墙等结构形式,当不可避免的采用刚性护岸或拟对已建刚性护岸进行柔化时,宜根据河道特征条件,采用墙前构造水生植物生长平台、墙面挂种植篮、墙后种植藤本植物或对现有压顶、上部墙身进行改造的方式对硬质挡墙进行柔化。

2.1 构建水生植物生长平台

对于墙前无任何水生植物生存的区域,可于墙前布置水生植物种植平台,可以采用密排木桩围挡、或采用袋装复合土等方式,创造局部适合水生植物生长的物理基础,恢复沿岸挺水植物,优化直立式护岸的岸边生态环境。

2.2 墙面挂种植篮

部分岸段墙后为水泥道路或建筑,可于墙面上挂种植篮,利用不锈钢等材料制作支架并固定于护岸墙身上,在支架上放置种植植物的容器、模块,任意组合,构建成特色景观图案,对生硬的墙身进行柔化的同时,构建了小型生态系统。

2.3 墙后种植藤本植物

对于墙后有种植空间的岸段,可于岸后种植藤本植物,依附类藤本植物会依附在实心物体上生长,这些藤蔓植物会把它们的气根扎进实心墙上最小的缝隙之中,攀附于硬质护岸上形成局部小气候,并附生植物苔藓、地衣等,形成完整的覆盖层,构建依附于护岸墙身的生态系统。

2.4 现有压顶进行改造

拆除传统笨重的钢筋混凝土压顶后,替换为生态型植物种植槽,除具备原压顶的功能外,通过种植常绿藤本植物及小灌木,使得沉睡的护岸重新长满绿植、焕发活力,此外,雨水径流汇入种植槽后,通过植物根系进行截流过滤,最终通过底部排水管流出,对面源污染有一定的消纳作用,修复多层次河岸植物群落,提供生物栖息活动带的效果。

2.5 上部墙身进行改造

部分河道现状浆砌块石挡墙为村民自建,墙顶高低不齐,质量参差不齐,景观面貌差,若统一拆除重建,将造成较大的浪费,对于墙后有放坡空间的岸段,可以对老挡墙墙身进行降低改造。具体为拆除老挡墙压顶及上层块石,对剩余的墙身进行勾缝维修,最后于浆砌块石墙身上放置一块景石,将生态性、景观性均比较差的浆砌块石挡墙改造为浆砌石+景石组合挡墙,在不造成较大浪费的前提下,大幅度的提升河道的生态、景观面貌。

3 水文化提升技术

江南水乡的临河要素通常有建筑、护岸、河埠头、植被等,青浦堪称“水上之城”,留有大量的古桥,在历史长河中,古桥通常与石驳岸、石材河埠头(水桥)相伴,石材浑然大气,凸显稳定古朴。青浦区依托江南特有的“水文化”,孕育出了摇快船、船拳等项目,游船线路上进行护岸建设时,需考虑游船船行波对河坡的冲刷,以及沿线视觉的多彩变换,不宜太多单一。

古桥、游船等水文化提升区新建护岸时,护岸形式结合沿河建筑特征、荷载大小,选用干砌石挡墙、叠石挡墙、浆砌石挡墙、钢筋混凝土墙身+石材贴面挡墙等石材护岸结构,类型不宜单一,建议进行合理组合、变换。

河埠头是江南水乡的码头,它连接水乡人的日常生活,挑水、淘米、洗衣、运货,迎来送往,在许多场景中都是当仁不让的主角,新建河埠头时,宜结合护岸、沿河建筑物进行多样布置,结构形式错落有致,可平行于护岸、垂直于护岸、可单向、可双向的、可折转,材质尽可能选用青石及花岗石构筑,尽可能还原“小桥流水人家”的古韵风貌。

4 结论

青浦地区为典型的江南水乡,老百姓临水、逐水而居,近年来防护护岸大批量建设时,护岸形式呈现了大量的雷同,导致不同地域的河流景观趋同现象非常严重,甚至于“千河一面”,历史文脉丢失。本文对各种护岸在安全、生态及景观等方面的优劣势均进行了分析,新建护岸时,应结合沿河构筑物特征、荷载大小以及周边环境风貌综合比选,选择既能匹配文化风貌、满足生态、景观需求,又能保障安全的护岸形式,类型不宜单一,建议进行合理组合、变换。不可避免的采用大面积刚性护岸时,可通过降低墙高、植物柔化等措施对硬质挡墙进行柔化,保证防洪安全的同时,尽可能的营造健康循环的生态系统,实现人水共生的可持续发展状态,再绘鱼翔浅底,鸟鸣枝头,水丰草茂的美景。

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