河道整治中反濾型生態(tài)混凝土的制備及施工技術(shù)

羅 媚

（清遠(yuǎn)市啟源水利水電建設(shè)有限公司，廣東 清遠(yuǎn)）

在綠色發(fā)展背景下，生態(tài)混凝土不僅具有傳統(tǒng)混凝土的力學(xué)性能，而且還能減少環(huán)境負(fù)荷、與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)，因此工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。在河道整治工程中，用反濾型生態(tài)混凝土作為護(hù)坡材料，一方面可以提高岸坡的抗沖刷性能，即便是在夏季強(qiáng)降雨沖刷情況下，也能減少護(hù)坡土顆粒的流失，維護(hù)岸坡穩(wěn)定；另一方面則能利用反濾型生態(tài)混凝土的過濾作用，達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。在這一背景下，提高反濾型生態(tài)混凝土的制備質(zhì)量和加強(qiáng)施工管理，成為提高河道整治效果的關(guān)鍵所在。

1 工程概況

某河壩上游河段整治工程治理河道總長7.85 km，堤防加固長度3.345 km，防沖護(hù)岸長度6.77 km，河道清淤長度3.30 km 等?；诠こ绦б婧蜕鷳B(tài)效益統(tǒng)籌兼顧的原則，提出了一種由石籠網(wǎng)固腳、植生型和反濾型生態(tài)混凝土組成的護(hù)坡結(jié)構(gòu)，在提高河道抗沖刷能力的基礎(chǔ)上，還能發(fā)揮凈化水質(zhì)的效果。

2 反濾型生態(tài)混凝土的制備

2.1 原材料的選擇

反濾型生態(tài)混凝土的組成材料主要有水泥、粗骨料（碎石）、細(xì)骨料（河砂）、外加劑（SR-3）和水，選擇合適的材料對提升反濾型生態(tài)混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性能有顯著效果，本工程中各物料的選擇如下：

2.1.1 水泥

反濾型生態(tài)混凝土是一種多孔材料，要想在孔隙率較高的情況下保證足夠的強(qiáng)度，需要優(yōu)先考慮強(qiáng)度較高、摻合料較少的普通硅酸鹽水泥。

2.1.2 骨料

選用單一級配的人工碎石作為粗骨料，粒徑在6～10 mm 之間。粒徑會(huì)直接影響混凝土的強(qiáng)度，通常來說粒徑越小，相應(yīng)的反濾型生態(tài)混凝土強(qiáng)度更高。選用細(xì)度模數(shù)為2.2 的河砂作為細(xì)骨料，起到填充空隙、緩解收縮應(yīng)力的效果，對提高反濾型生態(tài)混凝土的抗裂能力有一定幫助[1]。兩種骨料的技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 反濾型生態(tài)混凝土骨料的技術(shù)指標(biāo)

2.1.3 外加劑

適當(dāng)加入不同類型的外加劑，能夠讓反濾型生態(tài)混凝土的某一項(xiàng)性能得到明顯的提升。例如加入高效減水劑能降低混凝土的水灰比、提高可塑性和流動(dòng)性；加入緩凝劑能延長凝固時(shí)間，使混凝土在較長時(shí)間內(nèi)保持塑性。本工程中使用SR-3 減水劑，其作用是提高混凝土的力學(xué)性能和耐久性能。

2.1.4 水

使用PH 為7.0 左右的干凈自來水。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

在確定各物料的選用標(biāo)準(zhǔn)后，還要科學(xué)設(shè)計(jì)物料配合比，保證反濾型生態(tài)混凝土的性能最優(yōu)。鑒于目前并未出臺(tái)可應(yīng)用于反濾型生態(tài)混凝土的規(guī)范，本工程中參考《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ134-2009)中提供的技術(shù)指標(biāo)，結(jié)合河道治理工程的施工要求，確定了反濾型生態(tài)混凝土的性能指標(biāo)?？箟簭?qiáng)度方面，在28 d 齡期時(shí)應(yīng)達(dá)到30 MPa，方可達(dá)到河岸護(hù)坡的使用要求；孔隙率方面，透水路面的孔隙率通常在12%～15%之間，考慮到反濾型生態(tài)混凝土多數(shù)情況下位于水面以下，對透水性要求更為嚴(yán)格，因此孔隙率至少要達(dá)到18%；pH 值方面，為了避免反濾型生態(tài)混凝土改變河水水質(zhì)、影響生物和微生物的生存，要求其pH 值在8 左右[2]。

基于上述性能要求，本工程中使用“體積法”確定反濾型生態(tài)混凝土的配合比設(shè)計(jì)。以1 m3的混凝土為例，各物料應(yīng)滿足以下公式：

式中，M1～M5分別代表了每1 立方米反濾型生態(tài)混凝土中碎石、水泥、河砂、水、外加劑的用量，單位為kg；相應(yīng)的，ρ1～ρ5分別對應(yīng)了五種材料的表觀密度，單位為kg/m3；P 表示目標(biāo)空隙率，單位為%。按照上式分別求得各物料的用量，由此確定配合比，見表2。

表2 反濾型生態(tài)混凝土的配合比

2.3 反濾型生態(tài)混凝土的性能測定

按照上文確定的配合比制作反濾型生態(tài)混凝土的試塊。將各物料投放到小型攪拌機(jī)的料斗中，啟動(dòng)攪拌3 分鐘后使物料均勻混合。取一個(gè)尺寸為10 cm×10 cm×15 cm 的長方體模具，在模具內(nèi)部均勻涂刷脫模劑，然后將制備的混凝土倒入模具中，采用人工振搗的方式，反復(fù)振搗10 次后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。首先養(yǎng)護(hù)24 小時(shí)，然后將試件從模具中取出，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)繼續(xù)養(yǎng)護(hù)7 d。在反濾型生態(tài)混凝土的抗壓強(qiáng)度測試中，共制作了5 個(gè)試件，測定結(jié)果見表3。

表3 反濾型生態(tài)混凝土試件的抗壓強(qiáng)度測定結(jié)果

由表3 數(shù)據(jù)可知，參與測定的5 個(gè)混凝土試件在養(yǎng)護(hù)28 d 后，抗壓強(qiáng)度均達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度，符合本工程的使用需要。

3 反濾型生態(tài)混凝土施工技術(shù)

3.1 施工方案的設(shè)計(jì)

從現(xiàn)場調(diào)查情況來看，本工程所在地區(qū)夏季雨水集中，易發(fā)生洪；河流上游水土流失情況比較嚴(yán)重，在下游河水流速變慢后出現(xiàn)泥沙沉積、河床抬高現(xiàn)象；少部分河岸采用砌筑片石的方式進(jìn)行防護(hù)，大部分河岸未采取防護(hù)措施。結(jié)合地質(zhì)勘察資料，河道岸坡巖土層以礫砂、卵石、粉質(zhì)壤土、中風(fēng)化花崗巖為主，在受到河水沖刷后容易出現(xiàn)坡腳臨空失穩(wěn)情況?；谏鲜銮闆r，在河道整治中設(shè)計(jì)了“石籠網(wǎng)固腳+植生型生態(tài)混凝土+反濾型生態(tài)混凝土”復(fù)合加固體系，斷面結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 生態(tài)混凝土護(hù)坡斷面

如圖1 所示，在石籠網(wǎng)中裝入較為一定數(shù)量的石頭，取代了漿砌石作為護(hù)坡固腳。由于石塊之間存在較大的孔隙，保證了良好的水體交換能力；同時(shí)，還能為水中的生物、微生物等提供棲息和繁衍的良好環(huán)境，對凈化水質(zhì)有一定幫助[3]。岸坡由2 種護(hù)坡材料組成，位置偏低、位于水面以下的是反濾型生態(tài)混凝土，此類材料屬于多孔狀結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的抗沖刷能力，能夠發(fā)揮良好的濾水保土作用，在夏季出現(xiàn)強(qiáng)降雨時(shí)，能夠保護(hù)岸坡土體減少水土流失。除此之外，反濾型生態(tài)混凝土與底部石籠網(wǎng)相連，混凝土內(nèi)的孔隙也能為苔蘚類、藻類生物提供生存環(huán)境，過濾河水中的有害物質(zhì)，達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。位置偏高、位于水面以上的是植生型生態(tài)混凝土，該混凝土的下方為砂礫石墊層和營養(yǎng)基層，上方為充填土基營養(yǎng)層和綠化覆土。

從平面布置上看，整個(gè)護(hù)坡采用C20 混凝土坡面框架，單個(gè)框架的尺寸為120 cm×120 cm，相鄰兩個(gè)框架之間的混凝土厚度為20 cm，排列成整體的框格，如圖2 所示。

圖2 生態(tài)混凝土護(hù)坡平面布置

3.2 生態(tài)混凝土護(hù)坡施工要點(diǎn)

3.2.1 修筑圍堰

本工程中反濾型生態(tài)混凝土的施工需要在水下開展，為加快施工效率和保證澆筑質(zhì)量，需要修筑擋水圍堰。選擇坡腳處設(shè)置圍巖，利用束窄后的河道斷面進(jìn)行導(dǎo)流。從施工現(xiàn)場附近選擇一處合適的料場，提供圍堰施工的土料。修筑圍堰時(shí)采用以機(jī)械施工為主、人工作業(yè)為輔的方式。

3.2.2 澆筑護(hù)坡

圍堰設(shè)置完畢后，人工進(jìn)行坡面修整，通過削坡整平處理使坡面坡度達(dá)到1:2。使用鋼絲編制成石籠網(wǎng)，在石籠網(wǎng)內(nèi)裝入石塊，要求石塊的直徑必須大于石籠網(wǎng)的孔徑。在坡腳處放置石籠網(wǎng)，相鄰兩個(gè)石籠網(wǎng)用鋼絲連接、固定，形成一條完整、穩(wěn)定的岸坡固腳。固腳施工完畢后，在整平的坡面上立模并澆筑混凝土坡面框架[4]。在立模時(shí)，把鋼模板插入坡面土體至少10 cm，保證模板穩(wěn)定，防止?jié)仓炷習(xí)r模板出現(xiàn)偏移。相鄰兩塊模板之間做好密封，經(jīng)檢查無誤后開始澆筑C20 混凝土。澆筑后開始養(yǎng)護(hù)，在混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后拆除鋼模板。在形成的坡面框格底部鋪上一層厚度為10 cm 的碎石墊層，并按照圖3 的流程現(xiàn)場制備反濾型生態(tài)混凝土。

圖3 現(xiàn)場制備反濾型生態(tài)混凝土的流程

本工程中反濾型生態(tài)混凝土為現(xiàn)配現(xiàn)用，保證了混凝土的和易性、坍落度等性能處于最佳，對提高坡面抗沖刷效果和抗壓強(qiáng)度有積極幫助。在現(xiàn)場填筑混凝土?xí)r，首先將單個(gè)框格填滿，保證框格內(nèi)混凝土高度與框格齊平，整個(gè)坡面形成一個(gè)平面[5]。用一塊尺寸為60 cm×60 cm 的鋼板平鋪在護(hù)坡上，通過人工夯實(shí)的方式提高混凝土的密實(shí)度。

3.2.3 成品養(yǎng)護(hù)

完成護(hù)坡反濾型生態(tài)混凝土的澆筑后，立即進(jìn)行成品養(yǎng)護(hù)?？紤]到野外環(huán)境下混凝土在光照、風(fēng)力作用下水分蒸發(fā)較快，容易出現(xiàn)干縮裂縫，因此養(yǎng)護(hù)作業(yè)以保濕為主。在坡面上覆蓋用水浸濕的草墊或棉氈，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7 d。

結(jié)束語

在河流生態(tài)治理與生態(tài)修復(fù)中，構(gòu)建生態(tài)護(hù)坡尤為重要，在滿足防洪條件、提高岸坡抗沖刷性能的基礎(chǔ)上，達(dá)到凈化水質(zhì)、改善水生態(tài)環(huán)境的效果。在生態(tài)護(hù)坡施工中，反濾型生態(tài)混凝土得到了廣泛運(yùn)用。相比于普通混凝土，反濾型生態(tài)混凝土具有低堿、孔隙率大、透水性好、抗沖刷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。在反濾型生態(tài)混凝土施工中，要重點(diǎn)加強(qiáng)物料選取、配合比設(shè)計(jì)、現(xiàn)場澆筑等方面的技術(shù)控制。通過落實(shí)全過程、精細(xì)化管理，確保河道治理達(dá)到理想效果。