谢亚磊
中国水利水电第十一工程局有限公司,河南省郑州市 450001
1.前言
护岸是城市滨水区中一种独特的线形景观,作为陆地与水域的交界线,对于沟通两者之间的生态联系起着至关重要的作用,护岸的生态设计有助城市形象的改变与提升,强化地区和城市的识别性。本施工技术以鄱阳县环东湖综合治理工程为依托,结合南方多雨地区水文气象信息及沿湖护岸景观需要开展技术研究及探索。
2.施工技术特点
对于岸线较长的城市内湖护坡,在施工前开展护岸现状调查,利用植物与工程相结合的技术手段,因地制宜地确定护岸类型,在确保护岸结构稳定性和安全性的前提下兼顾工程的生态效应,达到水体、土体和生物相互涵养,适合生物生长的仿自然状态。
3.适用范围
本技术适用于水环境治理工程中护岸工程施工。
4.工艺原理
在施工前开展护岸现状调查,利用植物与工程相结合的技术手段,遵循规模最小化、外型缓坡化、内外透水化、表面粗糙化、材质自然化及成本经济化的原则,因地制宜地确定护岸类型,在确保护岸结构稳定性和安全性的前提下兼顾工程的生态效应。
根据护岸类型及施工水位要求,调控湖内水位,施工时遵循先水下后水上、先内后外的原则。
5.工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
现状护岸调查→护岸选型→护岸施工
5.2操作要点
5.2.1现状护岸调查
东湖现状岸线主要护坡形式有自然式泥土护坡、简易木桩围栏护坡、直立浆砌石挡墙护坡、混凝土六方块护坡、堆石护坡和硬质平台岸坡等六种,环湖所有护岸均受到不同程度的破坏。
5.2.2护岸选型
根据现有护岸破坏机理分析和实际坡面、坡前水深、风向水流等因素,对护脚和护面材料不同组合了6种的护岸形式:抛石固脚+防冲草皮护面(自然式);挡墙护脚+坡面抗冲材料(小挡墙式);生态仿木桩护脚+防冲草皮护面(仿木桩式);格宾石笼护脚+联锁块护面(联锁块式);混凝土种植箱固脚+防冲草皮护面(小沉箱式);硬质挡墙+攀援植物、藤本植物(现状硬质驳岸软化)。上述护岸类型,除硬质驳岸软化外,其余类型均设有植物缓冲带,由湖中向湖岸依次为沉水植物(固脚以下)、挺水植物(固脚部位)、湿生植物(护岸坡面)。
(1)自然式驳岸
对于坡度或腹地大的湖岸段,考虑保持自然状态,配合植物的种植,达到稳定河岸的目的。当岸坡的坡度超过自然安息角或土质不稳定时,需要对河岸进行人工防冲蚀和加固处理。适当运用块石、鹅卵石、木桩等营造一个岸线曲折,岸坡起伏的状态,可在某种程度上打破景观呆板、僵硬,使其趋于自然。
(2)小挡墙式驳岸
在岸坡陡坎地方砌筑硬质挡墙,以重力保持稳定;水下松木桩不露出水面(主要起到稳固抛石作用),而在水平面以下5~10厘米以乱石为材,其以上以景观石为料(湖石、英石、风化黄石、大型卵石等),达到既节约又美观的目的。
(3)仿木桩式驳岸
以钢砼为芯,外粉仿竹木者代替,俗称仿木砼桩。在岸上缓坡上点缀铺设卵石、景石等,搭配水生植物种植 ,凸显自然生态感。
(4)联锁块式驳岸
在常水位以下铺设预制联锁块,保持岸坡在风浪的冲刷下保持岸坡结构的稳定,然后在预制块空隙间插播或喷播植物。在常水位以上结合景观栽植植物,满足生态景观要求。
(5)小沉箱式驳岸
针对许多填方处边坡,坡度较大,水深较深,前几种形式不适合的情况下,本着不设围堰的原则,改用预制混凝土种植箱,下沉至一定高程,且嵌固在坡面上,对硬质边坡通过水生植物进行软化,达到美化及景观效果。
(6)硬质驳岸软化
已经修建广场、挡墙等部位,采取在硬质挡墙顶部种植攀援植物、藤本植物等,软化挡墙的工程痕迹。
5.2.3护岸施工
(1)自然式护岸
①自然式护岸坡脚为抛石固脚,坡面处理后铺设三维毯及种植土,种植植物进行防护。
②施工流程:测量放线→岸坡表层清理→抛石固脚施工→护岸边坡修整→坡面三维毯及种植土施工→植物缓冲带施工
③测量放线:依据设计图纸,进行测量放样工作,复测护坡坡顶线等控制线并设置标记,测量标志点采用木桩固定,开挖边线采用撒灰线标识。
④岸坡表层清理:施工前采用挖掘机辅以人工对护坡施工范围内的杂草、树根、垃圾、不合格土、杂物等进行清除。
⑤抛石固脚施工:块石通过自卸汽车运至现场,采用反铲抛填,抛填前在坡脚部位打入木桩定位,反铲抛填时应尽量将石头送至固脚部位及设计高程后再抛填,固脚分层进行抛填,最顶层应采用反铲拍打密实。完成后抛石体应无明显沉降,如有沉降应在一段时间后继续抛投,直至沉降稳定。
⑥岸坡施工
A.坡面处理:使用反铲对边坡进行修整,清除坡面上的碎石及杂物,清理厚度约30cm。边坡修整要顺势而为、力求自然化,不要大面积翻动坡面土壤。坡面清理后应大致平整,无尖锐突出,最陡坡比小于1:1.75。
B.水土保持毯施工:铺设前须先将场地整平,并注意保持保护毯平整,施工时将生态护毯四周用锚钉钉住。柔性生态护毯的搭接长度为40mm,搭接处锚钉应顺势钉入,锚钉间距1000mm,搭接处上层网垫要靠齐。
C.种植土覆盖:种植土摊铺前每隔十米钉木桩,标记填土厚度。种植土摊铺主要通过反铲、装载机进行,边角位置人工摊铺。
D.植被缓冲带施工:护岸工程施工完成后,进行植被缓冲带施工,种植时应严格按照常水位高程为分界线进行种植,如果种得太深,挺水植物、湿生植物会被“淹死”,植物叶子浮不出水面被“闷死”,沉水植物因水深光照过弱而“饿死”;或由于种得离常水位线高出过多,沉水植物、挺水植物被“旱死”。
(2)小挡墙式护岸
①小挡墙式护岸坡脚为松木桩护脚,坡面为鹅卵石防护,坡顶为景石干砌小挡墙,。
②施工流程:测量放线→岸坡表层清理→松木桩护脚施工→护岸边坡修整→小挡墙施工→坡面回填及抛填鹅卵石施工→植物缓冲带施工。
③测量放线、岸坡清理施工方法同自然式护岸。
④松木桩施工:
A.松木桩的制作:桩径按设计要求严格控制,且外形直顺光圆;小端削成30cm长的尖头,利于打入持力层。
B.基面处理:基面修整要要顺势而为、力求自然化,不要大面积翻动坡面土壤,如果基面较陡,应把坡度适当放缓,以满足岸坡整体稳定的要求。
C.打桩:采用振动打桩机打桩,桩就位时采用人工扶正,垂直对准桩位中心,缓缓放下压入土中,观察桩身是否垂直;按压稳定后,利用打桩机的高频振动,以高加速度振动桩身,然后以挖机下压力将木桩沉入土中,直到没有明显打入量为止,确保松木桩垂直打入持力层;若发现桩顶高程高出设计高程3cm以内,则用锯子锯平。
⑤岸坡开挖:松木桩施工完成后,按照设计开挖线进行护岸坡面开挖,反铲开挖时预留20~30cm采用人工进行修整,以免出现超挖现象。
⑥干砌块石施工
A.垫层施工:垫层料采用自卸车运至施工现场,人工配合反铲进行摊铺,手扶式振动碾碾压密实。
B.素混凝土垫层:采用10cm槽钢作为模板,混凝土由罐车运至作业面,溜槽入仓。采用人工摊铺平板振动器振捣,保证振动器的平板覆盖已振捣的边缘,且振捣密实。
C.干砌块石(景石)施工:块石砌筑应满足平整、稳定、密实、错缝等基本要求,此外还应由低向高逐步铺砌,要嵌紧、整平,铺砌厚度应达到设计要求。
⑦坡面回填及抛填鹅卵石施工:坡顶小挡墙施工完成后,进行坡面回填施工。回填土由自卸车运至作业面,沿基础面自下而上分层回填碾压。由于施工场地较小,采用小型压实机械施工。护脚位置采用平板振动夯分层压实回填高度20cm,夯实6遍。鹅卵石采用反铲配合人工抛填,抛填时不夹杂泥土、树根等其他物质。
⑧植物缓冲带施工同自然式护岸。
(3)仿木桩式护岸
①仿木桩块式护岸坡脚为连排仿木桩护脚,坡面处理后铺设三维毯及种植土,种植植物进行防护。
②施工流程:测量放线→岸坡表层清理→仿木桩施工→护岸边坡修整→坡面三维毯及种植土施工→植物缓冲带施工。
③施工方法:仿木桩施工采用振动打桩机进行,施工方法同松木桩施工方法。坡面三维毯及植物缓冲带施工同自然式护岸。
(4)联锁块式护岸
①联锁块式护岸坡脚为抛石挤淤+格宾石笼护脚,常水位以下坡面处理后铺设联锁块,坡面处理后铺设三维毯及种植土,种植植物进行防护,护岸顶部设置C20混凝土压顶。
②施工流程:测量放线→岸坡表层清理→格宾石笼护脚施工→护岸边坡修整→混凝土压顶施工→坡面三维毯及种植土施工→植物缓冲带施工。
③测量放线、岸坡清理施工方法同自然式护岸。
④土方施工:根据设计要求测量放线,确定开挖边界、高程,使用反铲开挖至设计高程,再沿基础面自下而上分层回填碾压。护脚位置采用平板振动夯分层压实回填高度20cm,夯实6遍。护脚高程以上部位采用振动碾分层碾压,回填厚度30cm,碾压6遍,回填时超宽30cm,靠边坡侧需开挖台阶,有利于新老结合。
⑤格宾石笼护脚
A.施工工艺:测量放样→格宾组装→格宾安装→石料填充→网箱封盖、绑扎→土方回填
B.测量放样:按照设计图纸进行测量放样,高程控制点及边线采用木桩及灰线进行标识,按照格宾石笼尺寸进行计算网笼个数,局部不足整箱部位采取裁剪或套箱形式拼装。
C.格宾组装:取出一个完整的格宾单元,校正弯曲变形的部分,在平整坚硬的场地采用人工整平、展开;立起隔板及前、后面板,先用边缘钢丝延长部分固定各个角点,确保隔板与前后面板成90°相交;绞合时,每间隔15cm按双圈-单圈-双圈间隔进行绞合。
D.格宾安装:将组装好的格宾紧密整齐地摆放在设计位置上,摆放时应面对面、背对背,便于石料填充、盖板绞合和节约钢丝。碰到拐角时,可不绞合前面板,将前面板折叠到底板下,将格宾套进另一个格宾,底板重叠。将相邻的格宾边缘用1.4m的长钢丝按单圈-双圈-单圈绞合,绞合间隔15cm,绞合后形成1m长的边缘。当格宾石笼为2层或2层以上时,第二层及以上部分的格宾底部边缘需与下层绞合在一起。
E.石料填充:石料填充逐格进行,面层石料采取人工修整、摆放、整平。填料施工中,应控制每层投料厚度在30cm左右,一般1m高网箱分三层投料为宜,相邻两格宾单元填石高度相差不超过33cm。考虑到石头沉降,顶面填充石料宜适当高出网箱2.5~4cm,表面采用人工砌垒整平,并且要对上表面进行平整,石料间应相互搭接,减少空隙率。
F.网箱封盖:绞合网箱盖板前,要对整体结构进行检查,对一些弯曲变形、表面不平整等不符合施工要求的地方进行校正。出现隔板弯曲的现象,可通过将鼓出一边的石头移到另一方格,然后扳直隔板来加以纠正,或用钢钎扳直;对于顶部被埋到石头下面,绞合不到位的隔板,可用钢钎将其翘起。用长1.4m的钢丝单、双圈间隔绞合盖板边缘与竖直面板上边缘、盖板面板与隔板上边缘。靠在一起的竖直面板上边缘与面板边缘要绞在一起,盖板绞合后,所有绞合边缘成一条直线,而且绞合点的几根钢丝紧密靠拢,绞合不拢的地方必须用钢钎校正,同一层面的表面必须在同一水平面上。
G.回填:格宾石笼靠湖中侧采用块石及防淘石渣回填,靠岸坡侧回填料采用碎石土,采用蛙夯进行压实,填料必须分层摊铺、压实。每层的松铺厚度以30~40cm为宜,摊铺厚度应均匀,压实后表面应平整。
⑥混凝土压顶施工:回填至压顶底高程后开始压顶混凝土施工,施工时先铺筑碎石垫层,完成后绑扎钢筋、支立模板,按照设计要求设置分缝,验收通过后采用C20商品砼浇筑。
⑦联锁块施工:
土方回填到位后现在表面铺10cm中砂垫层,再铺设反滤土工布,土工布用人工滚铺,布面要平整,并适当留有变形余量。土工布的缝合必须要连续进行,在重叠之前,土工布必须重叠最少200mm;最小缝针距离织边至少25mm。
按设计护坡坡度和高程,在垂直坡底方向上按6m间距分别打桩挂线,再水平方向挂两道水平控制线,水平线位于垂直方向线的上方。联锁块安装前应先试拼、试排,确定坡顶至坡脚砌块数量及第一块砌块摆放位置。确定第一块砌块位置后,用经纬仪作出垂直、平行水流方向两条线,用水准仪找平,挂线开始铺设。砌块垂直坡面放置到砌筑位置后,采用橡胶锤轻轻锤击,确保安装平整、紧贴基层。
⑧三维毯岸坡施工方法同自然式护岸。
(5)小沉箱式护岸
①小沉箱式护岸坡脚为混凝土种植箱+抛石固脚,坡面处理后铺设三维毯及种植土,种植植物进行防护,顶部设置C20混凝土压顶。
②施工流程:测量放线→岸坡表层清理→混凝土种植箱、抛石固脚施工→护岸边坡修整→坡面三维毯及种植土施工→混凝土压顶施工→植物缓冲带施工。
③测量放线、岸坡施工方法同自然式护岸。
④种植沉箱及抛石固脚施工:小沉箱式驳岸基础为淤泥时,采用抛石挤淤的方式进行处理,从护岸向湖中心填筑处理,施工方法同自然式护岸抛石固脚施工。小沉箱安装时采取起吊设备辅助人工安放,安装面应密实稳定。
⑤岸坡及缓冲带施工方法同自然式护岸。
⑥混凝土压顶施工:岸坡填筑至混凝土压顶底部高程后,进行混凝土压顶施工。施工时先铺筑碎石垫层,完成后绑扎钢筋、支立模板,按照设计要求设置分缝,验收通过后采用C20商品砼浇筑。
(6)硬质软化护岸
①硬质软化式护岸为对现状硬质护岸顶部采用绿植软化,种植箱采用普通木质花箱。
②施工流程:岸线清理→盆栽种植及养护。
③岸线清理:硬质软化护岸施工前,将硬质挡墙上杂物、杂草等清理干净。
④盆栽种植及养护:
A.种植造型:紫藤盆景造型以修剪为主,蟠扎为辅,目的在于充分表现其简朴的自然形态。枝条要上下错落,避免单调,层次宜少不宜多。紫藤盆景的形式有曲干式或斜干式、垂枝式和悬崖式。
B.养护:
a.浇水:紫藤消耗水分大,但是仍然要宁干勿湿。浇水要掌握不干不浇,浇则浇透的原则。
b.施肥:薄肥勤施是使紫藤花繁叶茂的一个重要措施。在生长期,可结合浇水,每半月施一次稀薄饼肥,直至7~8月份停止施肥。9月份继续施肥,但次数、浓度均应适当减少。开花前,可适当增施磷钾肥。
c.修剪:紫藤春季长出嫩芽时,要适当摘去密芽。当新枝长到20多厘米长时,可剪去过长部分。在休眠期,也要进行修剪。9月份紫藤老叶易老化下垂,可摘去老叶,促其萌发新叶。萌发的新叶嫩绿娇翠,能推迟落叶期,延长观赏期。
d.病虫害防治:紫藤的病虫害较少。其害虫有蚜虫和叶蛾等。防治方法是以敌百虫、乳化乐果等药液进行喷杀。
6.材料与设备
本技术采用的机具设备见表6。
表6 机具设备表
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7.质量控制
7.1质量控制标准
施工质量控制执行设计图纸相关规定,生态护岸质量检查标准:护岸开挖断面满足设计要求,不允许超欠挖,各结构(固脚、压顶等)高程、尺寸符合设计要求。
7.2质量控制措施
7.2.1施工定位放样:施工前按照设计图纸布置控制网,沿线放设护岸桩号控制线、控制点,施工时分段采用撒灰线、挂线等方法控制。
7.2.2水位控制:水位高地对护岸工程施工影响较大,施工时尽量选择枯水期施工,若在汛期施工,则提前设施围堰及抽排水设施以保证护岸旱地施工,满足要求。
7.2.3开挖控制:岸坡开挖时分段安排专人进行现场控制,以保证岸坡开挖满足要求,不超挖、不欠挖。
7.2.4护岸施工:抛石、三维毯、压顶等施工时均严格按照设计参数进行实施及验收,以保证护岸稳定性满足要求。
8.安全措施
8.0.1对施工人员进行安全防护教育,提高安全防范意识。
8.0.2施工操作人员必须遵照规定施工操作,进入现场施工人员必须戴安全帽。
8.0.3各种机械要有专人挂牌运行操作,专人负责维修保养,经常对机械的关键部位进行检查,预防机械故障及机械伤害事故的发生。
8.0.4现场施工必须符合“安全操作规程”的有关规定。
9.环保措施
9.0.1认真贯彻落实国家有关环境保护法律、法规,做好施工区域的环境保护工作。
9.0.2严格遵守“工完、料尽、场地清”的原则,完成一处,清理一处,不留垃圾。
9.0.3对施工道路及时进行维护,减少道路扬尘。
9.0.4机械车辆使用过程中加强保养,防止油料泄漏污染环境。
9.0.5施工作业现场随时清理,现场配置垃圾箱,场地干净平整,无积水,无杂物,无垃圾。
10.效益分析
10.0.1生态护岸工程利用植物或者植物与工程相结合的技术手段,在确保护岸结构稳定性和安全性的前提下兼顾工程的生态效应,达到水体、土体和生物相互涵养,适合生物生长的仿自然状态。生态护岸集防洪、生态、景观和自净功能于一身,遵循规模最小化、外型缓坡化、内外透水化、表面粗糙化、材质自然化及成本经济化的原则,满足生态保护、资源可持续利用和工程安全的需求,具有一定的社会效益。
10.0.2综合考虑当地自然环境、地理环境和风土人情,结合现有岸坡的具体情况,针对性的选择护岸的型式,减少现有护岸的改建、开挖等。在植物选择上优先考虑当地乡土种;在建材选用上,优先选择当地天然建材,降低整体工程成本,具有一定的经济效益。