山区河流新型生态护岸型式的探讨

叶立龙

(歙县杞梓里镇水利站，安徽 黄山 245200)

近年来，笔者所在的皖南山区相继建设了数量众多、形态各异的护岸，这些护岸的建成大大提高了河道行洪能力，但同时也引发了生态环境问题，值得进一步探索一种更加生态而负面作用相对更小的生态护岸。

1 护岸建设引发的生态问题

1.1 山区河流洪水特点

山区河流的洪水特点就是源短流急，洪水涨得快、落得快、历时短，洪峰流量大、含沙量大、冲刷力大。每年的04月～07月是皖南山区发生大洪水的主要时段，往往是一场强降雨后，河水猛涨，汹涌而下，常常造成护岸垮塌等严重洪涝灾害。在突发极端情况下，会对沿河两岸城乡居民的生命财产造成巨大威胁。

1.2 现状护岸的主要型式与生态问题

正是因为山区洪水的上述特点，为了确保工程安全，大部分山区河流护岸都建成浆砌石或混凝土护岸。但是这些护岸有一个致命的缺点就是对河流的生态环境破坏严重，不少山区河流治理前虽然杂草丛生，但水体中的各类鱼虾和水生动植物相互依存，共生共息，生物多样性得到很好的保护，河流的生态系统完整而可持续。河岸硬化之后，原始河岸面目全非，土体与水体的关系相割裂，隔断了河道水域中的生物、微生物与陆域的接触，并引起其自然生存环境恶化, 河流的天然自净能力因此下降。同时，硬化型河岸使得水生植物无法生长，各种水生动物也因生存环境的改变而无法生存，整个生态系统的食物链因硬化河岸而断开，河流生态廊道的作用因此失去，河流生态系统的整体平衡遭到破坏，并由此诱发严重的生态环境问题。

2 目前生态护岸和传统护岸的特点与不足

2.1 目前生态护岸的特点与不足

目前生态护岸型式主要有2类，一类是以生态多孔砖和箱形砌块为代表的生态护岸，由于这些生态砌块是水泥制品，其提供的混凝土孔穴与天然洞穴有着本质区别，天然水生动物很难在其中生长繁衍，其长期析出的无机化合物对近岸生态有着长期的负面影响。加之护岸表面给人们的观感是大面积混凝土，缺乏生态属性和生态感觉。另一类是格宾石笼生态护岸，由于石笼网护岸密布着闪着金属光芒的钢丝，使人们很难接受其为生态护岸的现实，同时石笼网在组装过程中形成的众多钢丝刺头也使人们对其敬而远之(担心被划伤)，影响着人类的亲水活动。另外石笼在充填块石施工中，镀锌钢丝的镀锌层易受到撞击和摩擦而受损，可能导致石笼网寿命大减。

2.2 传统护岸的特点与不足

笔者所在的皖南山区众多河流上，存在着很多以前历史遗存的干砌块石护岸，这些护岸历经百年风霜雨雪侵蚀和洪水冲刷，大部分已经破败毁坏，但是护岸上生长着多种多样的灌木水草，洋溢着勃勃生机，河内鱼虾成群，呈现着自然与生命的不朽画卷。从干砌块石护岸的孔洞里摸鱼掏蟹，成为人们美好的童年记忆，因此从生态角度看，干砌块石护岸是最合适的河流生态护岸型式，但是干砌块石护岸的最大缺点是块石之间缺乏粘结力，护岸整体性差，难以抵御大洪水的强烈冲击，因此提高干砌块石护岸整体性就成为干砌块石护岸能否采用和推广的关键。

3 生态护岸新型式的实践

3.1 生态护岸基本属性探讨

生态护岸的属性，目前尚无严格科学的定义，笔者认为生态护岸应该具备的基本属性如下：① 护岸的建筑材料应主要为天然建筑材料，且具有明显的地方属性和地域特点。②护岸的建成不应破坏该段河道的生态环境，不应给水生动植物的生长、繁衍造成长期的负面影响。③护岸的建设应该充分考虑人类的亲水习性，不得对人类的亲水活动构成威胁或埋下隐患。④护岸建设能够传承当地的建筑施工工艺和施工方法，其建筑型式具有地方特色。

3.2 生态护岸结构型式探索

(1)生态护岸型式与断面设计。经对传统护岸的分析表明，传统护岸的建设对河流生态环境的影响和改变十分微小，属于真正意义上的生态护岸，但是传统护岸整体性较差，致使护岸的稳定性和耐久性都难以满足规范要求，因此必须增强其整体性，同时保持其良好的生态属性。笔者经过分析类比思考后，在皖南山区某一河流上尝试了一种钢筋混凝土框格干砌块石护岸，较好地解决了干砌块石护岸的整体性差的问题，使古老的干砌块石护岸能够在现代工程实践中焕发出新的生机，得到新的应用，具体介绍如下：

如图1所示，该钢筋混凝土框格干砌块石护岸以10m为1个单元，护岸底板和压顶均采用钢筋混凝土结构，底板与压顶通过两端的钢筋混凝土侧墙连接成1个整体框格，在框格内砌筑干砌块石墙，使干砌块石墙被钢筋混凝土框格约束包裹(侧面包围，前后自由)，形成一个整体的框格砌体单元，其整体性和墙身的稳定性都得到很好的保证。框格内干砌块石墙内外坡比分别为1:0.2和1:0.1，钢筋混凝土底板厚度随挡墙的整体高度不同，可在300mm～400mm之间确定，压顶厚度一般为150mm，挡墙横断面结构型式如图2所示。由于整个框格砌体单元在承受土压力、地基不均匀沉降、温度应力等荷载直接或间接作用时，每个侧面的不同部位分别有拉、压应力存在，因此该钢筋混凝土框格的各个部位均配双层双向钢筋，具体如图3所示。框格砌体单元之间的变形缝可以采用闭孔泡沫板充填分隔。

为了使护岸压顶看起来更加生态和贴近自然，可对压顶及侧墙外露表面进行卵石镶嵌处理，选择大小适中，形状、颜色各异的卵石用水泥砂浆镶贴，使整个护岸远观几乎无混凝土等非生态的元素存在。

该挡墙与河水接触面90%以上的面积为干砌块石，确保了其与河岸及水体相融相通，使河流的生态系统很快能够得到恢复，成为真正意义上的生态护岸。

图1 干砌石生态护岸立视图(1:100)

图2 干砌石生态护岸横断面图(1:100)

图3 干砌石生态护岸配筋图(1:100)

(2)生态护岸稳定计算。根据护岸的具体情况，计算工况选择建成期和水位骤降期(墙后水位高于墙前0.5m)2组荷载组合作为最不利情况。计算断面选取墙体最高断面(高3.0m)进行分析计算。根据文[1]，对图2所示的断面，在墙后回填土不大于墙身高度，回填土内摩擦角ψ≥150的条件下，护岸挡墙的抗倾覆稳定性在正常运用和非常运用条件下均满足规范要求。

3.3 生态护岸施工

首先按照河道设计堤距进行护岸整体放样，然后分段清基开挖，基槽找平后，再进行钢筋混凝土底板和侧墙的浇筑，待混凝土达到设计强度后开始砌筑干砌块石墙，块石墙砌筑到压顶下部后用碎石块找平，加垫油毡后绑扎钢筋，制作侧面模板后即可浇筑压顶，进行挡墙单元最后封闭，形成整体。

施工中应注意，各墙段单元的顶部应平顺连接，挡墙迎水面坡度宜一致平齐，弯道处应顺畅变化，同时注意控制好迎水面的砌石平整度，使整个生态护岸整体呈现表面整齐，曲线流畅、变化自然的外观效果。

3.4 生态护岸经济性分析

经分析测算，当钢筋在3000元/t以下时，钢筋混凝土框格干砌块石挡墙的造价与浆砌块石挡墙(以1个单元进行类比)相仿；当钢筋在3500元/t以上时，造价比浆砌块石挡墙高5%～10%，属于经济合理范围。

4 结束语

通过实践，该种型式的钢筋混凝土框格干砌块石挡墙对保护河流生态环境具有很好的作用，能够更好地实现护岸与周边环境的自然和谐，同时也能够抵御山区洪水的强力冲刷，且经济合理，施工技术简单成熟，值得在山区护岸建设过程中推广应用。