生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)在堤防工程中的應(yīng)用

鄧義林

(三明市堤防服務(wù)中心，福建 三明 365000)

0 引 言

河道邊坡受到降雨、水流沖涮以及水位升降等方面的影響會造成坡面抵抗力降低，所以為了確保堤防工程的安全性和可靠性，同時達(dá)到美化生態(tài)的目的，需要對邊坡實施必要護(hù)理?，F(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)能夠按照具體的功能需要進(jìn)行配置所用材料的性能，從而有效滿足工程穩(wěn)定性和耐久性的要求。同時，現(xiàn)澆生態(tài)混凝土具有非常大的孔隙率以及透水系數(shù)，能夠?qū)λ|(zhì)進(jìn)行有效凈化，對于植物的生長是非常有利的。另外，該技術(shù)還具有自然排水、美化護(hù)坡、施工簡便等優(yōu)點，對于改善生態(tài)環(huán)境具有重要作用。所以對于現(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)進(jìn)行研究應(yīng)用具有非常現(xiàn)實的意義。

1 現(xiàn)澆生態(tài)混凝土技術(shù)研究

1.1 材料的選擇

現(xiàn)澆生態(tài)混凝土主要就是利用多種材料(主要包括粗骨料、水泥、粉煤灰、耕土、礦渣、有機(jī)肥以及不同添加劑等)混合而成的多孔混凝土。該混凝土材料最主要的結(jié)構(gòu)特點就是粗骨料相互黏結(jié)而形成孔隙均勻、連續(xù)分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，所以加強(qiáng)原材料的控制是非常重要的。

1)粗骨料選擇。對粗骨料的要求相對簡單，一般情況下粗骨料可以采用普通的碎石、浮石等，也可以采用玻璃、碎磚、混凝土等等，需要將粗骨料的粒徑控制在2.5-25mm范圍內(nèi)。

2)水泥的選擇。可以采用普通的硅酸鹽水泥或者高爐水泥等等。

3)保水劑的選擇?？梢圆捎肧AP高吸水樹脂、聚丙烯酰胺(PAM)以及甲基纖維素(CMC)。

4)添加劑的選擇。可以采用生態(tài)混凝土專用添加劑SR-3，其能夠有效提升生態(tài)混凝土強(qiáng)度以及耐久性，能夠有效改善混凝土的化學(xué)特性，確保其良好的物理特性。

1.2 生態(tài)混凝土護(hù)坡性能

生態(tài)混凝土最主要的性能指標(biāo)之一就是透水性，透水性會受到基礎(chǔ)材料顆粒情況的較大影響。對于現(xiàn)澆生態(tài)混凝土來說，想要實現(xiàn)良好的植生效果就需要保證其透水系數(shù)>1mm/s。在混凝土中加入SR-3添加劑能夠形成多孔混凝土，將水灰比控制在0.4-0.6范圍內(nèi)，能夠確保透水性>7mm/s，從而滿足植物生長方面的要求。

生態(tài)混凝土護(hù)坡，由于護(hù)坡結(jié)構(gòu)層整體反濾，即保證只讓水自由通過而土質(zhì)細(xì)顆粒不能通過，可防止因波浪淘刷、水位下降、地下水涌起所導(dǎo)致的土顆粒流失現(xiàn)象，從而實現(xiàn)淹水區(qū)邊坡的安全、穩(wěn)定。生態(tài)混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)層具有大量連通的細(xì)密孔隙，這些連通的細(xì)密孔隙可以使水、空氣自由滲透，可以創(chuàng)造水生動植物的生長與生存環(huán)境，可以使孔隙內(nèi)部及護(hù)坡結(jié)構(gòu)層表面附著和棲息微生物、小動物類及藻類等，因而可以有效降低水體中的富養(yǎng)性物質(zhì)，促進(jìn)水質(zhì)的自然凈化。生態(tài)混凝土的表面粗糙沙琪瑪狀，對水流沖擊能量的吸收效果好，作為淹水區(qū)岸坡的護(hù)坡結(jié)構(gòu)，可以防止岸坡侵蝕，減低波浪高度。根據(jù)實驗測定，生態(tài)混凝土護(hù)坡比傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)的消波能力提高了30%-50%。生態(tài)混凝土護(hù)坡與坡體結(jié)合的相容性以及所具有的多孔性等特點，使得該護(hù)坡結(jié)構(gòu)對地震時的變形適應(yīng)性強(qiáng)。生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)使得護(hù)坡結(jié)構(gòu)層的孔隙結(jié)構(gòu)可控性強(qiáng)，通過混凝土配合比的調(diào)整及改性材料的調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)護(hù)坡結(jié)構(gòu)層孔隙的均勻排布以及孔徑大小的可控，通過控制護(hù)坡結(jié)構(gòu)層孔隙的特征(空隙率、孔隙分布、孔徑大小)，達(dá)到整體透水及反濾的目的[1]。

1.3 植生性能分析

在河道水位之上采取“植生性生態(tài)混凝土+客土”噴播的方式(就是指在現(xiàn)澆生態(tài)混凝土坡面上覆蓋植被材料)，能夠為植物生長提供充足的養(yǎng)分以及良好的生存環(huán)境，確保植物的健康生長，保證植物根須能夠延伸到生態(tài)混凝土中，從而實現(xiàn)邊坡的綠化目的，能夠確保坡面景觀和周圍環(huán)境有效融合。

1.4 現(xiàn)澆生態(tài)混凝土和傳統(tǒng)混凝土護(hù)坡效果比較

相對于傳統(tǒng)混凝土護(hù)坡方式來說，現(xiàn)澆生態(tài)混凝土在護(hù)坡方面具有較大的優(yōu)勢，兩種方式的效果對比如表1所示。

表1 現(xiàn)澆生態(tài)混凝土和傳統(tǒng)混凝土護(hù)坡效果比較

2 現(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)在碧湖聯(lián)友家居廣場段堤防工程中的應(yīng)用

2.1 工程基本概況

碧湖聯(lián)友家居廣場所在地隸屬于三明市梅列區(qū)徐碧街道，位于沙溪河右岸，距離下游斑竹電站約3km，距離上游碧口大橋約800m，項目區(qū)右側(cè)為205國道，河道左側(cè)為上河城。該段堤防出現(xiàn)不同程度的損毀，存在嚴(yán)重的安全隱患，給周邊群眾生命財產(chǎn)帶來極大威脅，整治工作刻不容緩。開展堤防工程建設(shè)不僅能促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展、提高抵御洪水的能力，而且是當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容。

本工程建設(shè)規(guī)模為：①新建復(fù)合式防洪堤511.6m，樁號為BH右0+000.0- BH右0+511.6，堤高7.5-7.9m(承臺以下樁基長8.27-13.84m)，防洪堤結(jié)構(gòu)型式為下部埋石混凝土+鋼筋混凝土承臺，承臺基礎(chǔ)采用C30混凝土沖孔灌注樁基，上部為現(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡。②拆除舊擋土墻152m，該段擋土墻為建設(shè)聯(lián)友家居廣場時建設(shè)的漿砌石擋墻，因擋墻基礎(chǔ)坐落于填土層上，穩(wěn)定不滿足要求，給予拆除。復(fù)合式防洪堤結(jié)構(gòu)下部為C15埋石混凝土(現(xiàn)澆厚600mm，埋石率20%)+C25鋼筋混凝土(現(xiàn)澆厚800mm)承臺，承臺下部設(shè)100mm厚C15混凝土墊層，基礎(chǔ)為C30混凝土沖鉆孔灌柱樁，承臺頂高程為127.00m(比現(xiàn)狀常水位126.30m高0.7m)，底高程為125.50m，寬4.0m。沿承臺頂外側(cè)設(shè)置鍍鋅管防護(hù)欄桿，距離承臺外側(cè)邊緣2.1m處設(shè)置鋼筋混凝土梁，尺寸為0.4m×0.4m，梁后接現(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡至上部土堤頂(133.00-133.40m)，護(hù)坡坡比為1∶1.5，土堤頂設(shè)置C20混凝土壓頂，壓頂寬700mm，高400mm，土堤頂設(shè)置大理石防護(hù)欄桿并鋪設(shè)透水地磚。

2.2 現(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡施工技術(shù)分析

1)施工之前的準(zhǔn)備。在進(jìn)行全面施工前，需要做好各項技術(shù)準(zhǔn)備、材料及設(shè)備準(zhǔn)備、場內(nèi)外的協(xié)調(diào)等準(zhǔn)備工作。

技術(shù)準(zhǔn)備：做好施工方案的審查工作，施工任務(wù)確定后，提前與建設(shè)單位、監(jiān)理單位聯(lián)系，掌握施工方案、編制情況、做好圖紙會審工作，使每個現(xiàn)場管理人員能及時領(lǐng)會到設(shè)計方案的意圖，以便貫徹落實，組織好施工管理。

材料及設(shè)備準(zhǔn)備：認(rèn)真做好材料采購的準(zhǔn)備工作，根據(jù)生態(tài)型混凝土材料規(guī)格需要的特殊性，落實材料的供應(yīng)。保養(yǎng)好計劃進(jìn)場的機(jī)械設(shè)備，工具等。隨時以良好的性能進(jìn)場[2]。

2)框架結(jié)構(gòu)的設(shè)置?；炷量蚣芸梢酝ㄟ^C25混凝土現(xiàn)場澆筑形成，最終形成邊長為2m的基本方格。迎水坡框梁每12.0m設(shè)變形縫一道，縫寬20mm，縫間瀝青杉板隔縫。變形縫位置需與欄桿變形縫位置一致。此框架的作用在于將坡面和生態(tài)混凝土約束成為整體，能夠有效提升生態(tài)混凝土的施工性能。在混凝土框架設(shè)置過程中一定要充分考慮到坡面長度、坡度等方面的問題，框架的布置及尺寸如圖1所示。框架的縱橫向間距設(shè)置為2m，同時要在框架的上下部設(shè)置200mm×300mm以及300mm×500mm的C25混凝土擋土墻。施工前必須清理混凝土框格梁內(nèi)的碎磚塊及雜物，坡面平整，無樹根，石塊及其他尖壯物，土建單位修整后的邊坡，必須經(jīng)監(jiān)理人員驗收合格后，方可進(jìn)行下一道工序施工。

3)鋪設(shè)營養(yǎng)型無紡布。坡面上鋪設(shè)專用營養(yǎng)無紡布，設(shè)計規(guī)格為400g/m2。營養(yǎng)型無紡布為反濾層和營養(yǎng)層復(fù)合結(jié)構(gòu)，是在反濾無紡布上交織四種纖維攜帶多種緩釋肥料，在混凝土浸提液作用下產(chǎn)生氨基酸分子團(tuán)，同時具有反濾和為植物長期提供營養(yǎng)的作用。

圖1 框架的布置及尺寸

4)配制、添加特制的生態(tài)混凝土添加劑、鹽堿改良復(fù)合營養(yǎng)材料。①配制特制的生態(tài)混凝土添加劑，為保證添加劑與水泥、骨料混合均勻并攪拌，按添加劑：水為1∶1000的比例進(jìn)行稀釋，并在混凝土攪拌階段添加。②配制特制的鹽堿改良復(fù)合營養(yǎng)材料，是將20余種有機(jī)材料、無機(jī)材料、活性材料充分混合后配制而成。

5)現(xiàn)澆生態(tài)混凝土。采用現(xiàn)場澆筑法，施工時可10m(橫向長)為一單元一次性澆注。澆筑時要做到澆筑均勻，平整，不能產(chǎn)生隔層，以免影響植物根系向下生長，有效孔徑要求達(dá)到25%-30%確保植物扎根。6)填充鹽堿改良復(fù)合營養(yǎng)材料及種植土回填。將特制的鹽堿改良復(fù)合營養(yǎng)材料與種植土混合，采用噴填、水填方式向生態(tài)混凝土孔隙內(nèi)填充。填充后使生態(tài)混凝土上植物所需營養(yǎng)的供給具有全面性、緩釋性、均衡性、適應(yīng)性?；靥畹目筛骺屯良仁巧鷳B(tài)混凝土的組成部分之一，也可提高生態(tài)混凝土植草發(fā)芽率、防熱曬、阻止氮肥溢出。

回填土應(yīng)無碎石等雜物、雜質(zhì)、無塊狀，必要時應(yīng)進(jìn)行篩選?；靥钔恋暮蕬?yīng)≥15%，過干時，可在回填后的土表面少量撒水?；靥钔燎形疬^厚，以免草在回填土層過度分蘗，使草與混凝土分離。

7)植生工程以及植生效果?，F(xiàn)澆生態(tài)混凝土鋪設(shè)過程中一方面要加強(qiáng)生態(tài)混凝土孔徑的控制，這樣能夠保證植生更好的功能，有效提升景觀以及生態(tài)效果。本工程生態(tài)混凝土的骨料粒徑宜控制在20-40mm，為單一級配。另一方面要加強(qiáng)生態(tài)混凝土強(qiáng)度以及孔隙率方面的控制，這樣能夠保證行程較好的防洪以及抗沖刷性能。本工程生態(tài)混凝土強(qiáng)度3-8MPa，孔隙率25%-30%，透水系數(shù)≥0.1cm/s，綠化覆蓋率95%，表面客土50mm，植物根系必須穿透混凝土，坡面草種采用狗牙根等，見圖2所示。

圖2 坡面植生及效果示意圖

2.3 工程效果分析

1)通過現(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用，有效防止了邊坡水土流失。本項目水土流失防治六項指標(biāo)值分別為擾動土地整治率95%，水土流失總治理度96%，土壤流失控制比1，攔渣率95%，林草植被恢復(fù)率98%，林草覆蓋率26%。

2)通過現(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用，邊坡具有較好的消波作用，能夠很好適應(yīng)強(qiáng)烈震動影響，又可防止因波浪淘刷、水位下降、地下水涌起所導(dǎo)致的邊坡破壞，從而實現(xiàn)邊坡的安全、穩(wěn)定。

3)工程所用現(xiàn)澆生態(tài)混凝土具有連續(xù)的空隙，能夠有效滲透水和空氣等物質(zhì)，從而形成了非常好的生態(tài)環(huán)境。在孔隙內(nèi)以及外表面都棲息著大量的微生物、小動物等等物種，能夠達(dá)到人與自然的和諧。

4)現(xiàn)澆生態(tài)混凝土坡面覆蓋植被材料，能夠為植物提供充足的養(yǎng)分，促使其健康生長，實現(xiàn)邊坡的綠化，形成了非常好的生態(tài)效果。

3 結(jié) 語

文章主要闡述了現(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)，通過碧湖聯(lián)友家居廣場段堤防工程的具體應(yīng)用得到了良好的效果。通過文章的介紹能夠?qū)ΜF(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)的實際應(yīng)用提供一定參考和幫助。