生态浆砌石挡墙在山区中小河流治理中的应用

杜秀忠，张挺,孙昌利，黄锦林

(1.广东省水利水电科学研究院， 广东 广州 510635;2.广东省岩土工程技术研究中心， 广东 广州 510635)

广东省位于珠江流域下游，境内河流众多，除珠江流域(西、北、东江和珠江三角洲诸河)的河流水系外，尚有韩江流域及粤东沿海、粤西沿海等诸小河流水系。据统计，广东省集水面积在100 km2以上的各级干支流共542条，其中山区河流众多，河流短、比降大，致使洪水来得猛、去得快，且大部分为无堤防或堤防标准低的河流，河道防洪能力低，每逢汛期极易造成泥石流、堤防决口、冲毁村庄和道路、淹没农田等重大灾害，且全省大部分中小河流两岸土地肥沃，人口密集，洪涝灾害损失较大。

在抓好水利基础设施建设，完善防洪减灾工程体系的背景下，中小河流治理工作得到了高度的重视，同时在治理过程中也出现了一些难题，如山区河道窄、弯道多、水流急，易发生冲刷破坏，但与此同时中小河流治理经费往往十分有限，因此亟需发展适应山区中小河流治理的护岸技术，既能满足河道防冲刷要求，又能充分发挥就地取材，生态友好，造价低廉的特点。

1 生态浆砌石挡墙的结构型式

生态挡土墙是一种既能起到生态环保的作用、又兼具景观功能、且能防止水土流失的挡土墙[1-2]，生态浆砌石为其中的一种型式，表面干砌内部浆砌块(卵)石，具有生态性好，观赏性强的特点。生态浆砌石有空隙可供鱼虾等栖息产卵，并可提供休闲平台，外观也天然环保。

生态浆砌石挡墙一般位于堤防坡脚，起到防冲固脚的作用，生态浆砌石挡墙可结合当地情况因地制宜进行选材，可采用卵石填筑(如图1所示)，也可采用块石填筑(如图2所示)。

生态浆砌石挡墙的结构型式主要由上部生态浆砌石挡墙和下部格宾石笼构成，结构型式如图3所示。上部生态浆砌石挡墙出露地面，外观尺寸为1.0～1.5 m；下部采用格宾石笼，底宽约1.5 m，高1.0 m，内部充填块石、碎石或卵石，既可作为浆砌石挡墙的基础，同时格宾石笼透水性良好，可有效降低堤身浸润线。

生态浆砌石挡墙形成内部空隙，为水栖生物构筑生态环境，其中靠近外表面采用片石构成，详细做法如图4所示，片石宽度b≥20 cm，片石高度≥15 cm，在顶部还可采用水泥砂浆嵌缝，增强稳定性的同时，也可形成平整路面可供人行走。

2 生态浆砌石挡墙的施工技术

1) 砌筑材料

砌筑材料分别选用河道中的卵石和外购的块石两种材料进行试验对比。

①块石材料要求：石料必须质地坚硬、新鲜，不得有剥落层或裂纹；石料从采石场专门开采，砌筑前对表面的污垢等杂质，应清洗干净；石材的规格要求：一般由成层岩石爆破而成，或大块石料锲切而得，要求上下面大致平整且平行，无尖角、薄边，块体厚度要求大于15 cm。

②卵石材料要求：在河道中筛选大块的卵石作为浆砌材料，块体厚度要求大于15 cm，本河段卵石料不满足时需到其他河段收集。其他要求与块石料相同。

2) 胶凝材料

主要采用水泥砂浆，强度等级不低于M7.5(外立面和顶面不低于M10)；水泥应符合国家标准及部颁标准，标号不低于32.5级；水泥砂浆的沉入度控制在4～6 cm。

3) 砌筑要求

①砌筑工艺要求

砌石采用铺浆法砌筑，砌筑时，石块分层卧砌，上下错缝，内外搭砌。砌体的砌缝宽度要求平缝在1.5～2.0 cm，竖缝在2.0～3.0 cm；砌石体要求大面朝下，砌筑时适当摇动或敲击使其稳定。严禁石块无浆贴靠，竖向填塞砂浆后用扁铁插捣至表面泛浆；同一砌筑层内相邻石块应错缝砌筑，不得存在顺流向通缝，上下相邻砌筑的石块，也应该错缝搭接，避免竖向通缝，必要时可每隔一定距离立置丁石。

②砌筑工序要求

铺砌前，须将石料洒水湿润，使其表面充分吸收，但不得残留积水；已砌好的砌体，在抗压强度未达到2.5 MPa前，不得进行上层砌石；继续砌石前，须将砌体表面浮渣清除，再行砌筑；砌体外露面须在砌筑后12～18 h之内给予养护。

由此可见，生态浆砌石施工工序较多，施工工艺较复杂，对砌石的工人技术要求较高。

施工过程中遇到的常见问题，可采取以下措施解决，如外层砌石体一半有砂浆填充，一半无砂浆填充，对外一半呈干砌状态，如果砂浆包裹不够易发生破坏，建议外层砌石选料时挑选长度较长的石块，并且垂直堤线摆放，后半部分砂浆充填，增加其砂浆包裹的长度。砌石块体砌筑不当，嵌固不稳时，易被洪水冲散而发生破坏，建议石块竖向砌筑，使其向下和向内嵌入，窄边向上和向外排列，增大其嵌固深度，增强石块个体的稳定性，提高其抗冲能力。

3 生态浆砌石抗冲流速

在韶关市中小河流现场采集流速，采用便携式流速仪，通过采集不同河段的流速，测量主要采集垂直于堤线的近岸流速[3]，测得低水位下最大流速为1.5 m/s，底部流速为1.0 m/s，洪水期高水位时流速可达2 m/s。据相关研究[4-5]，未经防护的清滩料启动流速不大于1 m/s，在流速较大时会发生冲刷破坏，一般需采取防冲刷工程措施。

参照《水力计算手册》[6]，各种防护措施的允许不冲流速见表1，采用浆砌块石衬砌，允许不冲流速大于2.5～4 m/s，可以满足顺流方向的防冲要求。

4 经济造价综合对比

根据试验段现场施工获得的参数和经验，生态浆砌石挡墙与格宾石笼、普通浆砌石挡墙型式效果及造价对比见表2～3。

三种挡墙型式造价各分项对比如下：

此外，素砼单价为430元/m3，埋石砼单价为380元/m3(埋石如果可以采用河道中的砂卵石则工程造价还可降低)。

由此可见，生态浆砌石的生态性和观赏性较好，但从材料获取、施工工艺、质量控制、工程造价等方面还需要进一步改进。

5 结语

清滩土石料抗冲能力差，山区中小河流暴涨暴落，流速快，其防冲能力尤其重要，需做好坡脚及坡面的防护措施，本文采用生态浆砌石挡墙既能满足防冲刷要求，又能就地取材，适应生态环保的作用且兼具景观功能。