人工湖工程施工技术-园林工程施工技术

知识点:了解人工湖工程的基础知识,掌握人工湖工程施工的工艺流程和验收标准。

能力点:能根据施工图进行人工湖工程施工、管理与验收。

任务描述

人工湖是人工依地势就低挖掘而成的水域,沿岸因境设景,自然天成图画,园林中常利用湖体来营造水景,应充分体现湖的水光特色。在人工湖设计中首先要注意湖岸线的水滨设计,注意湖岸线的“线形艺术”,以自然曲线为主,讲究自然流畅,开合相映;其次要注意湖体水位设计,选择合适的排水设施,如水闸、溢流孔(槽)、排水孔等;最后要注意人工湖的基址选择,应选择壤土、土质细密、土层厚实之地,不宜选择过于黏质或渗透性大的土质为湖址。如果渗透力较大,必须采取工程措施设置防漏层。

某景区为满足景观需要,拟建一处人工湖,此项工程,首先要根据图纸要求进行人工湖的湖底施工,施工过程中注意人工湖的防渗处理;要严格按照图纸的要求选择材料,在景石摆放的过程中应注意园林美学知识的应用。按照图纸要求布置进水口、排水口和溢水口,并注意水口的隐藏。希望通过学习后能掌握人工湖工程的施工流程、施工方法、施工工艺及注意事项。

任务分析

要想成功完成人工湖工程施工,就要正确分析影响人工湖施工的因素,做好人工湖施工的前准备工作,根据人工湖的特点,学会并指导人工湖工程施工。其施工步骤为:定点放线、挖槽、湖底施工、湖岸施工、收尾、试水。具体应解决好以下几个问题:

①正确认识人工湖工程施工图,准确把握设计人员的设计意图。

②能够利用人工湖工程的知识编制切实可行的人工湖工程施工组织方案。

③能够根据人工湖工程的特点,进行有效的施工现场管理、指导工作。

④做好人工湖工程的成品修整和保护工作。

⑤做好人工湖工程竣工验收的准备工作。

任务咨询

湖属于静态水体,有天然湖和人工湖之分。前者是自然的水域景观,如著名的南京玄武湖、杭州西湖、扬州的瘦西湖、武汉的东湖、广东星湖等。人工湖则是人工依地势就低挖掘而成的水域,沿岸因境设景,自然天成,如深圳仙湖、苏州金鸡湖和一些现代公园的人工大水面。湖的特点是水面宽阔而平静,具有平远开朗之感。此外,湖往往有一定的水深以利于水产养殖。湖岸线自然流畅,可以是人工驳岸或自然式护坡,并结合其他景观建设。同时,根据造景需要,还常在湖中利用人工堆土成小岛,用来划分水域空间,使水景层次更为丰富。

一、人工湖的分类

1)按结构分类

(1)简易湖 简易湖指由人工挖掘的,池底、池壁只经过简单夯实加固的自然式湖体,这种湖一般建设在地下水位较低之处(图4.1)。在施工过程中,根据图纸要求进行定点放线,按图纸的要求进行开挖,当水池的基本轮廓挖掘完成后进行池底和池壁的处理。池底施工通常采取素土夯实或3∶7灰土夯实的方法防渗,若当地土质条件为黏土,则防渗效果更为理想;湖壁的施工也采取素土夯实的办法(一般采用植物作为护坡材料),根据图纸要求的湖壁坡度进行分层夯实加固;最后根据图纸要求做好进水口、排水口和溢水口的施工。这种简易湖虽施工简便,冻胀对它的破坏较小,但池壁不够坚固,经过波浪的反复冲刷易发生局部坍塌,池底虽做夯实处理但仍会有少量水渗漏,所以要经常补水。

图4.1　简易湖

(2)硬质驳岸湖 驳岸指在园林水体边缘与陆地交界处,为稳定岸壁,保护湖岸不被冲刷或水淹所设置的构筑物。硬质驳岸湖指驳岸由石材砌筑而成的湖,中国古典园林中的水池多为石砌驳岸湖,如图4.2所示。石砌驳岸湖的施工是先根据图纸挖出水池轮廓,再根据图纸要求制作池底,一般为素土夯实或3∶7灰土夯实。驳岸采用石材砌筑,在常水位及以上部分采用自然山石材料加以装饰,来创造自然的野趣。在施工过程中要注意驳岸的墙身位置尽量不透水,施工时在墙体石缝间灌入水泥砂浆,并用水泥勾缝。但要注意,露在常水位以上的自然山石不要勾缝,以免破坏自然效果。

图4.2　某学院硬质驳岸湖

(3)混凝土湖 混凝土湖指人工湖的湖底和湖壁均由水泥浇筑,这种水池一般较小,多以规则形式出现。

2)按人工湖平面形状分类

在园林造景中建造人工湖,最重要的是做好水体平面形状的设计,人工湖的平面形状直接影响水景形象表现及其景观效果。根据曲线岸边的不同围合情况,水面可设计为多种形状,如肾形、葫芦形、兽皮形、钥匙形、菜刀形、聚合形等(图4.3)。设计这类水体形状应注意的是:水面形状宜大致与所在地块的形状保持一致,仅在具体的岸线处理给予曲折变化。设计成的水面要尽量减少对称、整齐的因素。

图4.3　自然式人工湖平面示例

二、人工湖的布置要点

根据园林的现有水体或利用低地,挖土成湖,要充分体现湖的水光特色。

①要注意湖岸线的水滨设计,注意湖岸线的“线形艺术”,以自然曲线为主,讲究自然流畅,开合相映。

②要注意湖体水位设计,选择合适的排水设施,如水闸、溢流孔(槽)、排水孔等,最好能够有一定的汇水面,或人工创造汇水面,通过自然降水(雨、雪)的汇入补充湖水。

③要注意人工湖的基址选择,应选择壤土、土质细密、土层厚实之地,不宜选择过于黏质或渗透性大的土质为湖址。如果渗透力较大,必须采取工程措施设置防漏层。

三、湖的工程设计

(1)水源选择

①蓄积天然降水(雨水或雪水);

②引天然河湖水;

③池塘本身的底部有泉;

④打井取水;

⑤引入城市用水。

以上①,②为园林中最为理想的水源,通过引入自然湖、河水或汇集的天然降水补充园林景观用水和植物养护用水,既节约资源,也节约能量。选择水源时应根据用水的需要考虑地质、卫生、经济上的要求,并充分考虑节约用水。

(2)人工湖基址对土壤的要求 人工湖平面设计完成后,要对拟挖湖所及的区域进行土壤探测,为施工技术设计做准备。

①黏土、砂质黏土、壤土,土质细密、土层深厚或渗透力小的黏土夹层是最适合挖湖的土壤类型。

②以砾石为主,黏土夹层结构密实的地段,也适宜挖湖。

③砂土、卵石等容易漏水,应尽量避免在其上挖湖。如漏水不严重,要探明下面透水层的位置深浅,采用相应的截水墙或用人工铺垫隔水层等工程措施。

④基土为淤泥或草煤层等松软层,须全部挖出。

⑤湖岸立基的土壤必须坚实。黏土虽透水性小,但在湖水到达低水位时,容易开裂,湿时又会形成松软的土层、泥浆,故单纯黏土不能作为湖的驳岸。为实际测量漏水情况,在挖湖前对拟挖湖的基础需要进行钻探,要求钻孔之间的最大距离不得超过100 m,待土质情况探明后,再决定这一区域是否适合挖湖,或施工时应采取的工程措施。

(3)水面蒸发量的测定和估算 对于较大的人工湖,湖面的蒸发量是非常大的,为了合理设计人工湖的补水量,测定湖面水分蒸发量是很有必要的。目前,我国主要采用置E-601 型蒸发器测定水面的蒸发量,但其测得的数值比水体实际的蒸发量大,因此须采用折减系数,年平均蒸发折减系数一般取0.75～0.85。水量损失主要是由于风吹、蒸发、溢流、排污和渗漏等原因造成的损失。一般按循环水流量或水池容积的百分数计算(表4.1)。

表4.1　水体水量损失

(4)人工湖渗漏损失 人工湖水体渗透损失非常复杂,对于园林水体,可参考表4.2 所列进行估算。

表4.2　水体渗透损失

根据湖面蒸发水的总量及渗漏水的总量可计算出湖水体积的总减少量,依此可计算最低水位;结合雨季进入湖中雨水的总量,可计算出最高水位;结合湖中给水量,可计算出常水位,这些都是进行人工期的驳岸设计必不可少的数据。

任务实施

一、施工前的准备工作

在施工前要做好详细的现场勘察,对施工范围内地上及地下的障碍物进行确认和记录,并确认处理方法。对现场的土质情况进行勘察,若池底做简易防水施工,需检验基址土质的渗水情况和地下水位的高低情况,以验证图纸中池底结构是否合理,结合实际情况制订施工计划。

(1)图纸准备 认真核对所有资料,仔细分析设计图纸,并按设计图纸确定土方量。

(2)勘察现场 根据工程图纸针对施工项目的现场条件进行全面考察,包括经济、地理、地质、气候、法律环境等情况,对工程建设项目一般应至少了解以下内容:

①施工现场是否达到规划设计材料的条件;

②施工的地理位置和地形、地貌;

③施工现场的地址、土质、地下水位、水文等情况;

④施工现场的气候条件,如气温、湿度、风力等;

⑤现场的环境,如交通、供水、供电、污水排放等;

⑥临时用地、临时设施搭建等,即工程施工过程中临时使用的工棚、堆放材料的库房以及这些设施所占地方等。

(3)考察基址渗漏状况 部分湖底的渗透性特别小,好的湖底全年水量损失占水体体积5%～10%,因此不需特别的湖底处理,适当夯实即可;一般湖底10%～20%;较差的湖底20%～40%,以此制订施工方法及工程措施。

(4)做好排水处理 湖体施工时排水尤为重要。如水位过高,施工时可用多台水泵排水,也可通过梯级排水沟排水,由于水位过高,为避免湖底受地下水的挤压而被抬高,必须特别注意地下水的排放。通常用15 cm厚的碎石层铺设整个湖底,上面再铺5～7 cm厚沙子就足够了。如果这种方法还无法解决,则必须在湖底开挖环状排水沟,并在排水沟底部铺设带孔聚氯乙烯(PVC)波纹管,四周用碎石填塞(图4.4),会取得较好的排水效果。

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图4.4　PVC 排水管铺设

通常基址条件较好的湖底不做特殊处理,适当夯实即可。但渗漏性较严重的必须采取工程手段。常见的措施有灰土层湖底、塑料薄膜湖底和混凝土湖底等做法。

二、基础放样及开槽

(1)基础放样 严格依据施工图纸要求进行放线,由于该人工水湖为自然式形状,所以放线时可根据图纸中所绘制的方格网进行放线。这种放线方法适用于不规则图形的放线。水平放线时,利用经纬仪和钢尺,在施工场地内把施工图的方格网测设到实地,打桩时,先沿湖池外缘15～30 cm打一圈木桩,第一根桩为基准桩,其他桩皆以此为准。基准桩即是湖体的池缘高度,打桩时要注意保护好标志桩、基准桩。

然后,将图上水池驳岸线与方格网的各个交点的位置准确地测设在现场的方格网上,并用平滑的石灰线连接各交点。桩打好后并预先准备好开挖方向及土方堆积方法。在撒石灰线的过程中,可根据自然曲线的要求进行简单调整,以达到自然、美观的效果。所放出的平滑曲线即为水池基础的施工范围。竖向放线时,根据图纸要求,利用水准仪进行竖向放线,对测设好的标高点进行打桩,并在桩上做好标高的标记。

(2)开槽 本任务中的人工湖开槽可以采取人工开槽与机械开槽相结合的方法。在开槽的过程中,注意操作范围应向外增加一定宽度的工作面,先由机械进行粗糙施工,以便快速完成绝大多数的土方挖掘任务;然后由人工对基槽内机械不便施工的位置进行挖掘,对自然式驳岸线进行细致的雕琢,并对较陡的边坡进行加固;最后对基槽底部进行平整。在机械施工过程中注意桩点的保护,以便于后期施工。所挖出的表土可先堆放在基槽外围,以便施工结束后的回填或用于种植植物。利用机械将基槽夯实坚固密实后,利用水准仪对基槽进行标高校对(校对的精确度取决于所选择的校对点的多少)。若基槽标高低于设计标高时,应用原土回填并夯实。开槽过程中如有地下水渗出,应及时排除。

三、湖底施工

湖底做法应因地制宜。大面积湖底适宜于灰土做法;较小的湖底可以用混凝土做法;铺塑料薄膜适合湖底渗漏中等的情况。图4.5所示是几种常见的湖底施工方法。

图4.5　几种简易湖底的做法

本任务的水池池底做法为素土夯实加500 mm 厚3∶7灰土(石灰和土按体积比为3∶7的比例混合。若使用黏性土配制时,灰土强度比砂性土所配制的灰土强度高出1～2 倍)分层夯实。石灰和土在使用前必须过筛,土的粒径不得大于15 mm,灰的粒径不得大于5 mm。把石灰和土搅拌均匀,并控制加水量,以保证灰土的最佳使用效果。将拌好的灰土均匀倒入槽内指定的地点,但不得将灰土顺槽帮流入槽内,若用人工夯筑灰土时,每层填入的灰土约25 cm厚,夯实后灰土约为15 cm厚。采用蛙式夯实机进行夯实时,每层填入的灰土厚20～25 cm。夯实是保证灰土基础质量的关键,打夯的遍数以使灰土的密实度达到规范所规定的数值为准,并确保表面无松散、起皮现象。在夯实过程中可适当洒水,以提高夯实的质量。夯打完后及时加以覆盖,防止日晒雨淋。

四、湖岸施工

本任务中湖岸的做法为混凝土墙体加湖石装饰。

(1)垫层施工 做法是在素土夯实的基础上,加100 mm 厚碎石垫层。碎石材料宜质地坚硬、强度均匀,最大粒径不得大于垫层厚度的2/3。碎石应级配均匀,在填筑前应作级配试验,以保证符合技术要求。碎石垫层应分层铺筑,每层厚度一般为15～20 cm,不宜超过30 cm,并用木桩控制每层的厚度及垫层的标高。碎石铺设时应处于同一标高上,当池底深度不同时,应将基土面挖成踏步或斜坡形,搭接处应注意压实,施工顺序为先浅后深。若填筑时发现局部碎石级配不均,应将其挖出,并用符合级配要求的碎石回填。碎石垫层夯实前应适当洒水,使碎石的含水量保持在8%～12%,相邻的夯实位置应有一定的搭接,夯实次数应不少于3 遍。在最后一遍夯实前应拉线找平,以便夯实后达到设计标高。

(2)混凝土墙体施工 本任务中湖岸的基础和墙体为C15 混凝土整体浇筑。混凝土保证搅拌均匀,若在加有添加剂的条件下施工时(粉末状添加剂同水泥一并加入,液体状添加剂与水同时加入),应延长搅拌时间。在浇筑前,应清除模板和钢筋上的杂物、污垢,将搅拌好的混凝土浇入事先做好的模具内,每浇筑一层混凝土都应及时均匀振捣。混凝土振捣采用赶浆法,以保证上下层混凝土接茬部位结合良好,并防止漏振,确保混凝土密实。振捣上一层时应插入下层约50 mm,以消除两层之间的接槎。振捣棒移动的间距,应能保证振动器的有效覆盖范围,以振实振动部位的周边。浇筑结束后注意混凝土墙体的覆盖及浇水养护。

(3)湖石安装施工 在本任务中,石材应选择未经切割过,并显示出风化痕迹的石块,或被河流、海洋强烈冲击或侵蚀的石块,这样的石块能显示出平实、沉着的感觉。最佳的石材颜色是蓝绿色、棕褐色、红色或紫色等柔和的色调。石形应选择自然形态,无论石材的质量高低,石种必须统一,不然会使局部与整体不协调,导致总体效果不伦不类、杂乱。造石无贵贱之分,就地取材,随类赋型,最有地方特色的石材也最为可取。以自然观察之理组合山石成景,才富有自然活力。施工时必须从整体出发,这样才能使石材与环境相融洽,形成自然的和谐美。

五、收尾施工

当湖岸施工结束后,需要对湖岸墙体靠近陆地一侧的施工预留工作面进行回填,回填时可选择3∶7灰土,并分层进行夯实,确保土体不会发生渗透和坍塌现象;也可用级配砂石进行回填并夯实。完成给排水、溢水管线和设备的安装,并完成与水池相结合造景的植物和植物相关小品的施工。若池内有水生植物,需在水中放置种植器皿或在池底填入一定厚度的种植土。

六、试水

根据设计要求,对水池的给排水设备进行检验,查看其是否通畅,设备运转是否正常。检查人工湖的防水效果是否达到设计要求,有无渗水现象的发生。

任务考核

巩固训练

某校园欲建一处人工湖,人工湖湖底为素土夯实、湖岸为砌石湖岸并进行块石护坡,试建造该人工湖。

一、材料及用具

人工湖平面图及人工湖湖底、砌石驳岸施工图、块石护坡施工图、水泥、中砂、毛石、块石、水平仪、钢尺等。

二、组织实施

①将学生分成3 个小组,以小组为单位进行人工湖分段施工;

②按下列施工内容完成施工任务:

湖底、驳岸、护坡。

三、训练成果

①每人交一份训练报告,并参照人工湖施工任务考核进行评分;

②根据校园人工湖设计要求,完成人工湖施工。

拓展提高

护坡工程施工

在园林中,自然山地的陡坡、土假山的边坡、园路的边坡和水池岸边的陡坡,有时为顺其自然不做驳岸,而是改用斜坡伸向水中,这就要求能就地取材,采用各种材料做成护坡。护坡主要是防止滑坡,减少水和风浪的冲刷,以保证岸坡的稳定。

一、园林护坡的类型和作用

1)块石护坡(图4.6)

图4.6　块石护坡(单位:mm)

2)园林绿地护坡

(1)草皮护坡 当岸壁坡角在自然安息角以内,地形若在1∶20～1∶5起伏,这时可以考虑用草皮护坡,即在坡面种植草皮或草丛,利用土中的草根来固土,使土坡能够保持较大的坡度而不滑坡。

(2)花坛式护坡 将园林坡地设计为倾斜的图案、文字类模纹花坛或其他花坛形式,既美化了坡地,又起到了护坡的作用。

(3)石钉护坡 在坡度较大的坡地上,用石钉均匀地钉入坡面,使坡面土壤的密实度增长,抗坍塌的能力也随之增强。

(4)预制框格护坡 一般是用预制的混凝土框格覆盖、固定在陡坡坡面,从而固定、保护了坡面;坡面上仍可种草种树。当坡面很高、坡度很大时,采用这种护坡方式比较好。因此,这种护坡最适于较高的道路边坡、水坝边坡、河堤边坡等的陡坡。

(5)截水沟护坡 为了防止地表径流直接冲刷坡面,而在坡的上端设置一条小水沟,以阻截、汇集地表水,从而保护坡面。

(6)编柳抛石护坡 采用新截取的柳条十字交叉编织。编柳空格内抛填厚200～400 mm的块石,块石下设厚10～20 cm的砾石层以利于排水和减少土壤流失。柳格平面尺寸为1 m ×1 m 或0.3 m×0.3 m,厚度为30～50 cm。柳条发芽便成为较坚固的护坡设施。

近年来,随着新型材料的不断应用,用于护坡的成品材料也层出不穷,不论采用哪种形式的护坡,它们最主要的作用基本上都是通过坚固坡面表土的形式,防止或减轻地表径流对坡面的冲刷,使坡地在坡度较大的情况下也不至于坍塌,从而保护了坡地,维持了园林的地形地貌。

二、坡面构造设计与施工

各种护坡工程的坡面构造,实际上是比较简单的。它不像挡土墙那样,要考虑泥土对砌体的侧向压力。护坡设计只需要考虑的是:如何防止陡坡的滑坡和如何减轻水土流失。根据护坡做法的基本特点,下面将各种护坡方式归入植被护坡、框格护坡和截水沟护坡3 种坡面构造类型,并对其设计方法给予简要的说明。

1)植被护坡的坡面设计与施工

这种护坡的坡面是采用草皮护坡、灌丛护坡或花坛护坡方式所做的坡面,这实际上都是用植被来对坡面进行保护,因此这3 种护坡的坡面构造基本上是一样的。一般而言,植被护坡的坡面构造从上到下的顺序是:植被层、坡面根系表土层和底土层。各层的构造情况如下:

(1)植被层 植被层主要采用草皮护坡方式的,植被层厚15～45 cm;用花坛护坡的,植被层厚25～60 cm;用灌木丛护坡,则灌木层厚45～180 cm。植被层一般不用乔木做护坡植物,因乔木重心较高,有时可因树倒而使坡面坍塌。在设计中,最好选用须根系的植物,其护坡固土作用比较好。

图4.7　植被护坡坡面的两种断面

(2)根系表土层 用草皮护坡与花坛护坡时,坡面保持斜面即可。若坡度太大,达到60°以上时,坡面土壤应先整细并稍稍拍实,然后在表面铺上一层护坡网,最后才撒播草种或栽种草丛、花苗。用灌木护坡,坡面则可先整理成小型阶梯状,以方便栽种树木和积蓄雨水(图4.7)。为了避免地表径流直接冲刷陡坡坡面,还应在坡顶部顺着等高线布置一条截水沟,以拦截雨水。

(3)底土层 坡面的底土一般应拍打结实,但也可不作任何处理。

2)预制框格护坡的坡面设计与施工

预制框格有混凝土、塑料、铁件、金属网等材料制作的,其每一个框格单元的设计形状和规格大小都可以有许多变化。框格一般是预制生产的,在边坡施工时再装配成各种简单的图形。用锚和矮桩固定后,再往框格中填满肥沃壤土,土要填得高于框格,并稍稍拍实,以免下雨时流水渗入框格下面,冲刷走框底泥土,使框格悬空。以下是预制混凝土框格的参考形状及规格尺寸举例,如图4.8所示。

图4.8　预制框格护坡

三、护坡的截水沟设计与施工

图4.9　截水沟构造图

截水沟一般设在坡顶,与等高线平行。沟宽20～45 cm,深20～30 cm,用砖砌成。沟底、沟内壁用1∶2水泥砂浆抹面。为了不破坏坡面的美观,可将截水沟设计为盲沟,即在截水沟内填满砾石,砾石层上面覆土种草。从外表看不出坡顶有截水沟,但雨水流到沟边就会下渗,然后从截水沟的两端排出坡外(图4.9)。

园林护坡既是一种土方工程,又是一种绿化工程;在实际的工程建设中,这两方面的工作是紧密联系在一起的。在进行设计之前,应当仔细踏勘坡地现场,核实地形图资料与现状情况,针对不同的矛盾提出不同的工程技术措施。特别是对于坡面绿化工程,要认真调查坡面的朝向、土壤情况、水源供应情况等条件,为科学地选择植物和确定配植方式,以及制订绿化施工方法,做好技术上的准备。