组合式生态挡土块在石溪河治理中的施工技术探讨

仇静文

(娄底市水利水电工程建设有限责任公司，湖南 娄底 417000)

1 材料特点

组合式生态挡土块是一种新型复合材料，由混凝土、生物添加剂、固化剂、光亮剂、缓凝剂、水泥助磨剂、早强剂、增强剂、无机颜料等数十种材料混合预制而成。

1.1 砌体结构

组合式生态挡土块所采用砌体材料为素混凝土异形构件，砌体强度≥MU20，抗冻标号为F250。厚度分为335 mm(大、中块)、285 mm(小块)两种，单块砌体厚度允许偏差±5 mm，边长允许偏差±4 mm，垂直度允许偏差≤3 mm，吸水率不超过7%。单块砌体结构形式如下所示(见图1)。

图1 组合式生态挡土块模型

1.2 尺寸规格

生态挡土块(小)：300 mm×500 mm×285 mm。生态挡土块(中)：1000 mm×600 mm×335 mm。生态挡土块(大)：1000 mm×1200 mm×335 mm。

1.3 锁结形式

区别于常规钢筋混凝土挡墙，组合式生态挡土块在水平向相邻两列砌体间相互锁结，竖向通过在预留锚固孔内置入锚固钢筋并填充混凝土胶结。

1.4 产品特点

1.4.1 节约原材料的开采

采用工厂化全封闭自动化生产，在工地现场采用装配式安装，代替了传统的现场制作工艺，减少了现场的扬尘及原材料的浪费，相比传统挡土墙可以节约2倍以上的材料浪费，进而节约了原材料的开采，实现了原材料的有效利用。

1.4.2 快速安装，缩短施工周期

从工厂自动化生产—物流搬运—现场安装—绿化，同步进行，一个节拍，受天气等自然因数影响小。4个工人，1台设备，每天可以安装近100 m2，大大缩减了施工周期，大幅度降低了人工成本和管理成本，进而减少了施工成本。

1.4.3 钢筋锚固，安全稳定

产品预留钢筋锚固孔，采用干垒加钢筋灌混凝土锚固，相当于钢筋混凝土挡土墙+悬臂式挡土墙结构，抗剪性能远优于传统浆砌石挡土墙。

1.4.4 结构多样，人性化设计

组合式生态挡土块拥有生态面、景观面、防洪面等多种景观效果，可以根据需要调配多种颜色效果，更好地展现艺术性；也可以根据地形、高度及土质情况组合使用，在保证安全的前提下，实现人性化设计。

1.4.5 墙面绿化，维护自然美

全新升级组合式生态挡土块拥有更大的生态孔，能填充更多的土壤，改善植物的生长条件，更适植物的生长，达到墙面生态全覆绿，形成“看似无墙实则有墙”的自然景观，维护自然美。

1.4.6 维持生态循环，保护生态环境

预留空洞，供鱼类等水生生物提供栖息、产卵的生物通道，保护了水体生物与土体生物的物质交换，实现了挡墙内外的生物相通，从而达到维护生物循环，改善水体质量的效果；也为人、畜等提供攀爬自救，为落水增加了生还几率，减少了安全隐患。

2 石溪河治理工程基本情况

石溪河为资水二级支流，发源于湖南省新化县老木界，途经河家拜、沙州市、孟公市、关庄桥、罗家湾、陈家山、滑石、接龙桥、石溪，在黄家湾汇入资水一级支流大洋江。石溪河流域集水面积211.0 km2，河流长度36 km，河流坡降6.74‰。

1960年修建龙溪水库后，为增加耕地面积，将河道进行了截弯取值改造，导致河道迫降变陡，水流流速加快，降低了河道防洪减灾抵御能力。特别是龙溪水库下游至石溪河与泥河交汇处6.1 km河道受2016年7月4号特大洪水灾害的影响，1997年修建的原河堤及护岸工程几乎全部被冲毁或者基础被掏空。河床淤积，下游段尤其严重，河床被砂卵石淤积抬高了1～2 m。

本次治理的主要任务：减轻石溪河治理河段的洪水威胁、降低洪涝灾害的发生、提高治理河段的行洪能力；保障河流的水生态健康发展，改善水环境。通过对石溪河的治理，为沿岸的乡村经济发展提供坚实的水资源保障，本次治理河段全长11.17 km。

建设方案：采用组合式生态挡土块护岸形式为主，民房沿河侧及已建沿河公路侧采用C20混凝土埋块石结构，部分基础掏空段采用C20混凝土固脚处理。

组合式生态挡土块设计：采用混凝土基础+中块+顶部混凝土压顶形式，挡土块干垒坡比1∶0.3，水平向相邻两列砌体间相互锁结，竖向通过在预留锚固孔内置入锚固钢筋并填充C20混凝土胶结上下挡土块，锚筋直径φ16。生态挡土块临水侧种植孔内填充土并播撒草籽，墙后设0.2 m厚砂卵石(粒径20～50 mm)反滤层，砂卵石后设土工布(300 g/m2)；生态挡土块下设混凝土基础，并要求基础既要满足自身稳定要求，又要满足防冲要求。基础开挖原则上要开挖至原土层或砂卵石层，具体承载力要求指标：墙高≤3.0 m时，地基承载力不低于120 kPa；3.0 m<墙高≤6.0 m时，地基承载力不低于180 kPa；6.0 m<墙高≤7.0 m时，地基承载力不低于220 kPa。如遇开挖至设计高程基础承载力达不到设计要求时，需要对基础进行加固处理，满足要求后再进行上部生态挡土块施工。

3 施工方案

组合式生态挡土块施工方式主要有两大类，分别为干垒施工法和土工格栅加筋施工法。考虑到本治理工程护岸高度为2～3 m，故采用干垒施工法。

干垒施工法特点：施工简单快捷，按设计要求进行简单修坡后即可进行施工，能有效大幅度降低施工难度、节约施工成本、缩短施工周期。

3.1 对施工难点的把握

3.1.1 单块质量较大，对施工作业面运输要求高

组合式生态挡土块大块单块重量达到400 kg，中块重量200 kg，无法用人工挑抬，只能机械吊装，这就要求施工作业面交通便利，能适合机械操作的工作面，这样才能加快施工进度。

3.1.2 墙体砌筑需要与墙后填筑同步施工

组合式生态挡土块非直立式挡墙，墙体向后倾斜22°，这就要求挡墙砌筑必须与墙后填筑同步施工，墙后回填一层，生态砌块砌筑、座落一层，不然墙体会不牢固，容易产生安全风险。

3.1.3 各层生态挡土块砌筑时施工质量要求较高

所有的生态块一定要保持稳固，若某一层生态挡土块垂直度有很大偏差，砌筑高程不准确，会负面影响到此列全面墙体高程，从而对成品的美观度造成不良影响。

3.2 主要施工工艺流程

主要施工工艺流程如下所示(见图2)。

图2 主要施工工艺流程

3.3 基本施工步骤

(1)组合式生态挡土块属高强度混凝土预制块，从厂家采用货车运输至工地，注意产品在装卸、运输时应捆扎牢固，禁止用翻斗车倾卸，避免碰撞。

(2)施工前应当对施工现场进行作业面整理。石溪河治理段大部分河段河岸修建有沿河公路，可将建材与施工器材运至每一施工地段，部分地段需要修建临时施工便道，便道应能满足施工作业设备顺利通行，保证施工能正常进行。根据设计要求对作业区域进行修坡、支模并浇筑C20混凝土基础。

(3)混凝土基础后方应当使用粘质粉土、粉土、粉砂等进行回填，不可使用建筑垃圾、淤泥等回填。不可使用装载机、推土机等大体积设备把回填材料运输到等待回填的基坑中，避免对混凝土基础侧端形成重大横向荷载。应当使用小体积运送工具顺着混凝土基础竖向接连撒布、摊铺回填材料，摊铺一层马上碾压一层。墙后填土运用逐层填充、逐层碾压的作业方式，碾压机器行驶方向和混凝土基础呈现为平行状态。回填材料应当管控在最理想含水比例的±2%之内，每一层压实之前的厚度在0.15～0.20 m之间。碾压运用小体积蛙夯来回碾压，碾压痕迹应当互相连接，避免出现漏压问题。碾压遍数依据试验结果确定，最后碾压程度应当在90%以上。回填到距离混凝土基础顶端10 cm的时候暂停施工，进行第一层土工布铺设。

(4)全面清理混凝土基础表面后进行反滤土工布铺设，依照设计标准把墙后土工布贴合到混凝土基础表面后缘位置且顺着墙后纵向贴合10 cm。

(5)墙后回填材料、碾压程度的标准和混凝土基础后方回填标准相同，需指出的是墙前面1 m范围内应当防止夯机振动对互嵌挡墙产生不良影响，如果有需要，可使用平板夯。填充到混凝土基础顶端的时候，回填土前端和生态挡土块后里面300 cm的地方坡脚表现为22°放坡，用来保证返滤层厚度达到设计标准。

(6)生态挡土块砌筑。生态挡土块运用汽车型起重机多批次运输到混凝土基础上。第一层生态挡土块的摆砌十分关键，在混凝土基础上砌筑第一层生态挡土块之前一定要清理混凝土基础上表面，用来确保第一层砌块基础平顺程度且保障生态挡土块和混凝土基础表面深入连接，不然会导致上层砌块不稳固，另外会负面影响到此列砌块高程。各个节段挡墙第一层砌块铺装完毕后皆要检测砌体横向水平度与竖向垂直度，保证横向与纵向尺寸差异在2 cm及2 m以内。

(7)墙后反滤碎石填筑。墙后反滤碎石是一种排水骨料，在填充之前应当以试验的方式确定碎石的等级与直径，粒径通常在5～40 mm之间。详细而言，5～20 mm碎石在总碎石量中占到45～60个百分点，20～40 mm粒径碎石在总碎石量中占到55～40个百分点。使用人力填充的方式，填充高度和摆块顶面保持一致(见图3)。

图3 施工顺序

4 结 语

(1)目前该产品已发展到第六代。产品尺寸加大、重量增加，安全稳定性更好；产品生态植生孔加大，更容易接触阳光的照射及雨水的滋润；采用双排水孔，更有利于排水及植物对营养的吸收，形成挡墙内外的生态物质交换；更有利于水体生物的产卵、栖息，以及人畜的攀爬自救，人性化设计更合理；重量增加、尺寸增加，成本不变，进一步节约了工程造价；可两块并列使用，增加断面宽度，有利于施工便利和产品统一，更方便安装及运输。

(2)应用组合式生态挡土块能达到传统浆砌石或混凝土等材料所满足的结构稳定抗冲、防洪减灾目的，同时更重要的是能兼顾生态和景观效益。从石溪河治理工程已实施段的效果来看，一是对已有损毁岸坡进行了加固，提高了河道行洪能力，保障了两岸居民生命财产安全。二是又能美化环境，改善当地居民人居环境，起到很好地景观效果，有利于乡村振兴和美丽乡村建设。

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