蜂巢挡墙在城市河道中的应用
摘要:在注重人与 自然 和谐相处的今天,河道生态 问题 倍受关注,河道整治中采用生态护坡或挡墙型式是恢复河道生态的基础,本文在结合宁波市化学 工业 园区河道整治, 分析 了传统河道护坡型式对环境和生态的负面 影响 后,介绍了国内外 目前 常用的几种生态护坡型式及其优缺点,分别对坡岸、直岸和综合型河岸的几种生态护坡方案进行了介绍和分析。
关键词:生态型河道 蜂巢挡墙 护坡型式
1、工程概况
宁波化工区位于宁波平原的东北部,杭州湾南岸出海口,地处镇海区与慈溪市的交界。工程东濒灰鳖洋,南依澥浦大河,西靠镇海路进塘和炼化公司塘,北接慈溪市龙山围涂工程。本次河道方案设计结合道路布置,延伸原设计园区中央大道河道和岚山路河道至龙山东直堤,同时将原设计东西向河道拓宽至20,和园区中央大道河道拓宽至15。满足区内河网率不小于6%的要求,使区域河网率达到6.7%,增强了区内雨洪调蓄能力。本工程的地基土为新近淤积的淤泥及淤泥质粉质粘土,特别是I0、I1淤泥及淤泥质粉质粘土,分布广,厚度大,含水率高,孔隙比大,土的物理力学性质差,强度低,属高压缩性土层,在筑堤过程中易产生不均匀沉降及发生滑动破坏,须进行地基处理。
I0淤泥,黄灰色,过饱和,流动状,夹较多的有机质、贝壳碎屑。具滑腻感,极为松软,性质极差,全区分布。层厚0.50~1.20 ,平均厚度为0.85,顶板高程为0.30~1.50 。
I1淤泥质粉质粘土,黄灰色,饱和,流塑—流动状,夹有机质、贝壳碎屑。全区分布。层厚0.60~3.70 ,平均厚度为2.08 (除JK21),顶板高程为-0.70~0.70 。
I2粉质粘土,黄灰色,饱和,软塑状,含少量有机质,土质较均匀,局部夹少量粉土薄层,层厚0.30~3.00 ,平均厚度为1.56,顶板高程0.40—-3.30 ,呈透镜体状分布,仅局部分布于I、II号海堤。
II 粘质粉土,褐灰色,湿,中密状,局部为砂质粉土(ZK7~ZK9),横堤除在II号海堤中的JK5、JK6两孔缺失外,大部分堤基均有分布。层厚2.20~5.80 ,平均厚度为3.98 ,顶板高程-1.60~-4.70 。
2、蜂巢格网技术简介
常见的堤防防护结构有砼、砌石护坡、挡墙等多种形式。对增强堤防的整体稳定、防洪抗灾起到了重要的作用。
但刚性或者半刚性的结构特点是:易因种种不可抗拒的外作用而出现隐患;同时影响了水质,水生态环境。
为此我们探索一种既可保护河岸、加固堤防又可改善和维持水生态环境的生态形防护工程--蜂巢格网防护工程。
①钢丝 :
抗拉强度≥ 380Pa
伸长率 ≥ 12%
锌含量 ≥ 250g/2
②涂塑 :
抗拉强度≥ 25Pa
伸长率 ≥ 180%
30%盐酸浸泡10天,无异样。
3、主要功能及 应用 范围:
广泛的应用于水利、公路、铁路、山体滑坡的治理、泥石流的防治、落石防护等。同时兼顾保护和恢复自然生态环境的功能。
①.亲水性 :
结构填充料间的空隙为水与土之间交换创造了条件。
②.保护水生态环境 :
通过人工植被或自然生长,实现优化、美化环境,保持原有的水边生态环境。
③.稳定性、整体性好 :
单元结构之间紧密连接,成为一个整体的柔性结构。单元结构连接说明如下:
a、螺旋连接线为与网箱相同材质的覆树脂膜钢丝。
b、单元网箱间隔网与网身成90°相交,间隔网与网身的四处交角各双股绑扎一道,交接处采用连结线一孔绕一圈呈螺旋状穿孔绞绕连接。
、相临单元网箱采用四角先加装扣件(3不锈钢扣件)后,相临框线采用连结线每隔25绑扎一道,双股并绞紧。
d、上下单元网箱相临框线每隔25绑扎一道,双股并绞紧。
e、网箱单元相临面之间每平方米绑扎两道,双股并绞紧。
f、1米高档墙型式裸露部位的网箱,每上下、左右1/3处设置拉筋线(即每平方米4处),呈八字形向内拉紧固定。
④.透水性好 :
填充料系松散体,利于墙后填土内孔隙水的排出,有效的降低墙后的地下水位。填充石料(碎石或卵石)的粒径必须符合设计要求,蜂巢格网网箱应控制在8~25公分,占80%以上,其余以良好级配或碎石填满空隙;蜂巢格网护垫应控制在5~10公分,占90%以上,其余以设计要求。
⑤.耐久性好,使用寿命长 :材料的热镀锌及包塑防腐处理使其使用年限长。
⑥.抗震性能好 :箱笼为柔性结构,地震发生时结构内的松散填充料会自身调节适应变形,整个结构不会被毁坏。
⑦.蜂巢格网结构的可变更性强 :在已有的结构上可自由的延伸或者在基础许可的条件下继续的加高。
⑧.抗冲刷能力强 :高速水流下,箱笼内的松散填充料即使有小的位移,也不会被水流带走,而是经过自身的调节达到新的平衡。同时单元结构之间的连接力也能使其更加的牢固。具有独特的抗风浪袭击能力,蜂巢格网箱笼内填充料的空隙可以粉碎浪花,减小浪压力,当浪退下时可以破坏真空吸力,加上结构本身进行的微调,可确保工程的安全、稳定。
⑨.造价 经济 :通常情况下造价低于混凝土结构,低于或接近浆砌石结构。
⑩.施工方便、迅速 :
施工的强度大大的减弱,受气候的影响很小,机械化施工提高了工作的效率,节约了时间。
表1 蜂巢格网结构与不同结构特性对比表
结 构 | 生 态 效 应 | 透水性 | 柔韧性 | 抗冲刷 | 稳定性 | 抗 拉 | 施 工 | 造 价 |
浆砌石 | 差 | 差 | 差 | 一般 | 一般 | 差 | 一般 | 一般 |
干砌石 | 一般 | 一般 | 差 | 差 | 差 | 最差 | 方便 | 低 |
混凝土 | 差 | 最差 | 最差 | 好 | 一般 | 一般 | 复杂 | 高 |
蜂巢格网结构 | 好 | 好 | 好 | 一般 | 好 | 好 | 简单 | 一般 |
化工区河道主要由北海河、海天河、岚鹄河和护塘河组成,护塘河作为主要汇流河道,出口接强排泵站,作为区域内集景观、汇排水的重要河道,在发生设计洪水的条件下,其局部流速较大, 而沿河控制性土层主要为淤泥或淤泥质粘土,抗冲流速较低,所以我们选择了一种金属蜂巢网垫作为护坡或挡墙。此种材料可以保证河流水体与边坡土体中地下水之间正常交换,利于水生动植物的生长,并满足河道洪水期抗冲的需要。这种材料不仅有利于水草、鱼类等的生长栖息,而且适应地基变形、施工简单、相对廉价。
⑴蜂巢挡墙断面形式:
化工区河道蜂巢挡墙结构如下,蜂巢挡墙底层宽3.0,高1.0;第二层挡墙宽2.0,高1.0;第三层挡墙宽1.0,高1.0,顶层宽0.6,高0.5;对称叠放,河道正常水位为1.67,挡墙顶高程为1.80,上部接缓坡与道路相连,沿河绿化,建立生态走廊,提高连绵区环境质量。在两岸比较适合种植岸上林、岸上草及水边林,如水杨等。本方案最大特点就是能够在软弱地基上可不进行地基处理,背坡可直接回填原土,不必象其他处理方案,墙背必须回填一部分塘渣,以减少主动土压力,同时可很好地适应地基的不均匀沉降。蜂巢格网网材的结构尺寸如下表:
结构型式 | 几 何 参 数 | ||
长(米) | 宽(米) | 高(米) | |
生态格网挡墙 | 1~4 | 1~2 | 0.50 |
1.00 | |||
生态格网护垫 | 2~6 | 1~2 | 0.17 |
0.20 | |||
0.25 | |||
0.30 |
备注:因工程设计需要,以上定型尺寸可适当调整。
我们在化工区护塘河连接段280河道对浆砌石挡墙方案和格宾挡墙方案进行 经济 上比较,结果如表2和表3。
表2 采用浆砌块石方案造价
序号 | 项目名称 | 单位 | 单价 | 断面工程量 | 合价 |
1 | 20砼压顶 | 3 | 405.39 | 43.17 | 17500 |
2 | 土方开挖 | 3 | 15.58 | 24549.10 | 382576 |
3 | 土方填筑 | 3 | 6.59 | 9121.94 | 60090 |
4 | 浆砌块石 | 3 | 208.85 | 4790.15 | 1000417 |
5 | 30砼保护层 | 3 | 405.39 | 564.96 | 229030 |
6 | 松木桩 | 根 | 150.00 | 1255.00 | 188250 |
小计 | 元 | 1877863 |
表3 采用格宾挡墙断面方案造价
序号 | 项目名称 | 单位 | 单价 | 数量 | 合价 |
1 | 土方开挖 | 3 | 15.58 | 23893.49 | 372359 |
2 | 土方填筑 | 3 | 6.59 | 8768.50 | 57762 |
3 | 蜂巢挡墙 | 3 | 235.00 | 4748.48 | 1115893 |
小计 | 元 | 1546014 | |||
小计 | 元 |
从表2和表3可以看出,格宾挡墙方案较浆砌石方案造价为低,造价主要节约在基础处理和砼底板上。
⑵蜂巢护垫断面形式:
蜂巢护垫结构主要用于 自然 固坡,天然土坡往往在蓄水后容易发生塌坡现象,而采用干砌石护坡结构,由于土质较差,很难得到满意的护坡效果,且很容易失稳。因此本次在化工区护塘河海堤侧,直接采用蜂巢护垫进行保护,确保河岸的稳定。
4. 结语
目前 ,全省各地正在蓬勃掀起清水河道建设,宁波市正在抓紧实施千里清水河道,为使河道不再渠化,采用自然柔性材料,确保水土交融,恢复河道的生物多样化,使得人们在闲暇时光能尽可能的接近大自然,因此恢复城市河道的生态功能是十分必要的。格宾挡墙和护垫结构由于其有着众多的适合河道恢复生态的特性,又有着良好的结构稳定性和透水性,能适应各种地基基础,在欧美国家得到了广泛的 应用 。因此恢复河道生态,重视河道的生物多样性,在河道综合治理中实现生态护坡,使得水土得到交换,逐步恢复河道原有的自然净化能力,采用生态挡墙结构是恢复生态的第一步,本文在国内外生态护坡最新 研究 成果的基础上,根据宁波市河道的具体特点,对坡岸、直岸和综合型河岸的护坡新形式进行了初步尝试,得到了建设单位和镇海区政府的充分肯定,为我市生态清水河道建设新增一种全新的护坡结构形式。