談生態(tài)混凝土在高速公路巖質(zhì)邊坡防護中的應用

孟 秀 元

(山西路橋集團陽蟒高速公路有限責任公司，山西 太原 030006)

談生態(tài)混凝土在高速公路巖質(zhì)邊坡防護中的應用

孟 秀 元

(山西路橋集團陽蟒高速公路有限責任公司，山西 太原 030006)

通過陽蟒高速公路利用生態(tài)混凝土對巖質(zhì)邊坡進行綠化防護的工程實例，介紹了生態(tài)混凝土巖質(zhì)邊坡防護技術(shù)的原理、主要材料及施工工藝，并具體講述了實施過程中的重要環(huán)節(jié)及控制點，為高速公路巖質(zhì)邊坡的綠化和生態(tài)恢復提供了經(jīng)驗，并具有一定的推動和指導意義。

生態(tài)混凝土，高速公路，巖質(zhì)邊坡，防護

1 概述

陽蟒高速公路位于山西省東南端，地理位置屬于太行山、中條山銜接外，區(qū)內(nèi)地形地貌復雜，溝壑縱橫，存在多處高填深挖段，形成大量裸露石質(zhì)邊坡，這些經(jīng)過人工擾動和失去原有植被覆蓋的裸露邊坡，容易風化從而造成水塵土流失，甚至出現(xiàn)滑坡、泥石流等災害性事件，無法保證高速公路的正常運營，更談不上創(chuàng)建綠色示范公路。

傳統(tǒng)的邊坡治理方案一般是采用剛性防護方法，如漿砌片石、噴混凝土等，這樣不僅景觀效果差，而且后期維修和維護成本高。為貫徹落實交通部實施綠色公路建設的指導意見，推動公路建設轉(zhuǎn)型升級，陽蟒高速公路從項目開始就在邊坡防護工程設計中融入景觀美學和恢復生態(tài)學，而不單純局限在傳統(tǒng)的土木工程防護，廣泛吸收國內(nèi)同類工程防護的理論和經(jīng)驗，引入適合當?shù)貧夂驐l件的生態(tài)混凝土防護巖質(zhì)邊坡技術(shù)。在保持邊坡安全穩(wěn)定的同時，最大程度的使自然生態(tài)系統(tǒng)得到恢復，景觀恢復和綠化效果追求與自然相統(tǒng)一。

2 生態(tài)混凝土巖石邊坡防護施工工藝

2.1設計依據(jù)

生態(tài)混凝土根據(jù)當?shù)啬昶骄邓?59 mm(335.2 mm～852.2 mm)，年平均氣溫11.7 ℃(-19.7 ℃～40.2 ℃)，霜凍期170 d～180 d，一般凍土深度30 cm～50 cm進行設計。

2.2物理力學性能

其容重：14 kN/m3～15 kN/m3；孔隙率：30%～45%；力學強度7 d 0.3 MPa，28 d 0.45 MPa，半年后為0.43 MPa，1年后為0.41 MPa。

2.3工藝原理

利用噴漿機將種植土、普通硅酸鹽水泥、腐殖質(zhì)、生態(tài)混凝土添加劑、肥料、草灌木種子加水混合后，按一定厚度噴射到巖質(zhì)邊坡表面。通過水泥的膠結(jié)作用，將以上混合物在巖質(zhì)表面形成表面呈米花糖狀并有大量連通、細密孔隙的多孔質(zhì)混凝土。空隙中填充有植物種子及植物生長所需材料，從而實現(xiàn)巖質(zhì)邊坡的植物生長。生態(tài)混凝土的配比是這一技術(shù)的關(guān)鍵。

2.4工藝流程

清理坡面→掛網(wǎng)錨固→下層生態(tài)混凝土料拌和(質(zhì)量配合比水泥∶種植土∶腐殖質(zhì)∶生態(tài)混凝土添加劑∶肥料=1.29∶1.40∶0.36∶0.35)→噴漿機噴射8 cm厚生態(tài)混凝土(不添加草種)→上層生態(tài)混凝土料加草種拌和(質(zhì)量配合比水泥∶種植土∶腐殖質(zhì)∶生態(tài)混凝土添加劑∶肥料=1.02∶46.97∶1.01∶0.83,每立方米生態(tài)混凝土加草種1.53 kg)→噴漿機噴射2 cm厚生態(tài)混凝土(添加草種)→遮蓋無紡布→灑水(均勻無徑流)→養(yǎng)護→驗收。

2.5材料及設備

2.5.1材料要求

鐵絲網(wǎng)：選擇14號鍍鋅活絡鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)孔5 cm×5 cm。

錨桿：采用螺紋鋼筋(Φ16～Φ20)，根據(jù)現(xiàn)場地貌、地質(zhì)及邊坡形狀確定其具體型號和長度。

種植土：應采用種植壤土，含砂量小于5%，經(jīng)翻曬、粉碎、過篩，粒徑控制在1 cm以下，濕度控制在30%以下，土質(zhì)疏松，最大干密度不大于1.29 g/cm3,pH值6.5～7.5。

普通硅酸鹽水泥：P.O32.5，要求水泥熟料堿含量不大于0.6%。

腐殖質(zhì)：稻殼和鋸末各一半，稻殼和鋸末要求為干燥細末。其中新鮮稻殼粉碎前應進行發(fā)酵處理。

生態(tài)混凝土添加劑：采用專利CBS生態(tài)混凝土添加劑(A-B菌)。具有調(diào)節(jié)生態(tài)混凝土的pH值、提高透氣性和不產(chǎn)生龜裂等多重作用，以利于植被生長。

肥料：采用長效復合肥和動物有機肥各一半摻配使用。短效肥能使植被在短期快速生長，長效復合肥可使植被在以后一段時間內(nèi)不衰退。

無紡布：14 g/m2，幅寬3 m。進行覆蓋保墑。

2.5.2種子要求

種子的正確選擇是綠化成功的重要環(huán)節(jié)，選擇草種應滿足：1)發(fā)芽快，出芽率高、整齊。2)根系發(fā)達，抗逆性強。3)冷季型草種和暖季型草種配合，以使綠化效果更好。4)盡量使用當?shù)匚锓N，避免生態(tài)災難。5)盡量做到物種多樣化。通過工程實踐，得出選用以下草種(含灌木)組合：紫花苜蓿13.5%，紫羊茅10.5%，草地早熟禾10.4%，狗牙草15.0%，狗尾草25.3%，黑麥草25.3%。6)草種的事先處理：將草種和基材直接混入一塊兒，不太好發(fā)芽。為了提高草種的發(fā)芽率，對草種事先采用化學藥物進行預處理催芽。具體方法為：將草種放到事先配好的NaOH溶液(0.5%)中浸泡24 h，在浸泡過程中，要時常用木棍進行攪動，浸泡完成后將其撈出，用清水沖洗干凈，然后再放入清水中浸泡6 h～8 h，撈出稍微晾干后，便可摻入生態(tài)混凝土基材中。

2.5.3主要設備要求

1)PZ-6噴漿機主要技術(shù)參數(shù)：功率7.5 kW，噴射能力8 m3/h，最大傳送距離200 m，骨料粒徑不大于2 cm。

2)混凝土拌和機主要技術(shù)參數(shù)：出料容量350 L,上料容量560 L，生產(chǎn)率10 m3/h～14 m3/h。

3)移動式柴油空壓機主要技術(shù)參數(shù)：排氣壓力0.7 MPa，公稱容積流量9 m3/min～17 m3/min。

4)氣腿式鑿巖機主要技術(shù)參數(shù)：工作氣壓0.5 MPa，耗氣量不大于58 L/s，鑿巖速度不小于40 cm/min。

5)風鎬主要技術(shù)參數(shù)：工作氣壓0.63 MPa，耗氣量不大于26 L/s。

2.6施工要求

2.6.1清理邊坡表面

將邊坡表面影響施工的土石、雜物等清理干凈，并對坡面進行適當?shù)男拚缓笥盟M行坡面噴淋，以使生態(tài)混凝土與巖面結(jié)合緊密。包括生態(tài)混凝土結(jié)合面清理,還有坡面開口線以上原邊坡接觸面的清理，將原邊坡上植物枝干等鏟除干凈，鏟除寬度1 m～1.5 m，并將坡面上的枯枝、落葉、雜草、浮石、浮土等清理掉，對坡面局部不平整的地方采用鏟平或填補的方法進行處理，以保證坡面平整。

2.6.2掛網(wǎng)

采用鍍鋅活絡鐵絲網(wǎng)片(14號)，網(wǎng)片從生態(tài)混凝土結(jié)合部的頂面從上到下鋪設，要將鋪設的網(wǎng)片拉緊。網(wǎng)片與網(wǎng)片上下間保持不小于5 cm的搭接。網(wǎng)片與網(wǎng)片左右間無需搭接，但全部網(wǎng)片間和與錨釘接觸處，均應用鍍鋅鐵絲(18號)將其綁牢。坡面應與網(wǎng)片保持6 cm～7 cm的垂直距離，在坡面與網(wǎng)片之間可采用墊塊進行支撐。

2.6.3錨固

錨桿間距采用1.0 m×1.0 m，長度根據(jù)現(xiàn)場坡面的實際情況確定，錨桿通常應外露9 cm～10 cm。錨釘(桿)稍上傾，與坡面夾角95°～100°，對坡頂部及個別巖體風化嚴重的地方，可根據(jù)情況將錨桿適當?shù)募娱L，以錨桿打入后可有效穩(wěn)定巖體為原則。

2.6.4噴射生態(tài)混凝土

噴植所用設備為一般混凝土噴射機，分基層(下層)和表層(上層)分別進行，先基層后表層，沿坡面由上而下分兩次進行，噴射總厚度控制在10 cm，一般上層2 cm(含混合植物種子)，下層8 cm。植被混凝土基材由砂壤土、水泥、有機質(zhì)、植被混凝土添加劑組成，各材料配比根據(jù)坡面實際情況而定。

1)生態(tài)混凝土應先進行試噴，將其水灰比調(diào)節(jié)到合適范圍后，進行正式噴射生態(tài)混凝土施工。

2)噴射生態(tài)混凝土開始時，作業(yè)順序為：送風→開機→給料→關(guān)機(噴射料噴完后)。

3)上層，下層噴射厚度分別為2 cm和8 cm，均可一次噴至設計厚度。

4)噴射施工時，坡面與噴嘴的距離保持在0.8 m～1.0 m之內(nèi)，噴嘴應盡量垂直坡面，傾斜角度不得大于10°，以降低噴射混凝土的回彈量。

5)噴射混凝土時，噴槍輸出壓力應不小于0.1 MPa。

6)噴射混凝土應自上而下進行，噴射采用S形或螺旋形移動。

7)上、下層分兩次噴射，下層噴射結(jié)束8 h內(nèi)進行上層噴射，一般應控制在3 h～4 h之內(nèi)。

8)上層噴射之前在下層混凝土面上噴一次透水，以保證上、下層粘結(jié)緊密。

9)上層噴混凝土厚度2 cm，采用近距離進行噴射的方式，以確保草種可均勻噴撒。單片寬度按4 m～6 m劃分，同樣由上至下進行噴射。

10)上層噴射完成后，覆蓋、保墑。

2.6.5生態(tài)混凝土養(yǎng)護管理

這一階段主要從噴灌水、追肥、防治病蟲害、拔除雜草等幾方面進行管理。

無紡布履蓋上后，視邊坡的干濕情況，定期對其噴灌水，以保持應有的濕度。現(xiàn)場經(jīng)常進行觀察，主要為前、中、后三個時期的管理。前期噴灌水養(yǎng)護時間為3 d，噴播后的第一次噴灌水應當澆灑透，但不應有徑流和水分流失出現(xiàn)。之后可視天氣情況，頭一月每3 d進行一次噴灌水，使生態(tài)混凝土保持濕潤狀態(tài)，以促使種子快速發(fā)芽。第二月每5 d～7 d進行一次噴灌水，使生態(tài)混凝土保持干濕交替的狀態(tài)，以使幼草與灌草生根及盡快生長。中期主要靠天然雨水進行養(yǎng)護，若天氣較為干旱，可每個月噴灌水2次～3次，后期養(yǎng)護每個月進行1次噴灌水，直到驗收時為止。在這期間，要密切關(guān)注種子的出芽情況，包括出芽率及出芽均勻度等，對沒出芽和出芽不齊的坡面進行補種，及早對未成活苗木進行補種或更換。

為維持草本植物和苗木正常生長，需為其補充氮磷鉀等肥料，可根據(jù)實際土壤及生長情況在苗齊后對其進行追施肥料，追施肥料分春、冬兩次進行，一次是春肥(3月～4月)，另一次是冬肥(10月～11月)，可伴隨噴灌水作業(yè)進行追施。

草苗露出地面后，要勤于觀察是否有病蟲害，不同的植物所發(fā)病蟲害是不相同的。如有發(fā)生，立即有針對性的噴灑農(nóng)藥。防除雜草的方法有：播種前土壤可采用卡可基酸、草甘膦等防除雜草；出苗前可采用環(huán)已隆、惡草靈、地散靈等對雜草種子進行預先滅除，以防止其發(fā)芽。雜草長的高出主草叢時，可人工進行拔除。

2.7一般設計圖

植被混凝土生態(tài)護坡技術(shù)施工設計圖由圖1～圖5組成，未設比例，各結(jié)構(gòu)尺寸及單位由圖中標出。

通過生態(tài)混凝土在路基石質(zhì)邊坡防護中的應用，為路基石質(zhì)邊坡防護工程開創(chuàng)了一條新路子，可很好的適應目前美化環(huán)境、綠色施工的環(huán)保目標，同時也可有效降低石質(zhì)邊坡防護的工程造價，具有顯著的社會經(jīng)濟效益。為該技術(shù)的進一步推廣應用、發(fā)展進步起到了一定的助推作用，也為陽蟒高速公路創(chuàng)造全省綠色示范工程奠定了基礎。

Theapplicationofecologicalconcreteintheprotectionofhighwayrockslopeisdiscussed

MengXiuyuan

(ShanxiLuqiaoGroupYangboaHighwayCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

By Yang python highway ecological concrete was carried out on the rock slope greening engineering examples, this paper introduces the principle of ecological concrete rock slope protection technology, the main material and construction technology, and specific tells the story of the important link in the process of implementation and the control points, for highway rock slope greening and ecological recovery provides experience, and has certain promoting and guiding significance.

ecological concrete, highway, rock slope, protection

1009-6825(2017)28-0131-03

2017-07-25

孟秀元(1976- ),男，高級工程師

U418.52

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