在河道治理工程中,护坡和挡墙工程是其中一项量大面广的基础设施。尤其是在边坡较陡的河道,挡墙工程是一项关系到岸坡稳定的重点工程。传统的挡墙材料只片面强调河道的防洪、引水、排涝、蓄水和航运等功能,较少地考虑河道的生态或环境功能,因此河道的挡墙结构多数采用砌石或混凝土等刚性硬质材料。但是随着社会经济的发展和人们生态意识的提高,人们发现传统的挡墙形式破坏了河道自身的生态系统平衡,存在一系列的问题。越来越多的挡墙形式和结构不断涌现,生态水利、景观水利的概念被提升。人们希望看见的不再是一片不毛之地,而是集水利、生态、休闲等功能为一体的滨水空间。
1 传统挡墙应用分析
传统挡墙材料主要有砌石(干砌石、浆砌石)和混凝土(现浇、预制)两种。传统的挡墙材料在以往的河道治理工程中也有着广泛地应用,但是随着传统水利向景观水利的发展,随着人们对生态环境的重视,传统的挡墙也暴露出越来越多的弊端。主要存在以下问题:
(1)通透性差:传统挡墙是一块整体,渗水、透气性能差,不利于被体的迅速排水,会造成水压过大,抗灾能力弱。
(2)生态性差:传统挡墙切断了水生物链,使得水生物及坡岸生物的生存环境和生存空间受到毁灭性破坏,生态失去了平衡。同时,河流的自我净化能力大大降低。
(3)绿化性差:传统挡墙是一块不毛之地,大自然的绿化、美化均遭受破坏并加剧了城市热岛效应。
现在必须从传统的防洪、行洪、排涝的水利建设观念向建设“安全、生态、景观”的水环境观念转化。
浆砌石、混凝土的河道给人感到冷漠,人们需要的是令人流连忘返的水流清澈、水边植物茂盛,富有大自然情趣的水环境。河道功能已经不仅仅是“泻洪、排涝、蓄水、引清、航运”,而且还要包括“景观、旅游、生态、与周边环境呼应”等等,才能符合生态环境的再造和人们的审美情趣,保护青山绿水,给子孙后代留下良好的生存天地。
2 混凝土砌块类挡墙应用分析
随着社会的发展,人们对河道护坡和挡墙形式的研究不断加强,涌现出各种类型的混凝土砌块类挡墙。
目前应用较多的混凝土砌块类挡墙主要有以下几类:空心砖挡墙、箱体砖挡墙、实体变形砖挡墙和生态绿化砌砖挡墙。
2.1 空心砖挡墙
空心砖挡墙是在实心砖的基础上添加了一些新的设计元素,一个设计要点是将砖设计成多孔砖,另一个要点就是在砖的底面后沿上增加了一条突起边。由于这样的设计,使得砌砖有了新的特点:从实心砖到多孔砖,使得材料的利用率提高,同样体积,重量减轻,便于运输,同时,砌砖的通透性更好,更符合墙体的生态要求;在砌砖后边沿增加了突起边,挡墙的稳定性增加,墙体的高度也随之增加。
但是空心砖挡墙的砌砖之间没有锁嵌,头大尾小,砌砖容易产生向前滑移,挡墙的稳定性极差,容易倒塌。
2.2 箱体砖挡墙
箱体砖的外形结构是长方体混凝土,在长方体箱体外框内再填入无砂混凝土骨料,骨料粒径一般在15~30mm之间,强度可达到5~8MPa。
根据箱体砖挡墙在实际工程中的应用显示,箱体无砂混凝土砌砖被用在水下,效果并不理想,由于箱体的无砂混凝土直接面对水面,在水流冲击和腐蚀之下,骨料容易脱落,脱落后,箱体即成为空洞,导致水土流失,稳定性极差,护坡难以保护。
根据河道挡墙的设计要求,坡度很陡,一般在9°~11°,覆盖在混凝土表面上的薄薄客土层很容易被雨水冲掉或自然脱落,目前无砂混凝土绿化技术一般只适用于缓边坡,在陡坡项目中应用很少,混凝土的碱性也不适合绿化的长期生长。
箱式无砂混凝土砌砖在上下层堆放中,前后方向没有固定装置,箱体内的无砂石子自身都没有约束,没有阻挡,更难起到挡墙护坡效果。
2.3 实体变形砖挡墙
实体变型砖是将普通砌砖进行变型,达到挡墙堆砌功能。
实体变型砖挡墙在实际堆砌中,为了达到透水,节省材料,施工中,将砌砖之间留有一段空隙,这样虽然产生了空间效果,但却起不到挡土作用,很容易造成水土流失。该挡墙不适合水位落差大、渗流流速快或砂性填土,也不适应中、大型河道,对于流速较快的河流,容易造成水土流失,对挡墙背土的处理要求很高。
2.4 生态绿化砌砖挡墙
生态绿化砌砖采用了专有技术,将生态绿化融入到砌砖之中,绿化覆盖率高,景观效果好,且花草容易养护,容易生长,非常适用于城市周边河道环境治理。突破了传统挡墙砖的缺陷,很好地解决了砌砖的强度、绿化、稳固、透水之间的矛盾,实现了挡墙的防护与生态绿化的高度统一。
生态绿化砌砖有5个锁嵌点,大大增加了砌砖之间的相互咬合程度,砌砖在前、后、左、右四个方向很难滑移,充分保证护坡的稳定性,挡墙高度在2m以下,无需任何措施,就可以做到挡墙的稳定,其稳定性远远大于其他砌砖。
(1)施工效率:方便快捷,将砌砖一层层码上去,无需用水泥砂浆砌筑和锚栓,3~4个工人每能施工40~60m2 的挡墙。
(2)基础简单:地基占地少,开挖量比其他形式的挡墙少,正常情况下只要保证地基土有足够的密实度并设置≥150mm 的夯实好的级配碎石或素混凝土垫层即可,软土地基、高大挡墙尤显突出优势。
(3)排水效果:三维通透,迅速排水,反渗效果明显,把墙背的剩余水压力降低为零,提高抗灾能力,不设排水孔。
(4)稳定性能:生态绿化砌砖独特的锁嵌设计,使得砌砖之间相互咬合,相互制约,前后左右没有滑移;生态绿化砌砖重心偏后,双体设计,具有重力式挡墙的特性,通过砌砖锁嵌凸块与土工格栅连接,大大提高了承担水平推力的能力,进一步增加了挡墙的稳定性能。
(5)生态效果:生态绿化挡墙是道会“呼吸”的墙,透水、透气结构有利于氧气传入水中,增加溶解氧,帮助水生物和鱼类的生长,进一步促进水体自净,改善河道水质。坡面形成了多生物生长带、为水生动物和两栖类动物提供了栖息、繁衍和避难的场所。根、茎上附着的微生物有利于水体自净;建立起阳光、水、植物、生物、土体、护岸之间的生态系统。同时由于减少了石材开采,有利于环境保护,有利于生态平衡。
(6)景观效果:生态绿化砌砖彻底改变了传统砌砖单一防护功能,将花盆绿化、美化、净化功能融入到砌砖之中,绿色植物爬满整个墙体,形成花园式挡墙。植物根、茎还有利于固土固墙。让河道、堤岸、边坡、围墙、道路充满田园般的自然美,让现代人回归自然,亲近自然,并且为人们休憩、娱乐提供了良好的场所,提升了整个城市的品味。
(7)质量标准:标准化产品,提高工程质量,不易受施工因素影响;减少气候、人为随意性等因素影响,方便拆卸移建,可重复使用,有利于抢建抢修和临时修建。
(8)综合造价:性价比优势突出,挡墙越高、地基越差,节约投资越多。大大节约石材资源,减少石材开采4/5,生态绿化挡墙体积小,材料用量少,运费少;基础处理量小,不需要水泥砂浆和表面处理,施工快捷,大大缩短工期,减少施工成本。对比综合成本,节约幅度在15%~30%左右。
3 结束语
人与自然和谐统一,工程建设与生态保护相结合,是现代社会发展的基本理念和现实要求。从近期的工程实例可以看出,随着经济、社会的发展,传统的护坡形式已逐步被淘汰,砌块类挡墙的应用越来越多。生态绿化砌砖挡墙在稳定性能、排水效果、施工效率、生态效果、景观效果等方面都较其他砌块类挡墙有着显著的优势。