河堤整治工程方案比选与综合效益评价

河堤整治工程方案比选与综合效益评价

摘要：从工程量、投资、工期、生态环境与节能和后期全寿命运行维护成本方面对混凝土、浆砌块石和自嵌式植生挡土墙3种形式的河堤整治护堤方案进行综合对比评价，选择新型河道护岸材料自嵌式植生挡土墙，从节省土地占用、经济效益、施工组织、施工技术和施工管理上均具有明显的优势，并可推行标准化、通用化设计图。

关键词：河堤整治工程；自嵌式植生挡土墙；生态环境保护；综合经济效益

作者简历：

郑福瑞，男，1964年出生，中山大学本科学历，高级工程师，从事水利水电工程设计、监理和总承包管理20多年，现在中国水电顾问集团中南勘测设计研究院中南咨询公司，项目部副经理总工程师。

设计比选

以某取水工程中取水设施的壅水构筑物为例，主要为抬高水头以满足水泵最小淹没深度要求兴建低水头水库。构筑物主要由拦河坝、取水泵站及堤防组成，水库正常蓄水位高程1809.50m，设计水位最大抬高2.5m。

工程设计洪水标准为20年一遇，相应洪峰流量445m3/s，根据GB50286－98《堤防工程设计规范》堤防工程等别为Ⅳ等次要建筑物按4级建筑物设计。

抗震设防标准根据《中国地震动峰值加速度区划图》、《中国地震动反应谱特征周期区划图》、《水工建筑物抗震设计规范》，壅水构筑物按丙类抗震标准设防。

根据《防洪标准》规定，设计防洪标准为50～20年一遇，属Ⅳ等工程。

抗倾覆稳定安全系数

整治工程总体布局河道整治规划将采用河道清淤及断面拓宽，确保行洪畅通；河堤每边控制绿化带宽度，避免重复投资；对河道全面整治，恢复和强化河

道功能，适应城市代化建设和提高居民生活质量的需要。

从工程量、投资、工期、生态环境与节能和后期全寿命运行维护成本比较“C15素混凝土挡墙、M7.5浆砌块石和自嵌式植生挡土墙”3种河堤整治方案，经比较选择综合指标较好的采用新型护岸材料即自嵌式植生挡土墙。

自嵌式植生挡土墙防护堤典型断面

自嵌式植生挡土墙是一种加筋重力式复合结构，依靠植生混凝土空心异形砌块（建材成品）自身相互间嵌固和其后背土工格栅复合土体重量形成整体，防止滑动和倾覆失稳达到自身稳定的目的。此结构无需砂浆胶结，对地基承载力要求低，整体稳定耐冲刷能力较好，抗不均匀沉降较佳，并可在墙面种小植物可具绿化功能。

其简单的“三元”复合结构体（横向）：加筋土工格栅分层碾压土堤→砂卵砾石层+土工布构成反渗滤层（单元）→植生式混凝土空心砌块挡墙（基础和压顶锁口以少量混凝土结构）→河床。

其结构相比混凝土（或掺量不大于30%埋石混凝土）挡墙、浆砌石挡墙，地基承载力要求低，可不需要开挖至基岩硬地基，适用于河岸软土地基。因其开挖量小施工快速，施工组织和管理简单，在河道涉水施工中具有明显的优势。

经济效果对比分析与评价

某取水工程河道护堤整治方案以“C15素混凝土挡墙、M7.5浆砌块石和自嵌式植生挡土墙”比较，从对地基要求、施工工程量、单位工程投资、工程占地、生态环境保护、施工组织和技术难度、后期运行维护费效比等因素综合考量评价，选择一种最优方案。

此段河道水流缓慢冲刷较弱，参数取值按河道平均深度5.2m，硬砌高度4.5m估算工程投资，超高部分均采用植草护坡，河床糙率按河道线弯曲、断面变化、土底，边壁景观要求按有草考虑，糙率取0.036，对比如下表中。

对比效果分析：

（1）单位投资比较，最优方案依次为自嵌式植生挡土墙→M7.5浆砌块石→C15素混凝土（埋石）；

（2）工程占地比较，最优方案依次为C15素混凝土（埋石）→M7.5浆砌块石→自嵌式植生挡土墙；

（3）施工速度与质量控制比较，最优方案依次为自嵌式植生挡土墙→C15素混凝土（埋石）→M7.5浆砌块石；

（4）对地基要求比较，天然河道岸边地质条件一般覆盖层分布厚度较大，基岩埋深较大，地基基础处理投资相对较大。选择适应性强的新工艺结构形式是关键，从比较看最优方案依次为自嵌式植生挡土墙→M7.5浆砌块石→C15素混凝土（埋石混凝土）；

（5）生态景观节能、后期运行维保成本比较，最优方案依次为自嵌式植生挡土墙，属生态、景观环保产品， C15素混凝土（埋石混凝土）、M7.5浆砌块石较差。

随着社会经济发展和生活水平的提高，节能、环保和可持续发展，人民对环境、生态和谐的要求和保护意识的提高，因此从河道生态治理措施方面看，广泛应用新型护岸建材与工艺是发展趋势。如自嵌式植生挡土墙，墙体质轻，透水性好，墙上可以栽小植物美化河岸和改善生态环境，同时保证地下水与地表水的联通，使水域生态系统的结构与功能不发生较大变化。

结束语

经技术、经济和施工组织与管理各项要素综合论证对比，自嵌式植生挡土墙从投资节省、工期短、质量易控、影响生态环境小、产品美观、施工组织管理简单，对河床“软”土地基适应性好，并改良了护堤岩土结构特征，在某取水工程河岸整治工程实施取得非常好的效果；推行标准化、通用化标准图可加快设计进度提高设计效率，建议在市政、水利、环保工程领域中推广应用。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。