生态混凝土护坡技术在堤防工程中的应用

邓义林

(三明市堤防服务中心，福建 三明 365000)

0 引 言

河道边坡受到降雨、水流冲涮以及水位升降等方面的影响会造成坡面抵抗力降低，所以为了确保堤防工程的安全性和可靠性，同时达到美化生态的目的，需要对边坡实施必要护理。现浇生态混凝土护坡技术能够按照具体的功能需要进行配置所用材料的性能，从而有效满足工程稳定性和耐久性的要求。同时，现浇生态混凝土具有非常大的孔隙率以及透水系数，能够对水质进行有效净化，对于植物的生长是非常有利的。另外，该技术还具有自然排水、美化护坡、施工简便等优点，对于改善生态环境具有重要作用。所以对于现浇生态混凝土护坡技术进行研究应用具有非常现实的意义。

1 现浇生态混凝土技术研究

1.1 材料的选择

现浇生态混凝土主要就是利用多种材料(主要包括粗骨料、水泥、粉煤灰、耕土、矿渣、有机肥以及不同添加剂等)混合而成的多孔混凝土。该混凝土材料最主要的结构特点就是粗骨料相互黏结而形成孔隙均匀、连续分布的蜂窝状结构，所以加强原材料的控制是非常重要的。

1)粗骨料选择。对粗骨料的要求相对简单，一般情况下粗骨料可以采用普通的碎石、浮石等，也可以采用玻璃、碎砖、混凝土等等，需要将粗骨料的粒径控制在2.5-25mm范围内。

2)水泥的选择。可以采用普通的硅酸盐水泥或者高炉水泥等等。

3)保水剂的选择。可以采用SAP高吸水树脂、聚丙烯酰胺(PAM)以及甲基纤维素(CMC)。

4)添加剂的选择。可以采用生态混凝土专用添加剂SR-3，其能够有效提升生态混凝土强度以及耐久性，能够有效改善混凝土的化学特性，确保其良好的物理特性。

1.2 生态混凝土护坡性能

生态混凝土最主要的性能指标之一就是透水性，透水性会受到基础材料颗粒情况的较大影响。对于现浇生态混凝土来说，想要实现良好的植生效果就需要保证其透水系数>1mm/s。在混凝土中加入SR-3添加剂能够形成多孔混凝土，将水灰比控制在0.4-0.6范围内，能够确保透水性>7mm/s，从而满足植物生长方面的要求。

生态混凝土护坡，由于护坡结构层整体反滤，即保证只让水自由通过而土质细颗粒不能通过，可防止因波浪淘刷、水位下降、地下水涌起所导致的土颗粒流失现象，从而实现淹水区边坡的安全、稳定。生态混凝土护坡结构层具有大量连通的细密孔隙，这些连通的细密孔隙可以使水、空气自由渗透，可以创造水生动植物的生长与生存环境，可以使孔隙内部及护坡结构层表面附着和栖息微生物、小动物类及藻类等，因而可以有效降低水体中的富养性物质，促进水质的自然净化。生态混凝土的表面粗糙沙琪玛状，对水流冲击能量的吸收效果好，作为淹水区岸坡的护坡结构，可以防止岸坡侵蚀，减低波浪高度。根据实验测定，生态混凝土护坡比传统护坡技术的消波能力提高了30%-50%。生态混凝土护坡与坡体结合的相容性以及所具有的多孔性等特点，使得该护坡结构对地震时的变形适应性强。生态混凝土护坡技术使得护坡结构层的孔隙结构可控性强，通过混凝土配合比的调整及改性材料的调节，可实现护坡结构层孔隙的均匀排布以及孔径大小的可控，通过控制护坡结构层孔隙的特征(空隙率、孔隙分布、孔径大小)，达到整体透水及反滤的目的[1]。

1.3 植生性能分析

在河道水位之上采取“植生性生态混凝土+客土”喷播的方式(就是指在现浇生态混凝土坡面上覆盖植被材料)，能够为植物生长提供充足的养分以及良好的生存环境，确保植物的健康生长，保证植物根须能够延伸到生态混凝土中，从而实现边坡的绿化目的，能够确保坡面景观和周围环境有效融合。

1.4 现浇生态混凝土和传统混凝土护坡效果比较

相对于传统混凝土护坡方式来说，现浇生态混凝土在护坡方面具有较大的优势，两种方式的效果对比如表1所示。

表1 现浇生态混凝土和传统混凝土护坡效果比较

2 现浇生态混凝土护坡技术在碧湖联友家居广场段堤防工程中的应用

2.1 工程基本概况

碧湖联友家居广场所在地隶属于三明市梅列区徐碧街道，位于沙溪河右岸，距离下游斑竹电站约3km，距离上游碧口大桥约800m，项目区右侧为205国道，河道左侧为上河城。该段堤防出现不同程度的损毁，存在严重的安全隐患，给周边群众生命财产带来极大威胁，整治工作刻不容缓。开展堤防工程建设不仅能促进当地经济的发展、提高抵御洪水的能力，而且是当地基础设施建设的重要内容。

本工程建设规模为：①新建复合式防洪堤511.6m，桩号为BH右0+000.0- BH右0+511.6，堤高7.5-7.9m(承台以下桩基长8.27-13.84m)，防洪堤结构型式为下部埋石混凝土+钢筋混凝土承台，承台基础采用C30混凝土冲孔灌注桩基，上部为现浇生态混凝土护坡。②拆除旧挡土墙152m，该段挡土墙为建设联友家居广场时建设的浆砌石挡墙，因挡墙基础坐落于填土层上，稳定不满足要求，给予拆除。复合式防洪堤结构下部为C15埋石混凝土(现浇厚600mm，埋石率20%)+C25钢筋混凝土(现浇厚800mm)承台，承台下部设100mm厚C15混凝土垫层，基础为C30混凝土冲钻孔灌柱桩，承台顶高程为127.00m(比现状常水位126.30m高0.7m)，底高程为125.50m，宽4.0m。沿承台顶外侧设置镀锌管防护栏杆，距离承台外侧边缘2.1m处设置钢筋混凝土梁，尺寸为0.4m×0.4m，梁后接现浇生态混凝土护坡至上部土堤顶(133.00-133.40m)，护坡坡比为1∶1.5，土堤顶设置C20混凝土压顶，压顶宽700mm，高400mm，土堤顶设置大理石防护栏杆并铺设透水地砖。

2.2 现浇生态混凝土护坡施工技术分析

1)施工之前的准备。在进行全面施工前，需要做好各项技术准备、材料及设备准备、场内外的协调等准备工作。

技术准备：做好施工方案的审查工作，施工任务确定后，提前与建设单位、监理单位联系，掌握施工方案、编制情况、做好图纸会审工作，使每个现场管理人员能及时领会到设计方案的意图，以便贯彻落实，组织好施工管理。

材料及设备准备：认真做好材料采购的准备工作，根据生态型混凝土材料规格需要的特殊性，落实材料的供应。保养好计划进场的机械设备，工具等。随时以良好的性能进场[2]。

2)框架结构的设置。混凝土框架可以通过C25混凝土现场浇筑形成，最终形成边长为2m的基本方格。迎水坡框梁每12.0m设变形缝一道，缝宽20mm，缝间沥青杉板隔缝。变形缝位置需与栏杆变形缝位置一致。此框架的作用在于将坡面和生态混凝土约束成为整体，能够有效提升生态混凝土的施工性能。在混凝土框架设置过程中一定要充分考虑到坡面长度、坡度等方面的问题，框架的布置及尺寸如图1所示。框架的纵横向间距设置为2m，同时要在框架的上下部设置200mm×300mm以及300mm×500mm的C25混凝土挡土墙。施工前必须清理混凝土框格梁内的碎砖块及杂物，坡面平整，无树根，石块及其他尖壮物，土建单位修整后的边坡，必须经监理人员验收合格后，方可进行下一道工序施工。

3)铺设营养型无纺布。坡面上铺设专用营养无纺布，设计规格为400g/m2。营养型无纺布为反滤层和营养层复合结构，是在反滤无纺布上交织四种纤维携带多种缓释肥料，在混凝土浸提液作用下产生氨基酸分子团，同时具有反滤和为植物长期提供营养的作用。

图1 框架的布置及尺寸

4)配制、添加特制的生态混凝土添加剂、盐碱改良复合营养材料。①配制特制的生态混凝土添加剂，为保证添加剂与水泥、骨料混合均匀并搅拌，按添加剂：水为1∶1000的比例进行稀释，并在混凝土搅拌阶段添加。②配制特制的盐碱改良复合营养材料，是将20余种有机材料、无机材料、活性材料充分混合后配制而成。

5)现浇生态混凝土。采用现场浇筑法，施工时可10m(横向长)为一单元一次性浇注。浇筑时要做到浇筑均匀，平整，不能产生隔层，以免影响植物根系向下生长，有效孔径要求达到25%-30%确保植物扎根。6)填充盐碱改良复合营养材料及种植土回填。将特制的盐碱改良复合营养材料与种植土混合，采用喷填、水填方式向生态混凝土孔隙内填充。填充后使生态混凝土上植物所需营养的供给具有全面性、缓释性、均衡性、适应性。回填的可耕作客土既是生态混凝土的组成部分之一，也可提高生态混凝土植草发芽率、防热晒、阻止氮肥溢出。

回填土应无碎石等杂物、杂质、无块状，必要时应进行筛选。回填土的含水率应≥15%，过干时，可在回填后的土表面少量撒水。回填土切勿过厚，以免草在回填土层过度分蘖，使草与混凝土分离。

7)植生工程以及植生效果。现浇生态混凝土铺设过程中一方面要加强生态混凝土孔径的控制，这样能够保证植生更好的功能，有效提升景观以及生态效果。本工程生态混凝土的骨料粒径宜控制在20-40mm，为单一级配。另一方面要加强生态混凝土强度以及孔隙率方面的控制，这样能够保证行程较好的防洪以及抗冲刷性能。本工程生态混凝土强度3-8MPa，孔隙率25%-30%，透水系数≥0.1cm/s，绿化覆盖率95%，表面客土50mm，植物根系必须穿透混凝土，坡面草种采用狗牙根等，见图2所示。

图2 坡面植生及效果示意图

2.3 工程效果分析

1)通过现浇生态混凝土护坡技术的应用，有效防止了边坡水土流失。本项目水土流失防治六项指标值分别为扰动土地整治率95%，水土流失总治理度96%，土壤流失控制比1，拦渣率95%，林草植被恢复率98%，林草覆盖率26%。

2)通过现浇生态混凝土护坡技术的应用，边坡具有较好的消波作用，能够很好适应强烈震动影响，又可防止因波浪淘刷、水位下降、地下水涌起所导致的边坡破坏，从而实现边坡的安全、稳定。

3)工程所用现浇生态混凝土具有连续的空隙，能够有效渗透水和空气等物质，从而形成了非常好的生态环境。在孔隙内以及外表面都栖息着大量的微生物、小动物等等物种，能够达到人与自然的和谐。

4)现浇生态混凝土坡面覆盖植被材料，能够为植物提供充足的养分，促使其健康生长，实现边坡的绿化，形成了非常好的生态效果。

3 结 语

文章主要阐述了现浇生态混凝土护坡技术，通过碧湖联友家居广场段堤防工程的具体应用得到了良好的效果。通过文章的介绍能够对现浇生态混凝土护坡技术的实际应用提供一定参考和帮助。