清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程护岸挡墙比选研究.pdf

122云南水力发电YUNNAN WATER POWER第 40 卷第 3 期 *收稿日期：2023-06-12 作者简介：董志鹏（1991-），男，广东阳山人，工程师，主要从事水利工程建设管理工作。清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程护岸挡墙比选研究董志鹏（清远市清新区城区防汛工程管理所，广东清远511500）摘要：针对清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程的护岸挡墙设计进行了比选研究。通过综合考虑抗冲刷性能、经济性和生态效果等因素，比较了 4 种护岸方案：浆砌石挡墙、生态格宾挡墙、生态砌块挡墙、抛块石档墙。最终选定了生态砌块挡墙加草皮护坡方案作为最优设计方案，并进行了具体的设计和施工要点论述。该方案具有较强的抗冲刷性能、较低的综合造价以及良好的生态效果，能够实现工程目标并提升河岸的生态环境和景观效果。关键词：碧道工程；护岸挡墙；挡墙比选；生态环境中国分类号：TV861；U656.31+2 文献标识码：A文章编号：1006-3951(2024)03-0122-04DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.03.031Comparative Study on the Selection of Retaining Walls for the Embankment of Binjiang River Jintan Section Green Route Project in Qingxin DistrictDONG Zhipeng(Qingyuan Qingxin District Urban Flood Control Engineering Management Office,Qingyuan 511500,China)Abstract：This paper conducts a comparative study on the design of retaining walls for the embankment of Binjiang River Jintan Section Green Route Project in Qingxin District,Qingyuan City.By comprehensively considering factors such as erosion resistance,economy,and ecological effects,four revetment schemes were compared:masonry retaining walls,ecological gabion retaining walls,ecological block retaining walls,and throwing stone retaining walls.The ecological block retaining wall and turf slope protection scheme was ultimately selected as the optimal design scheme,and specific design and construction points were discussed.This scheme has strong anti erosion performance,low comprehensive cost,and good ecological effect,which can achieve engineering goals and improve the ecological environment and landscape effect of the riverbank.Keywords：green route project;revetment retaining wall;comparison of retaining wall;ecological environment0引言随着城市化进程的加快和人口的增长，水利工程的建设和改造越来越受到关注。清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程是一项重要的水利工程，为保护河岸的稳定性和安全性，护岸挡墙的设计显得尤为重要。护岸挡墙不仅要具备抵御河流冲刷的能力，还要考虑经济性和生态效果等方面的因素。通过比选研究，找到最适合该工程的护岸挡墙设计方案。选取了浆砌石挡墙、生态格宾挡墙、生态砌块挡墙、抛块石档墙等 4 种方案进行综合比较，从抗冲刷性能、经济性和生态效果等多个角度进行评估和分析。通过比选，最终选定了生态砌块挡墙加草皮护坡方案，该方案具有较强的抗冲刷性能、较低的综合造价以及良好的生态效果1。1研究区域概况清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程位于广东省清远市清新区，是该地区一项重要的水利工程。该区域地理位置优越，毗邻江河，具有独特的自然环境和地理特点。该区域位于清远市清新区境内，地处峡谷地形，地势起伏较大。清新区滨江河浸潭段碧道工程主要涉及河道的护岸挡墙123董志鹏清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程护岸挡墙比选研究设计，旨在加强对河岸的保护和防护，提升河道的安全性和美观性2。在相关环境背景方面，清新区滨江河浸潭段碧道工程所在地气候温和，年降雨量适中，气候条件适宜生态环境建设和保护。该区域拥有丰富的自然资源和生态景观，河流水质清澈，生态环境相对良好。根据规划要求，清新区滨江河浸潭段碧道工程需要进行护岸挡墙设计，以加固和保护河岸，防止水流冲刷和侵蚀。同时，还需考虑工程的经济性和生态效益，力求在保护自然环境的前提下，实现工程可持续发展和综合效益。清新区滨江河浸潭段碧道工程地理位置优越，拥有独特的自然环境和地理特点。相关环境背景和规划要求工程设计兼顾保护河岸、经济性和生态效益，以促进可持续发展和综合效益实现。2护岸挡墙设计需求护岸挡墙在清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程中具有重要的作用和意义。以下是对护岸挡墙设计的需求，包括其作用和重要性，以及功能要求和技术指标。2.1作用和重要性护岸挡墙作为工程中的关键部分，具有以下作用和重要性：抗冲刷和防止河岸侵蚀：护岸挡墙的主要功能是抵御水流的冲刷和侵蚀，保护河岸不被侵蚀和崩塌；维护河道稳定：护岸挡墙的设计和建设有助于维护河道的稳定性，防止水流扩散和淤积，保持河道的通畅和稳定；美化环境和提升景观：通过合理设计的护岸挡墙，可以改善河岸环境，提升景观价值，为居民和游客提供宜人的环境和休闲空间。2.2功能要求和技术指标在设计护岸挡墙时，需要满足以下功能要求和技术指标：抗冲刷能力：护岸挡墙应具备足够的抗冲刷能力，能够抵御水流的冲击和侵蚀，保持河岸的稳定性；结构稳定性：护岸挡墙的结构应具备良好的稳定性，能够承受外部荷载和水压力，并保持长期的稳定性和完整性；耐久性和维护性：护岸挡墙的材料和施工工艺应具备耐久性，能够长期使用并减少维护工作的频率和成本；生态效果：考虑到环境保护和生态修复，护岸挡墙设计应兼顾生态效果，提供适宜的生境条件，促进植被生长和生态系统的恢复；经济性：护岸挡墙的设计和建设应兼顾经济性，合理利用材料和资源，控制工程成本，并在保证功能的前提下实现经济效益。护岸挡墙在清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程中具有关键的作用和重要性。它不仅能够有效地保护河岸免受水流的侵蚀和冲刷，维护河道的稳定性，还能够美化河岸环境，提升景观价值，为周边居民和游客提供宜人的休闲空间。3护岸挡墙方案比选在清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程中，为了满足护岸挡墙的设计需求，综合考虑了浆砌石挡墙、生态格宾挡墙、生态砌块挡墙、抛块石档墙等 4 种护岸方案。下面将介绍各方案的结构特点、优缺点，并进行综合比较分析，考虑抗冲刷性能、经济性和生态效果等因素3。3.1浆砌石挡墙结构特点：浆砌石挡墙以砌筑的方式进行施工，具有抗冲刷能力强、施工工艺成熟、整体性和耐久性较好的特点；优点：抗冲刷能力强，结构稳定性高，施工工艺成熟；缺点：生态效果较差，需要定期检查和维修，维护成本较高。3.2生态格宾挡墙结构特点：生态格宾挡墙是 1 种新型护岸型式，具有抗冲刷能力较强、整体性较好的特点，需要考虑铺设高度、流速和水流腐蚀等因素对稳定性的影响；优点：抗冲刷能力较强，整体性好，具有较高的美观性；缺点：稳定性受到高度和水流因素的影响，需要额外的设计考虑。3.3生态砌块挡墙结构特点：生态砌块挡墙利于生物生长，具有净化及生态护岸的优势，可保证水份交换和调节功能，具有较强的抗冲刷能力；优点：利于生态修复，具有较强的抗冲刷能力和生态效果；缺点：需要干砌块石作为基础，增加施工工作量和成本。3.4抛块石结构特点：抛块石是以就地取材的方式构建124云南水力发电2024 年第 3 期护岸，具有抗冲刷能力一般、维修方便、透水透气等特点，较为原生态；优点：就地取材，施工简单，具有较好的透水透气性能；缺点：抛块石的抗冲刷能力较差，需要定期维护和修复，可能存在稳定性和耐久性的问题。综合考虑抗冲刷性能、经济性和生态效果等因素，可以进行比较分析如下：抗冲刷性能：浆砌石挡墙和生态砌块挡墙具有较强的抗冲刷能力，能够有效地抵御水流的冲击和侵蚀。生态格宾挡墙和抛块石的抗冲刷能力相对较弱；经济性：抛块石由于就地取材，施工简单，成本较低，具有较好的经济性。浆砌石挡墙和生态格宾挡墙的施工工艺和材料费用相对较高，而生态砌块挡墙需要额外的干砌块石作为基础，增加了施工工作量和成本；生态效果：生态砌块挡墙和生态格宾挡墙在生态修复和环境保护方面具有较好的效果，能够促进植被的生长和生态系统的恢复。浆砌石挡墙由于材料的特性，生态效果相对较差。抛块石由于采用原生态的护岸方式，生态效果相对较好4。方案比选情况见表 1。表 1护岸方案比选表护岸类型结构特点经济比较浆砌石挡墙抗冲刷能力强，施工工艺成熟，生态效果差，整体性和耐久性较好，需定期检查和维修C15 混凝土基础，综合价 2 436 元/延米生态格宾挡墙新型护岸型式，抗冲刷能力较强，整体性较好，铺设高度、流速和水流腐蚀等都会影响其稳定性护坡坡顶设混凝土压顶，综合价 2 829 元/延米生态砌块挡墙利于生物生长，具有净化及生态护岸的优势；充分保证河岸与河流水体之间的水份交换和调节功能，具有滞洪、调节水位、生态修复、蓄洪等优点；冲能力较强挡墙基础下层为干砌块石，上部为 C15 混凝土底板，综合价 2 660 元/延米抛块石就地取材，充分利用当地资源，抗冲刷能力一般，维修方便；适应坡面变形；施工简单；透水透气，可自然长草，较为原生态底宽 1.8 m，缝隙内塞碎石及种植土，综合价1 132 元/延米综合比选，结合广东省碧道建设理念，综合考虑护坡材料抗冲性、经济性及生态效果等方面，BL0+875 BL1+000 段，岸高 5 m 左右，但房屋距离河道较近，为充分利用岸线，提供休闲空间，该段选用生态砌块挡墙加草皮护坡的护岸型式。生态砌块挡墙方案具备较强的抗冲刷能力，能够实现生态修复和环境保护的目标，同时在经济性方面也具有一定优势。然而，具体选择最适合的护岸挡墙方案仍需根据具体工程条件、预算限制和生态要求等因素进行综合评估和决策5。4选定方案的设计与施工要点4.1生态砌块挡墙加草皮护坡技术要求在选定生态砌块挡墙加草皮护坡方案后，需要进行具体的设计和构造，以确保其稳定性和功能的实现。以下是设计和施工要点：挡墙高度：根据工程需求，设计挡墙的高度为 3 m，以满足护岸的要求；挡墙砌筑材料：选择特定的挡墙砖进行砌筑，并采用专门的锚固棒连接挡墙砖，以增强挡墙的稳定性和整体性；绿化设计：在挡墙的每个砖内填土种植植物，以实现生态效果和绿化美化的目标。选择适合当地气候和土壤条件的植物，并进行适当的养护和管理；护坡坡比：挡墙上部与缓坡的衔接需要考虑坡比，设计为 1 1.5，以保证坡面的稳定性和平滑度。生态砌块挡墙结构见图 1。图 1生态砌块挡墙结构图4.2护岸挡墙基础的选择和施工方法在挡墙的设计和施工过程中，基础的选择和施工是至关重要的，下面是相关要点：基础选择：挡墙基础需要考虑地基承载力和稳定性。下层基础选用干砌块石，厚度为 0.6 m，宽度为 1.8 m，以提供足够的支撑和稳定性。上部基础采用 C20 混凝土底板，厚度为 0.5 m，宽度为 1 m，以确保挡墙的稳固性和整体性；施工方法：干砌块石基础采用干挖开挖法，将石块逐层堆砌，并采取适125董志鹏清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程护岸挡墙比选研究当的填土和压实措施。混凝土底板采用浇筑施工方法，根据设计要求进行配筋和浇筑，确保基础的强度和稳定性6。4.3挡墙与缓坡的衔接设计和施工措施为保证挡墙与缓坡衔接稳固，以下是相关设计和施工要点。坡面处理：在挡墙上部与缓坡之间设置缓坡，确保坡面平稳过渡。缓坡坡比设计为 1 1.5，以适应地形变化和水流冲击；衔接结构：在挡墙顶部和缓坡之间设置混凝土压顶，以增加结构的稳定性和连接的强度。混凝土压顶的设计和施工要符合相关标准和规范，确保其承载力和耐久性；施工措施：在挡墙和缓坡的衔接处进行适当的施工措施，如填充适宜的土壤材料，进行均匀的压实，以增加连接的稳定性和坡面的平整度。同时，还需注意衔接处的防渗措施，确保水流不会渗透到挡墙内部或缓坡下方7。综上所述，选定生态砌块挡墙加草皮护坡方案后，需要对具体设计参数、基础选择和施工方法以及挡墙与缓坡的衔接进行详细考虑。通过科学合理的设计和施工措施，确保护岸挡墙的稳定性、功能的实现以及工程的持久性。5护岸挡墙稳定计算工程的挡墙按 4 级建筑物设计，防洪墙及护岸稳定计算根据 SL 379-2007水工挡土墙设计规范中的规定作为设计依据。5.1计算公式防洪墙的抗滑稳定安全系数按下式计算：（1）式中：KC 抗滑稳定安全系数；W 作用在墙体上全部垂直力总和，kN；P 作用在墙体上全部水平力总和，kN；f 底板与堤基之间的摩擦系数。防洪墙的抗倾稳定安全系数按下式计算：（2）式中：K0 抗滑稳定安全系数；MV 作用在墙体上全部垂直力总和，kNm；MH 作用在墙体上全部水平力总和，kNm。防洪墙的基底压应力按下式计算：（3）式中：max、min 基底最大和最小压应力；G 垂直荷载，kN；A 底板面积，m2；M 荷载对底板形心轴的力矩，kNm；W 底板的截面系数，m3。5.2计算工况工况 1：设计洪水位工况；工况 2：平常水位工况；工况 3：位降落工况（墙前、墙后水位差0.3m）；工况4：完建期；工况5：常水位地震工况。5.3计算成果选取加固（新建）防洪墙典型断面分不同工况进行稳定分析计算。工程挡墙稳定计算采用理正结构计算软件，通过计算的结果见表 2。表 2挡土墙抗滑稳定计算成果表稳定性情况 设计洪水位 常水位 骤降期 完建期常水位地震备注抗滑稳定4.162.4372.492.562.437护岸档墙抗倾稳定1.872.891.807.482.88护岸档墙基底应力43.9447.2243.3457.1847.22护岸档墙利用理正岩土计算软件的有关程序进行验算。从表 2 中可看出，在各种工况下，护岸挡墙抗滑、抗稳、抗倾稳定安全系数均满足规范要求8。6结束语经过综合比选和分析，选定了生态砌块挡墙加草皮护坡方案作为清远市清新区滨江河浸潭段碧道工程的护岸挡墙设计方案。该方案具有以下优势和适用性：抗冲刷性能强：生态砌块挡墙能够有效抵御河流的冲刷和侵蚀，具有较强的护岸功能；经济性优越：相对于其他方案，生态砌块挡墙加草皮护坡方案具有较低的综合造价，可以节约投资，并在满足工程需求的同时实现经济效益；生态效果好：生态砌块挡墙能够提供良好的生态环境，有利于植物生长和生物多样性保护，同时也具备一定的净化水质功能。该研究成果在实际工程中具有重要的应用价值。通过选定的护岸挡墙方案，可以有效保护碧道工程河岸的稳定性和安全性，同时提升河岸的生态环境和景观效果，为周边居民提供舒适的休闲空间。选定的生态砌块挡墙加草皮护坡方案在（下转第 134 页）134云南水力发电2024 年第 3 期8月底为工程完建期，完成工程全部竣工扫尾工作。5.2工程监测数据为提高挡墙安全监测要求，此次加固设计补充挡墙的沉降位移观测点（因挡墙在室外，为防止设施被盗，故未设置自动化设备），并于横江沥水闸增设自动化监测系统，沿挡墙每隔 50 m 设置 1 处观测点。工程采用全回旋灌注桩方案，经沉降监测，当基础不均匀沉降时，不产生附加应力的结构在地基土类别为高压缩性土时建筑物的地基变形允许值不大于 0.005L（挡墙与柱间距为 3 m），全回旋灌注桩桩基沉降为 8.3 mm，满足规范要求。6结束语滨江公园段护堤挡墙是惠州大堤（南堤）的重要组成部分。受建设年代设计标准较低和使用环境的变化，挡墙飘板现有结构不满足受力要求，地基沉降影响，挡墙多处出现钢筋保护层脱落、钢筋锈蚀、挡墙倾斜变形、墙顶路面沉陷等状况，已逐步暴露出安全隐患。因此，为保护区内人民安居乐业、保护区内经济稳步发展，对滨江公园段护堤挡墙进行除险加固是非常必要和迫切的。该工程实施后，经沉降监测，桩基沉降量为8.3 mm，满足规范要求。建设对区域环境提升明显，同时能促进当地旅游业发展，提高当地居民收入，社会效益十分显著。参考文献：1 苏彧，于长海，倪赞.浅谈支挡结构的类型与应用 J.工程与建设，2007，（3）：330-331+339.2 吴翔，秦鹏一，王兴洲，等.衡重式挡土墙地基承力不足的设计与施工方法J.重庆建筑，2021，20（9）：46-47.3 张志宇.山区高速公路桩基挡土墙结构设计优化及应用研究 D.重庆：重庆交通大学，2020.4 邓剑峰.小型水库安全评价及其除险加固设计研究J.水利技术监督，2023，（4）：221-224.5 刘懿，姚彤悦.浅析小型水库除险加固设计要点J.珠江水运，2023，（3）：63-65.6 周钊.仰斜式锚杆挡土墙三维有限元模拟分析D.太原：太原理工大学，2014.7 苏龙，姬云辰，王玉磊.仰斜式锚杆挡土墙数值模拟分析J.内蒙古水利，2022，（7）：16-17.8 姚启华.岩土工程中锚杆挡土墙的设计研究 J.资源信息与工程，2018，33（3）：101-102.（上接第 125 页）护岸挡墙设计中具有优势和适用性，对于碧道工程的实施具有重要的应用价值。进一步的研究和改进可以进一步完善方案的可持续性和施工效果，提高工程的整体质量和效益。参考文献：1 喻杰.结合工程实例探讨多类河段岸坡整治设计及应用J.云南水力发电，2022，38（11）：93-98.2 郭云梅.联锁式混凝土块在库区护岸结构中的应用 J.吉林水利，2023，（4）：62-66.3 陈双林.洪泽湖滞洪区挡墙工程设计方案比选探析 J.江西建材，2023，（2）：337-339.4 童琦媛，胡金杰，王福生，等.生态挡墙在灌区建设中的应用研究J.水利技术监督，2022，（12）：132-135+143.5 张甲.清水河治理河段生态防洪堤及护岸护坡设计计算J.云南水力发电，2023，39（3）：142-145.6 徐晶.双陈河秀古镇段防洪工程护岸设计分析J.水利科学与寒区工程，2022，5（11）：79-82.7 罗伦，沈思敏.广东某河道治理工程中护岸型式比选应用分析 J.中国水运，2022，（9）：97-99.8 聂俊红.基于护岸底部挡墙基础处理的水泥搅拌桩技术研究J.内蒙古水利，2023，（3）：27-28.