護坡施工中植生塊合格率提升對策

劉天祥，范庭梧

(中國水電基礎局有限公司，天津 武清 301700)

湖北省黃石市大冶湖防洪達標一期工程——兩堤兩港堤防加固工程，主要工程內容包括兩湖堤兩港堤的堤身背水側增高培厚、堤身防滲處理、迎水側護坡和堤頂道路平整等。其中迎水側護坡采用混凝土植生塊來進行防護和美觀，植生塊護坡設計工程量為10.7萬m2。這種植生塊是一種具有除塵降噪、透水透氣、凈水儲熱等功能，具有環境友好性與生物相容性，有良好的生態效應[1- 4]。

目前針對植生塊的研究，大多集中在植生塊的設計和運用方面。郭赟[5]總結了生態護岸的功能及現狀及其常用的生態護岸技術；高衛軍等[6]提出了設置合理的護坡斷面尺寸來采用混凝土植生塊鋪設穩定坡腳護底的方法；張小平[7]針對上海練塘鎮的溝渠采用混凝土植生塊進行防護，并通過種植植被凈化水質，提升了河道景觀和河道生態；邢浩翰等[8]設計出了多孔型生態護岸植生塊體，便于供魚類穿梭和棲息，為水生植物提供了生長環境；盧勇鵬等[9]分析了當前常用的各種護岸形式，最終選定聯鎖式植生塊護坡方案用于護岸治理，曹載宏[10]進一步探索了生態聯鎖式護坡施工技術及其應用效果評價。雖然上述研究充分說明了聯鎖式植生塊在護坡治理工程中的廣泛運用，然而對于鋪設過程合格率的保證卻鮮有論證。

因此，本文針對植生塊鋪設過程，通過對前期已經完成的植生塊護坡單元進行一次驗收合格率統計，僅能達到75%，遠低于項目質量創優目標中一次驗收合格率≥90%的要求。當前的合格率遠遠不能滿足要求，嚴重影響坡面護坡功能和生態美觀需要。因此急需提出解決對策，提高后續植生塊鋪設的一次驗收合格率。

1 現狀調查及原因分析

混凝土植生塊由水泥、砂、石及水按適當比例配置，再經過一定時間硬化而成的混凝土預制構件，一般具有除塵降噪、透水透氣、凈水儲熱等功能，有良好的生態效應。植生塊上生長生物、影響生物，對附著在上面的生物與其有著依存關系。對于護坡施工，可打造綠色景觀，施工中多采用相互嵌鎖的混凝土小型預制構件。混凝土植生塊平面結構示意圖如圖1所示。

1.1 現狀調查及分析

然而，對前期已鋪設的56個單元工程植生塊一次驗收合格率進行統計，一次驗收合格率僅能達到75%，遠低于質量創優目標值，現狀差距較大。需要對合格率低這一問題展開現狀調查，調查采用對現場施工數據實測實量進行。調查持續時間跨度范圍為4個月內已建植生塊，共抽樣調查14個單元，累計獲得數據280個點，根據獲得的數據繪制了植生塊護坡施工一次驗收質量問題調查表。經過調查發現主要有平整度較差，鋪設鎖口偏差大，施工縫外觀質量差，植生塊構建質量差等原因導致驗收合格率較低，其頻數分布及累計頻率百分比如圖2所示。

圖1 植生塊結構圖及平面布置圖

圖2 植生塊護坡施工一次驗收合格率低質量問題排列圖

由圖2可以看出，“平整度較差”和“鋪設鎖口偏差大”兩方面的問題非常突出，占總質量問題的89.64%，解決這兩個問題成為提高驗收合格率的關鍵，而這兩個問題的形成又受到多種問題的影響。進一步對這兩個原因展開調查，發現“平整度較差”主要受到墊層不均勻沉降、坡度控制不精準、墊層厚度控制不精準、植生塊厚度偏差大等問題影響；鋪設鎖口偏差大受到鋪設排版不合理、拼裝間隙不精準、植生塊尺寸偏差大和鋪設方向不合理等問題影響，如圖3所示。其中墊層不均勻沉降和鋪設排版不合理問題占據了總量的73.86%，顯著高于其他幾個因素，是造成植生塊鋪設一次驗收合格率低的主要原因。

圖3 “平整度較差”和“鋪設鎖口偏差大”兩方面問題影響因素

根據上述調查結果，針對導致植生塊驗收合格率低的兩個主要問題，從人、機、料、法、環、測6個方面進行分析，并根據分析內容繪制出了原因關聯圖，如圖4所示。

從圖4可知，影響墊層不均勻沉降的因素主要由以下幾個方面組成：①基礎層壓實度不足，根本原因是削坡時基礎層擾動和基礎層土壤混填；②墊層施工質量差，根本因素是攤平厚度誤差大和攤鋪平整度不足；③墊層材料質量差，主要由級配選用不合理和墊層材料含泥量大造成的；④測量誤差大，根本原因是測量控制點不足和測量儀器未校準；⑤工人操作不規范，缺少對工人針對性的培訓。影響鋪設排版不合理的因素有鋪設方法選用不當，而根本原因是工人試拼面積少，分縫長度不合理和植生塊鋪設方法不統一造成的。另外上述工人操作不規范和測量誤差因素也會導致鋪設排版不合理，屬于主導因素。

1.2 現場取樣確定主導因素

1.2.1取樣1

對來自現場的墊層材料進行隨機取樣，選取20m×11m工作面，將20m×11m工作面等分為2個格子，將2種墊層材料按30cm厚度進行攤鋪并整平，試驗場地暫不鋪設植生塊，四周采用警戒帶進行圍護，防止試驗場地破壞，驗證墊層材料7d自然沉降值。7d后(期間降雨1次)，在每個工作面上取得5個數據，見表1。

通過對表1中2個數據區的分析，試驗區編號S-CJ- 01的墊層材料7d自然沉降量平均達到了33mm，沉降量較大，已超過了植生塊鋪設2m/cm的平整度要求。試驗區編號S-CJ- 02的墊層材料7d自然沉降量最高達到了41mm，也已超出了植生塊鋪設2m/cm的平整度要求。通過試驗可知，墊層級配不同，沉降值則明顯不同。因此，實際施工中，由于工期原因，墊層攤鋪后即開始鋪設作業，上述因素“墊層材料級配選用不合理”對癥結“墊層不均勻沉降”影響較大。

圖4 原因分析關聯圖

表1 墊層材料7d自然沉降量統計表 單位：mm

1.2.2取樣2

在現場對測量控制點數量進行了調查，檢查了5個單元工程，測量控制點共12處，作業人員施工過程中，自測量控制點引出高程、軸線等數據，用以輔助施工。同時，另選5個單元工程，在原有12個測量控制點的基礎上，將測量控制點進行加密，加密至24個，然后進行墊層攤鋪及植生塊鋪設，鋪設完成后，同測量控制點較少的5個單元施工效果進行對比。結果發現，測量控制點加密后，植生塊鋪設鎖口、沉降、平整度等質量較測量控制點加密前提升明顯。

通過現場兩個區域的對比實驗，上述因素“測量控制點不足”對癥結“墊層不均勻沉降”及“鋪設排版不合理”影響都較大，屬于主導因素。

1.2.3取樣3

因防護堤身軸線有多處彎曲，鋪設作業面很多為弧形，然而植生塊整體都為矩形。因此，在鋪設中對植生塊留置施工縫是不可避免的。在施工現場對分縫長度進行了現場實驗，隨機抽取了10個曲線段已鋪設工作面，分縫長度及當前分縫條件下存在的問題如下：

表2 不同分縫長度外觀質量描述表

通過以上隨機抽取的10個曲線段已鋪設工作面施工縫，結果發現有2處施工縫外觀良好，鋪設質量外觀良好；有1處施工縫外觀一般，鋪設質量外觀一般；有7處分縫長度導致施工縫偏斜，施工縫外觀質量差、鋪設外觀質量差。因此，上述因素“分縫長度不合理”對“鋪設排版不合理”癥結影響較大，屬于主導因素。

在獲得上述影響驗收合格率低的原因及深層關聯因素后，對主導因素逐條開展針對性的實驗分析對策研究是提高驗收合格率的關鍵。

2 對策制定及實施

2.1 對策1

目標：針對級配選用不合理原因，對策為通過試驗選用適合本本堤防的墊層級配，尋找符合7d自然沉降量≤2cm/30cm的級配砂、礫石墊層材料。

為此，開始進行實驗，首先由現場取樣當前所用的砂墊層2組和碎石墊層2組；另外在市場上采購不同級配的砂2組、不同級配的碎石材料2組以及砂及碎石按不同比例摻配的砂石2組，將10組材料首先在自然環境下進行了沉降量試驗，每份樣品取沉降點數據3個，取平均沉降值。結果發現，由外部采購的碎石摻配砂料的7d平均自然沉降量僅為18mm，遠低于現場抽樣的33mm沉降量平均值，認為此碎石摻配砂料的墊層基本滿足要求。采用此材料進行鋪設作業，對實施單元墊層沉降量進行了隨機抽查量測，共取得數據點284個，284個點中，7d沉降超過2cm/30cm數據有13個點，僅占總量的4.6%。而墊層材料7d自然沉降量≤2cm/30cm比例達95.4%，高于對策目標值“墊層材料7d自然沉降量≤2cm/30cm比例達到95%”，對策目標實現，驗證了此級配墊層材料是合理的。

2.2 對策2

目標：保持原有測量控制點，掛線輔助施工。

在植生塊鋪設現場實地從測量控制點引出控制線，控制線根據植生塊鋪設頂高程、坡度進行布設，在鋪設中，嚴格按控制線軸線、高程施工，控制線布設時，密度需做到3線/1m，控制線布置形式如圖5所示。而后根據當前的鋪設方法對另外三個鋪設班組的掛線情況進行了檢查，檢查內容為控制線掛設密度、控制線高程、坡度和軸線，將檢查數據進行整理，發現三個鋪設班組掛線輔助施工比例達100%，掛線輔助施工達到3線/1m，對策目標實現。

圖5 控制線布置形式圖(黑色實線為現場線，白色虛線為示意)

2.3 對策3

目標：采用建筑信息模型(BIM)模擬，因地制宜確定分縫長度。

采集現場里程、地形、高程、坡度、坡向、曲線角度等信息，將數據整理后導入計算機，通過BIM軟件模擬分縫長度和位置，根據得到的模擬分縫數據在現場規范預留施工縫，并繪制出效果圖。如圖6所示，在現場按BIM軟件模擬分縫的數據進行測量放樣，并由鋪設人員進行試鋪，保證植生塊鎖口居中，鋪設時省力快捷。施工縫處，根據模擬數據，對植生塊切割加工，施工縫平齊美觀。因此按模擬的施工縫位置完全能適用于現場，通過BIM技術確定分縫長度準確率達到95%以上，對策目標實現。

圖6 BIM模擬分縫效果圖

3 結語

植生塊施工不僅需考慮其坡面防護功能，外觀質量也要求高。為提升植生塊鋪設質量，做到鋪設成品“平、實、緊、美”，本文基于原因關聯分析法提出了解決植生塊驗收合格率低問題的對策，經實地檢驗驗證了方法的可行性。此方法不僅能提高植生塊鋪設過程中一次驗收合格率和減少因不合格而導致的返工此數，從而極大地降低了材料鋪設試驗的損耗和勞動費用支出，充分維護了企業形象。高鋪設合格率的植生塊提高了防護堤坡面的美觀度，且孔洞中生長的植被有利于生態環境的建設和保護。此方法不僅可以讓同類型植生塊鋪設工程借鑒，也能為其他領域出現問題時提供一個解決問題的思路，便于挖掘深層次的原因，找到解決對策。