無砂混凝土在河道生態(tài)整治工程中的應(yīng)用

無砂混凝土在河道生態(tài)整治工程中的應(yīng)用

0人類活動(dòng)對(duì)自然水系的干擾傳統(tǒng)的節(jié)水節(jié)水工程主要集中在防洪安全、生產(chǎn)和生活用水的保護(hù)上。建國(guó)以來,我國(guó)的水利建設(shè)事業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,在防洪、灌溉、供水、發(fā)電等各方面取得了驚人的成績(jī)。但與此同時(shí),人們發(fā)現(xiàn),人類活動(dòng)對(duì)自然水系的干擾嚴(yán)重:水系污染、江河斷流、生態(tài)環(huán)境惡化等等。有識(shí)之士開始對(duì)傳統(tǒng)水利工程的單一功能進(jìn)行反思,對(duì)傳統(tǒng)的河道治理模式進(jìn)行批判1技術(shù)描述1.1護(hù)腳結(jié)構(gòu)型式根據(jù)水位變化情況,河岸一般可劃分為三個(gè)區(qū)域,即死水區(qū)、水位變動(dòng)區(qū)和無水區(qū)。在進(jìn)行生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域的水動(dòng)力學(xué)特征選擇相應(yīng)的護(hù)岸形式。通常只對(duì)死水區(qū)、水位變動(dòng)區(qū)考慮采用必要的工程措施,而河岸上部無水區(qū)一般可考慮植物護(hù)坡。死水區(qū)常年浸泡在水下,護(hù)腳結(jié)構(gòu)型式可根據(jù)地質(zhì)地形條件具體選擇,應(yīng)能適應(yīng)一定的變形,同時(shí)從生態(tài)方面考慮,還應(yīng)充分照顧到水生動(dòng)物的生存要求。對(duì)于軟土地區(qū)河道整治工程,可選用施工方便的沉管護(hù)腳;沉管內(nèi)可以填土種植水生植物以改善河道生態(tài)景觀。水位變動(dòng)區(qū)自然土坡容易受水流沖刷,通船河段還受船行波沖刷,造成水土流失及岸坡崩塌,需要采用護(hù)坡工程措施?，F(xiàn)澆無砂混凝土護(hù)坡技術(shù)(預(yù)留孔洞)是生態(tài)性比較好、投資比較節(jié)省同時(shí)又能滿足傳統(tǒng)防護(hù)功能的設(shè)計(jì)方案1.2護(hù)腳沉管與無砂混凝土管的對(duì)接圖1是某工程沉管護(hù)腳結(jié)合現(xiàn)澆無砂混凝土護(hù)坡設(shè)計(jì)斷面圖。當(dāng)岸坡土為黏性土?xí)r,無砂混凝土護(hù)坡與被保護(hù)的岸坡土之間無需設(shè)置反濾;當(dāng)岸坡土為砂性土?xí)r,護(hù)坡與被保護(hù)的岸坡土之間建議設(shè)置土工布反濾。圖2為沉管護(hù)腳結(jié)合現(xiàn)澆無砂混凝土護(hù)坡俯視圖。護(hù)腳沉管采用強(qiáng)度等級(jí)不小于C30的預(yù)制鋼筋混凝土管,管徑及長(zhǎng)度可根據(jù)工程實(shí)際需要確定,一般可采用市場(chǎng)上常用的內(nèi)徑80cm、外徑94cm、長(zhǎng)2m的預(yù)制鋼筋混凝土管。可根據(jù)被保護(hù)土的抗沖性及水流流態(tài)確定是否需要在沉管接縫處進(jìn)行反濾處理?，F(xiàn)澆無砂混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)可根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象具體確定,無砂混凝土的孔隙率越大強(qiáng)度越低,具體配合比一般根據(jù)工程實(shí)驗(yàn)確定。按一般工程經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)澆無砂混凝土厚度一般可取15~20cm,無砂混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工參考配合比:粒徑為20~40mm的花崗巖碎石(干燥狀態(tài)):1620kg/m1.3護(hù)腳、護(hù)坡和護(hù)坡如圖3所示,沉管護(hù)腳可以水下施工,利用低水位直接利用挖掘機(jī)(勾機(jī))把預(yù)制鋼筋混凝土管鉛直壓入岸坡下部成為護(hù)腳,施工質(zhì)量容易控制,施工方便。在沉管護(hù)腳施工完畢后進(jìn)行整坡,接著現(xiàn)澆無砂混凝土,再在無砂混凝土表面鋪一層厚約5cm的種植土種草護(hù)坡。為了避免大面積無砂混凝土護(hù)坡因強(qiáng)度較低出現(xiàn)折斷破壞,可預(yù)先澆注好普通混凝土框格,再在框格內(nèi)澆筑無砂混凝土?，F(xiàn)澆無砂混凝土的主要施工過程如圖4所示。2該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)2.1施工簡(jiǎn)單由前面施工過程介紹可知,沉管護(hù)腳結(jié)合現(xiàn)澆無砂混凝土護(hù)坡,施工簡(jiǎn)單方便,施工質(zhì)量一目了然。2.2該項(xiàng)目的成本很低根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn),一般情況下生態(tài)護(hù)岸造價(jià)比傳統(tǒng)圬工護(hù)岸造價(jià)低,如赤崗涌整治二期工程生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)的造價(jià)比傳統(tǒng)護(hù)岸方案造價(jià)的1/3還低2.3無砂混凝土的生長(zhǎng)護(hù)岸工程生態(tài)性的表現(xiàn)不應(yīng)僅是能長(zhǎng)草,還應(yīng)充分考慮到動(dòng)物的生存環(huán)境特別是兩棲類動(dòng)物的生存繁殖。護(hù)腳沉管內(nèi)可填土種植水生植物,沉管內(nèi)及沉管間的空隙可為水生動(dòng)物提供生存空間。無砂混凝土的大孔隙充填土后適合植物生長(zhǎng);人工預(yù)留的較大孔洞適合作為螃蜞等兩棲類小動(dòng)物的巢穴。2.4沉管護(hù)腳入土深度沉管護(hù)腳具有好的抗沖刷能力,而且可以根據(jù)估算的沖刷深度進(jìn)行埋深設(shè)計(jì),保證護(hù)腳結(jié)構(gòu)的抗沖安全性。沉管護(hù)腳通常設(shè)計(jì)入土深度在1/2管長(zhǎng)以上,在沒有發(fā)生較大沖刷情況下,沉管護(hù)腳的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好,護(hù)坡結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)破壞,此時(shí)決定護(hù)岸結(jié)構(gòu)安全的是岸坡的整體穩(wěn)定。研究表明,天然狀態(tài)下的淺草護(hù)坡抗沖流速為1m/s,而無砂混凝土護(hù)坡的抗沖流速可達(dá)4m/s3項(xiàng)目實(shí)例3.1護(hù)腳和護(hù)土磚的比較本工程是首個(gè)采用沉管護(hù)腳結(jié)合現(xiàn)澆無砂混凝土護(hù)坡技術(shù)的河道整治工程,工程具體設(shè)計(jì)見文獻(xiàn)沉管和拋石護(hù)腳比較:兩者均具有適應(yīng)一定變形、生態(tài)性較好、投資較省的優(yōu)點(diǎn),其中沉管護(hù)腳的造價(jià)較拋石護(hù)腳稍貴,但沉管護(hù)腳具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)護(hù)腳穩(wěn)定性好。根據(jù)完工15a的觀察,沉管護(hù)腳沒有產(chǎn)生明顯變位,而拋石護(hù)腳則在完工1a就發(fā)生一處塌腳。(2)沉管施工質(zhì)量容易控制。而散拋石護(hù)腳施工質(zhì)量較難控制,容易出現(xiàn)少挖少拋的情況。(3)低水位時(shí)沉管護(hù)腳的視覺效果明顯好于散拋石護(hù)腳,如圖5所示。護(hù)土磚和無砂混凝土比較:護(hù)土磚強(qiáng)度優(yōu)于無砂混凝土,但造價(jià)略高于無砂混凝土;在工程早期和冬季護(hù)坡植被枯萎時(shí),無砂混凝土護(hù)坡因面粗糙容易留住回淤泥土而更為自然,近于自然土坡,植物更容易生長(zhǎng),生態(tài)性更好。3.2三西涌改建工程三西涌整治工程也采用沉管護(hù)腳結(jié)合現(xiàn)澆無砂混凝土護(hù)坡技術(shù),具體設(shè)計(jì)見文獻(xiàn)3.3護(hù)腳結(jié)構(gòu)及生長(zhǎng)情況分析蕉門河是廣州南沙新城區(qū)的中軸線。在蕉門河中心休閑區(qū)設(shè)計(jì)有游艇碼頭,考慮到該段河寬較窄,為了避免船行波對(duì)河岸的沖刷破壞,同時(shí)又考慮生態(tài)景觀的要求,設(shè)計(jì)在水位變動(dòng)區(qū)采用現(xiàn)澆無砂混凝土護(hù)坡,而護(hù)腳結(jié)構(gòu)則根據(jù)地質(zhì)條件分別采用沉管護(hù)腳或空心混凝土塊護(hù)腳(土層存在塊石障礙無法采用沉管護(hù)腳時(shí))。護(hù)岸工程于2003年底施工完畢,不再在無砂混凝土表面敷土和人工播種,以觀察在此種情況下無砂混凝土的植物生長(zhǎng)情況。如圖7所示,在無砂混凝土澆筑后的早期,由于沒有上覆土,植被生長(zhǎng)情況不理想,但隨著時(shí)間的推移,土壤在無砂混凝土上自然淤積,隨風(fēng)飄落的種子生長(zhǎng)的植物越來越多,同時(shí)臨近的植被也開始逐漸往無砂混凝土坡面蔓長(zhǎng),幾年后整個(gè)坡面都自然長(zhǎng)滿植被。4護(hù)岸分區(qū)設(shè)計(jì)原則通常認(rèn)為水泥等膠凝材料水化時(shí)會(huì)產(chǎn)生Ca(OH)河道的生態(tài)護(hù)岸建設(shè)是河道生態(tài)治理的一個(gè)重要內(nèi)容,在進(jìn)行生態(tài)護(hù)岸建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮到生物多樣性的要求,同時(shí)應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域水位變化情況進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)。對(duì)于軟土地區(qū)的河道生態(tài)整治工程,沉管護(hù)腳工藝簡(jiǎn)單,施工質(zhì)量容易控制;沉管內(nèi)可填土種水生植物,沉