傳統(tǒng)的護(hù)坡主要有漿砌或干砌塊石護(hù)坡、現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡、預(yù)制混凝土塊體護(hù)坡等。這些傳統(tǒng)的邊坡工程,對(duì)邊坡的處理主要是強(qiáng)調(diào)其強(qiáng)度功效,卻往往忽視了其對(duì)環(huán)境的破壞;生態(tài)護(hù)坡作為巖土工程與環(huán)境工程相結(jié)合的產(chǎn)物,它兼顧了防護(hù)與環(huán)境兩方面的功效,是一種很有效的護(hù)坡、固坡手段。生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)應(yīng)與生態(tài)過(guò)程相協(xié)調(diào),盡量使其對(duì)環(huán)境的破壞影響達(dá)到*小。這種協(xié)調(diào)意味著設(shè)計(jì)應(yīng)以尊重物種多樣性,減少對(duì)資源的剝奪,保持營(yíng)養(yǎng)和水循環(huán),維持植物生境和
動(dòng)物棲息地的質(zhì)量,有助于改善人居環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的健康為總體原則。
近幾年來(lái),隨著人們對(duì)于園林景觀、生態(tài)環(huán)保、建筑藝術(shù)等內(nèi)容的不斷認(rèn)識(shí)與提高,幾種新型的生態(tài)護(hù)坡系統(tǒng)不斷發(fā)展起來(lái),如生態(tài)袋擋墻、格賓擋墻、自嵌式擋墻等,斷面型式如圖1。下面針對(duì)這幾種擋墻從不同角度作一比較,以供今后工程的推廣應(yīng)用。
生態(tài)袋擋墻斷面示意圖 石籠擋墻斷面圖
自嵌式擋墻斷面圖
圖1 幾種不同型式擋墻斷面圖
1. 擋墻的結(jié)構(gòu)比較
1) 生態(tài)袋擋墻。生態(tài)袋擋墻是將生態(tài)袋單體砌合聯(lián)結(jié)成一個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的整體護(hù)坡結(jié)構(gòu)。由具備特殊功能及特定技術(shù)參數(shù)要求的結(jié)構(gòu)組件構(gòu)成,組件主要包括:生態(tài)袋、扎口帶、縫袋線及滿足多向排水功能與強(qiáng)度要求的網(wǎng)肋型聯(lián)結(jié)扣等。
生態(tài)袋通過(guò)網(wǎng)肋型聯(lián)結(jié)扣單體砌合聯(lián)結(jié)成的整體護(hù)坡結(jié)構(gòu)如圖,在不加筋的情況下,它實(shí)際上是靠其重量來(lái)抵擋其后的水土壓力的重力式擋墻,雖為柔性結(jié)構(gòu)對(duì)軟弱地基有一定的適應(yīng)能力,但因其重量較大在軟弱地基上會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變形,如圖2。在不考慮地基承載力時(shí)擋墻初期袋內(nèi)的土未完全固結(jié),擋墻做完后經(jīng)過(guò)雨水的洗禮袋內(nèi)的土隨時(shí)間的積累逐步達(dá)到完全固結(jié),即擋墻在豎直方向會(huì)產(chǎn)生一定的位移。生態(tài)袋的規(guī)格一般為630mm×330mm×165mm,材料是無(wú)紡布,它本身可透水,袋內(nèi)裝土后時(shí)間一長(zhǎng),土?xí)俣律鷳B(tài)袋,導(dǎo)致水透不出,從而會(huì)產(chǎn)生很大的側(cè)向水壓,因擋墻是由每個(gè)袋子堆積而成,不像剛性重力擋墻可以抵擋較大的側(cè)向壓力,水透不出時(shí)很容易將擋墻推倒,如圖3。
圖2 地基承載力不足引起擋墻結(jié)構(gòu)變形 圖3擋墻倒塌
2) 石籠擋墻。又稱格賓(gabion)擋墻,該擋墻是屬于重力式塊石結(jié)構(gòu)的一種。
是將抗腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度的低碳高鍍鋅鋼絲,用六角網(wǎng)捻網(wǎng)機(jī)編織成平面網(wǎng)格狀,在施工現(xiàn)場(chǎng)組裝成不同尺寸規(guī)格的網(wǎng)箱或網(wǎng)墊,但鋼絲纏繞處和鋼絲籠連接處的強(qiáng)度很難保證,見(jiàn)圖4,石籠的破裂通常不是由于金屬線的老化銹蝕造成的,而主要是由于石籠中的石頭在水流的作用下不斷摩擦金屬網(wǎng),從而導(dǎo)致石籠格網(wǎng)的破裂。石籠中填充石料形成柔性的、自透水的、整體性的防護(hù)結(jié)構(gòu),填充料需滿足抗風(fēng)化、不溶解、具有一定強(qiáng)度、粒徑大于網(wǎng)孔的要求,但在一些地方很難找到要求的填料,而且有一種破壞形式,石籠雖然完好無(wú)損,可里面的石頭卻沒(méi)了,這主要是由于水流流速過(guò)高,充填的塊石質(zhì)地不夠堅(jiān)硬或體積較小,隨著水流的不斷沖蝕,塊石之間不斷摩擦,體積不斷減少,*終從石籠網(wǎng)孔中流出,所以填充的塊石必須達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。另外,格賓石籠結(jié)構(gòu)中存在較多孔隙,水在孔隙中不斷滲流、沖刷,對(duì)結(jié)構(gòu)體本身及其周圍土壤的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生較大的影響。
圖4 鋼絲籠強(qiáng)度不夠
3) 自嵌式擋墻。自嵌式擋墻是在干壘擋土墻的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種柔性結(jié)構(gòu)。它是加筋土擋墻,面板采用大小、形狀、重量一致的混凝土自嵌塊,加筋材料采用土工格柵。自嵌式擋墻的加筋土構(gòu)造原理同預(yù)制面板加筋擋墻,自嵌塊由于其自身的特點(diǎn),即塊體之間通過(guò)臺(tái)階、榫接等方式相互咬合連接。如圖5所示,砌塊有一個(gè)凸起鑄就機(jī)械互鎖,增加了接觸面的剪切強(qiáng)度。其臺(tái)階式壘砌的墻體自然形成12°的坡度,這使墻體重心偏內(nèi),增加其在土壓力作用下的抗傾覆能力。
圖5 自嵌式擋土塊的擺放
如圖5所示,通過(guò)橡膠棒在上下兩層預(yù)留孔的插銷連接,用于提供附加的抗剪強(qiáng)度,從而提高了承擔(dān)水平推力的能力。另外,自嵌塊墻體后增設(shè)粗骨料排水層以減少墻后水壓力的作用。
由于在預(yù)制混凝土塊中留孔等方法,使塊體的表觀重度控制在18-20KN/m3,比巖石及現(xiàn)澆砼的重度低,因此擋土結(jié)構(gòu)本身重量輕,以至于對(duì)基礎(chǔ)的要求低。
2. 擋墻的生態(tài)比較
生態(tài)的內(nèi)涵包括兩個(gè)要素:一是能滿足結(jié)構(gòu)上**的要求,要點(diǎn)是要求能透水、透氣、生長(zhǎng)植物的生態(tài)防護(hù)平臺(tái);二是能滿足生態(tài)平衡要求,即要建立良性的生態(tài)系統(tǒng),由高大喬木、低矮灌木、花草、魚(yú)巢、水草、動(dòng)物沿灘地、迎水邊坡、坡腳及近岸水體組成立體生態(tài)體系。
1)生態(tài)袋擋墻。生態(tài)袋在安裝完成后,進(jìn)行植被覆蓋,植被覆蓋通常采用壓條和噴播的方式,如圖6。由于植物根莖不斷生長(zhǎng),將生態(tài)袋與生態(tài)袋、生態(tài)袋與后邊坡緊密的連接在一起形成的生態(tài)邊坡。生態(tài)袋內(nèi)若裝砂土可滿足透水的要求,若裝粘性土則達(dá)不到透水的要求,同時(shí)時(shí)間一長(zhǎng)帶與帶之間的縫隙會(huì)隨著帶內(nèi)土的固結(jié)被淤堵而不透水。它雖可種植植被,但用在河道上時(shí),不能為水生植物提供良好的生長(zhǎng)空間,為凈化水質(zhì)創(chuàng)造條件。
圖6 生態(tài)袋擋墻植被覆蓋
2)石籠擋墻。石籠擋墻可靠塊石之間的大孔隙滿足透水、透氣的要求,但所謂的生態(tài)石籠擋墻是指在石籠擋墻的表層覆蓋耕植土,種植綠色植被,或者依靠擋墻上部后面的土體種植攀巖性的植物攀巖到擋墻上達(dá)到綠色效果,所以不是從擋墻結(jié)構(gòu)本身達(dá)到這種生態(tài)植生效果,見(jiàn)圖7。
圖7 石籠擋墻的生態(tài)效果
3)自嵌式擋墻。自嵌式擋墻分自嵌式景觀擋墻和自嵌式植生擋墻。自嵌式擋墻是塊與塊干壘而成,塊與塊之間存在孔隙,擋土塊后是級(jí)配碎石并設(shè)置土工布將土體與級(jí)配碎石隔離開(kāi),因此滿足生態(tài)要求的透水、透氣功能,并且對(duì)于景觀擋墻可以采取壓條的方法達(dá)到生長(zhǎng)植物的生態(tài)防護(hù)要求,如圖8。
圖8 自嵌式景觀擋墻達(dá)到生態(tài)的效果圖
在河道或水下使用時(shí),自嵌式植生擋墻也可增強(qiáng)其生態(tài)效果,其獨(dú)特的內(nèi)孔造型為水生植物提供良好的生長(zhǎng)空間,為凈化水質(zhì)創(chuàng)造了條件,塊體魚(yú)巢設(shè)計(jì)提高了水生植物的成活率,加強(qiáng)了水體的生態(tài)平衡,這一點(diǎn)是其它擋墻所不具備的,如圖9。
圖9 植生擋墻的獨(dú)特造型
3. 擋墻的景觀比較
以往工程主要從結(jié)構(gòu)**、滿足使用功能的需求出發(fā),往往忽視景觀效果,給城市景觀帶來(lái)毫無(wú)生機(jī)的景象。而現(xiàn)代城市建設(shè)講究人居環(huán)境,對(duì)景觀設(shè)計(jì)要求很高,如何恢復(fù)曲折有致、綠草茵茵的自然景象,是現(xiàn)代一些工程整治的重點(diǎn)。
針對(duì)如上所述的原因, 要求我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)中摒棄原有的設(shè)計(jì)理念,開(kāi)拓新的結(jié)構(gòu)型式。
1)生態(tài)袋擋墻。生態(tài)袋的顏色呈黑色,泥土浸泡后呈現(xiàn)與土的顏色一致,且堆放不如自嵌式擋墻錯(cuò)落有致。而且生態(tài)袋擋墻的綠化效果受季節(jié)的限制,冬天植物衰老枯竭后,效果較差。
圖10 生態(tài)袋擋墻景觀效果圖
圖11 生態(tài)袋擋墻春天與冬天的效果圖
2)石籠擋墻。國(guó)內(nèi)對(duì)石籠結(jié)構(gòu)理論和試驗(yàn)研究較少,在路堤邊坡防護(hù)、河道岸坡防護(hù)等方面也僅有少量的石籠結(jié)構(gòu)。在景觀石籠結(jié)構(gòu)方面,據(jù)筆者的了解,
北京甲殼蟲(chóng)工程技術(shù)有限公司完成的北京奧運(yùn)森林公園中泵房的石籠覆面和管理處的石籠裝飾工程應(yīng)是國(guó)內(nèi)首例石籠景觀工程,如圖12。但要做到圖12所要求的效果則需要較高的成本(包括人力、物力等)及較好的粒徑級(jí)配。
圖12 國(guó)內(nèi)**的石籠景觀工程——奧林匹克森林公園景觀石籠擋墻
3)自嵌式擋墻。優(yōu)凝舒布洛克自嵌式景觀擋土墻可以有不同的色彩(200種以上)可供選擇,和不同的形狀(主要為曲面型和直面型兩種),給設(shè)計(jì)師和業(yè)主非常廣闊的想象空間。優(yōu)凝舒布洛克自嵌式景觀擋土墻粗糙的表面質(zhì)感提供自然典雅的景觀效果和令人優(yōu)凝舒服的視覺(jué)感。一塊塊獨(dú)立的混凝土劈裂面單元上下錯(cuò)縫并前后退步偏移而形成的優(yōu)凝舒布洛克自嵌式景觀擋土墻****的擋土墻面與單調(diào)的鋼筋混凝土擋墻面或到處都能見(jiàn)到的塊石擋墻表面相比更具生命力和新鮮感,而且能更好地融于周圍建筑中形成和諧優(yōu)凝舒適的人居環(huán)境,如圖13。
如圖13 自嵌式擋墻的景觀效果
4. 擋墻的經(jīng)濟(jì)性比較
工程造價(jià)是工程建設(shè)的重要因素,因此對(duì)各種擋墻的造價(jià)作一比較是十分必要的。生態(tài)袋擋墻的生態(tài)袋在350-500元/m2,自嵌式擋土塊出廠價(jià)約為180元/m2。另外在施工完后生態(tài)袋擋墻要達(dá)到生態(tài)效果須植被噴播。石籠擋墻填充材料價(jià)格也較高,在一些地區(qū)材料來(lái)源也較麻煩,石籠擋墻屬于重力式擋墻,因此對(duì)地基的要求較高,在地基承載力較低時(shí)還需進(jìn)行地基處理,這將增加額外成本,但自嵌式擋墻塊體重量較輕,對(duì)地基沒(méi)有特別高的要求。同時(shí)石籠擋墻的基礎(chǔ)及擋墻本身的體積均較大,而且高度越大體積增加比例越大,則所需材料及施工費(fèi)用也越高。自嵌式擋土塊在必要的時(shí)候還可以拆卸重復(fù)利用,同時(shí)在擋墻較高時(shí)生態(tài)袋擋墻和石籠擋墻也均需加土工格柵來(lái)滿足穩(wěn)定性的要求,如圖14。綜合以上因素,自嵌式擋墻的性價(jià)比較生態(tài)袋和石籠擋墻占優(yōu)勢(shì)。
圖14 石籠或生態(tài)袋與加筋組合擋墻斷面圖
5. 擋墻的使用領(lǐng)域比較
1)生態(tài)袋擋墻。生態(tài)袋擋墻多用在野外,因?yàn)樵诙熘参锼ダ峡萁吆?,效果較差,所以不適用于小區(qū)、別墅等景觀效果要求較高的區(qū)域,如圖15。同時(shí)生態(tài)袋擋墻用在水下時(shí),由于生態(tài)袋的材料是無(wú)紡布,可透水,所以生態(tài)袋內(nèi)的土在水的長(zhǎng)期浸泡下將成稀泥狀,很難承擔(dān)上面生態(tài)袋的重量和其后的側(cè)向土壓力,致使擋墻下沉或倒塌。另外,生態(tài)袋的材料在水的長(zhǎng)期浸泡下,其抗腐蝕、抗酸堿鹽、抗微生物侵蝕的要求也較高。
圖15 生態(tài)袋擋墻多應(yīng)用在野外
2)石籠擋墻。石籠擋墻主要用在河道、岸坡護(hù)坡。因?yàn)槭\中填充石料可以形成柔性的、自透水的、整體性的防護(hù)結(jié)構(gòu),由于結(jié)構(gòu)天然的多孔隙性、整體性、柔性,有利于植物根系與土體間水源的循環(huán),所以主要應(yīng)用在河道、岸坡護(hù)坡,如圖16。
圖16 石籠擋墻應(yīng)用在岸坡護(hù)坡
3)自嵌式擋墻。自嵌式擋墻整個(gè)擋墻整齊、干凈,富于藝術(shù)感染力。面板可根據(jù)要求設(shè)計(jì)成各種圖案滿足景觀設(shè)計(jì)的要求。自嵌式擋土墻的適用領(lǐng)域較廣,水利、航運(yùn)、市政、園林和交通等領(lǐng)域,如圖17,而且也不受季節(jié)限制,如圖18。
圖17 自嵌式擋墻的應(yīng)用領(lǐng)域(這是生態(tài)袋和石籠擋墻所無(wú)法比擬的)
圖18 自嵌式擋墻在不同季節(jié)的效果圖
綜合以上所有因素,自嵌式擋墻的優(yōu)勢(shì)較明顯,根據(jù)實(shí)際條件,科學(xué)地運(yùn)用這種新型擋墻,一定能取得良好的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益,值得研究推廣應(yīng)用。