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装配式生态框护岸在农村河道整治工程中的应用

2025-03-02 109 上传者：管理员

摘要：结合合浦县水系连通及农村水系综合整治试点工程实例，介绍装配式生态框护岸技术在河道整治工程中的施工工艺和质量要求。装配式生态框护岸技术实现了挡土与生态的有机结合，提高施工效率，取得良好经济与生态效益，促进了农村河道的生态保护作用。

关键词：
合浦县
河道整治
生态护岸
绿色发展理念
装配式生态框
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近年来,“绿水青山就是金山银山”绿色发展理念得到全面贯彻落实,广西扎实推进中小河流生态治理与乡村振兴有效衔接,促进人与自然和谐共生､秀美山水与美好生活有机融合,强化中小河流治理生态技术运用,因河施策,进一步提升广西中小河流生态治理水平,扭转部分中小河流过度治理现象,持续增进民生福祉｡在农村河道治理中应用预制镂空形装配式生态框护岸,实现挡土和生态两种功能,不仅能通水且护岸保土壤,还能提供鱼虾繁衍生息的环境,改善河道的水质,对农村水系综合治理河段起到生态保护的作用,并且施工便捷,有效减少人工成本,缩短工期,效益明显｡

1、河道传统护岸存在的问题

传统的河道整治项目护岸工程通常采用现浇混凝土､浆砌块石和石笼等护岸形式,以水泥､沥青､混凝土等硬性材料为主要建材,在结构形式上分为直立式､斜坡式或斜坡式与直立式组合的混合型式｡传统的护岸形式既改变了原河道边界自然状况,损坏了自然生态,又隔断了原河道水体与土体的紧密联系,弱化了生态系统的能量流通作用,对整个河流生态系统会造成不利影响｡

2、生态框护岸设计

北海市合浦县水系连通及农村水系综合整治试点工程综合治理周江21.5km,七里江18.8km,清水江13.8km,合计54.1km｡主要治理措施包括水系连通､河道清障､清淤疏浚､岸坡整治､水源涵养与水土保持､河湖管护6个方面的内容[1]｡其中选择周江为建设生态护岸试点,采用预制镂空形装配式生态框护岸施工3.6km｡

2.1工艺设计

生态框预制模具整体尺寸为2.00m×1.00m×0.52m,模具内浇筑钢筋混凝土,拆模后即得到预制好的生态框,生态框在混凝土基础上从第一层开始阶梯型逐层安装,同一层相邻生态框之间及上下层生态框间采用防腐螺栓连接定位｡整个生态框护坡高度为3~5层,生态框内回填块石料,生态框背回填集配碎石及回填土｡生态框阶梯护坡柔性的安装方式,有一定的可移动空间,可抵消后方土体的侧压力;内部填充的石块可提高护坡抗水平剪切力的能力,河段边坡稳定安全系数满足规范要求｡生态框阶梯式结构图见图1｡

图1生态框阶梯式结构图

2.2生态框护岸稳定计算

2.2.1计算断面

选用设计边坡中坡度较陡､边坡较高的断面进行边坡稳定计算,计算断面如图2所示｡

图2周江防护段边坡稳定计算简图

2.2.2计算工况

(1)完建工况:无水｡

(2)正常运行工况:常水位5.610m｡

(3)设计洪水工况:设计洪水位(P=20%)8.240m｡

(4)水位骤降工况:设计洪水位8.240m骤降至常水位5.610m｡

(5)施工工况:无水,考虑施工荷载｡

2.2.3计算结果

采用简化毕肖普法对边坡进行稳定分析,按有效应力法进行计算｡计算结果见表1,边坡稳定安全系数在正常运用及非常运用条件下均满足规范要求｡

表1护坡稳定计算成果表

3、护岸施工

3.1基础施工

用机械粗挖基坑后,再人工挖掉预留保护层｡按照设计走向和断面尺寸进行定位放线,再把边坡开挖到设计高程｡河道清淤､拓宽开挖完成后,进行混凝土生态框式基础施工,基础结构为100mm厚碎石垫层上加1m厚C20混凝土｡机械开挖至设计高程30cm以上时,现场测量人员测量放线,确定基础施工范围并洒上白灰线,对基础施工范围内土质不合格的淤泥､塑性土进行换填处理,保证土基础满足承载力要求,然后进行人工清理整平,将基础施工范围人工开挖至设计高程并清理浮土,经验收合格后人机配合进行碎石垫层铺设｡

浇筑混凝土时,分层浇筑,层厚30~40cm,使用插入式振捣器,沿横断面连续振捣密实｡振捣应轻插慢提,并辅以人工补料,应随时检查振实效果､模板､拉杆､传力杆和伸缩缝的移位､变形､松动､漏浆等情况,并及时纠正｡浇筑完成后派人进行养护｡

3.2生态框台背土方回填及坡面修整

由于混凝土生态框2m内不得采用大型机械回填碾压,为加快施工进度,生态框台背土方回填安排在生态框吊装前且混凝土基础强度达到设计值并经监理工程师检验混凝土外观质量合格后实施,填筑施工参数由现场试验确定,使用原开挖料砂性土回填,纵向从单端用反铲挖机摊铺土方的方式向对侧逐节摊铺,摊铺厚度控制在每层30~35cm,并用机械压实,机械不能压实的区域采用人工夯机进行夯实,确保满足设计回填砂土相对密度0.6｡土方回填完成后使用反铲挖掘机人工配合的方式进行坡面修整,控制坡面坡度1∶1,预留生态框及300mm碎石垫层位置,满足生态框施工的要求｡

3.3预制生态框吊装

现场施工时,采用反铲挖机吊装､平板拖车转运混凝土生态框至设计位置;第一层混凝土生态框摆放在混凝土基础上,采用人工微调的方式将混凝土生态框与混凝土基础紧密嵌和｡安装好第一块后,测量人员跟踪测量,检测混凝土生态框位置,然后沿混凝土生态框顶部挂线,按上述方法摆放下一块混凝土生态框,保证生态框形成设计要求1∶0.5的坡度要求,摆放完成后视觉效果要保证直线段平直,曲线段顺滑｡

3.4螺栓连接

第一层混凝土生态框和上层混凝土生态框按图纸设计要求将采用M14不锈钢螺栓连接,按上述方法采用铲车或挖掘机吊装转运混凝土生态框至第一层混凝土生态框上方,采用人工微调的方式将两块混凝土生态框上下预留孔洞对准,保证M14不锈钢螺栓穿入;混凝土生态框摆放到位后,人工使用M14不锈钢螺栓连接,螺栓连接应使用专门工具,保证螺栓加紧到位且不滑丝,螺帽位置橡胶垫圈必须全部安放;派专人指导监督劳务人员安装螺栓,保证螺栓连接无遗漏,橡胶垫圈无遗漏｡

检验安装完成的混凝土生态框形成网状整体后才能继续上一层混凝土生态框施工,上层混凝土生态框按上述方法施工直至设计要求层数｡

3.5框内填充石料

混凝土生态框安装完成螺栓加固后方可进行框内填充石料施工｡生态框内填充石料采用人工筛选的100~300mm石料,使用反铲挖机将石料从生态框顶部填充进镂空处,通过人工配合平整框内石料,保证填充紧密无大空隙｡同时将机械填充过程中洒落在混凝土生态框上的块石放入生态框中,随时填充随时清理,保证填充完成后混凝土生态框洁净美观｡填充块石料完成后进行上一层混凝土生态框安装,安装完成后按上述方法填充上层混凝土生态框块石,直至设计要求层数｡

3.6铺设土工布

在混凝土生态框填充碎石完成后,按设计要求在台背部分铺设土工布,土工布规格350g/m2,同时还应满足如下要求:

(1)混凝土生态框安装完成填充块石料后,报监理工程师检查验收后,在其台背位置铺设一层土工布｡

(2)铺设土工布材料时,每幅纵向搭接长度应符合设计要求,绑扎要压紧,使其和混凝土生态框台背紧密贴合无空隙,土工布采用人工铺筑,铺筑要求平整､无撕裂现象,铺筑长度同混凝土生态框长度,铺筑宽度均为混凝土生态框台背部分宽度,超宽部分反包上层填土,后用土方压边｡

(3)土工布需搭接时,搭接长度至少为50cm,以保证土工布的整体性｡

土工布铺设完成后,用铁丝或U形帽钉锚固土工布,并保持一定的松紧性,避免人为损坏,有损坏部分需重新铺设土工布补全损坏部分｡

3.7集配碎石垫层回填

土工布铺设完成后进行级配碎石填筑,混凝土生态框2m内不得采用大型机械回填碾压;摊铺分层厚度控制在20~25cm;禁止将石料中含有的尖锐硬石直接接触到土工布上,检验人员随时清理,避免土工布受到破坏;石料摊铺完成初步平整后,采用人工夯实机夯实,用人工夯实机作业时,打夯要按一定方向进行,一夯压半夯,夯夯相接,行行相连,两边纵横交错,分层夯实｡

完成以上工序后,按照上述方法循环施工堆叠至5层,完成最上层混凝土生态框后,经监理工程师检验合格后进入下一步工序｡

4、工程效益

本工法的预制生态框相比传统的同体积混凝土挡墙护岸节省混凝土材料费用,也节省了浇筑混凝土装模板等模板安装费用｡装配式生态框护岸相比安装速度快､效率高､生态环保､低能耗､施工过程中减少振动,互相间没有挠动,可以多个工作面同时施工｡以周江3.6km生态护岸为例计算,混凝土挡墙护岸施工时间为72d,预制镂空形装配式生态框护岸施工时间为36d,节约施工工期36d,平均1000m节省工期10d;此外,在质量保证的前提下预制装配式生态框护岸节约施工成本36.72万元｡经济效益分析对比见表2｡

表2经济效益分析对比表

5、结语

装配式生态框护岸预制安装便捷高效,多工作面开工,缩短工期明显,提升经济效益,生态环境友好,能有效地改善传统型护坡对河流环境及生态所带来的负面效果,对护岸起到很好的保护效果,防止护岸塌方及泥土流失,耐久性能满足设计要求,而且生态框施工不仅能达到景观效果,还能让鱼虾栖息产卵,实现人与自然和谐共生,成为群众休闲好场所,符合农村河道生态发展的方向,有利于增加群众的获得感和幸福感,有较好的推广前景｡

参考文献:

[1]广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司.广西北海市合浦县水系连通及农村水系综合整治试点工作(水利工程)初步设计报告[R].南宁:广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司,2020.

文章来源:何平.装配式生态框护岸在农村河道整治工程中的应用[J].广西水利水电,2025,(01):47-49+62.