陡峭巖石邊坡生態混凝土護坡施工技術應用研究

李 偉

（廣東省水利水電第三工程局有限公司,廣東 東莞 523710）

生態混凝土是一種新興、綠色的混凝土材料,廣泛運用于路岸邊坡、河道護坡、城市景觀及生態魚礁工程中,它是一種連續多孔隙結構的混凝土,多孔結構能給動植物和微生物提供適宜生存空間[1]。有利于調節和保證生物的多樣性,滿足當今社會發展的綠色、生態和可持續發展理念。現應用最廣的生態混凝土技術主要包括現澆式生態混凝土、預制構件式生態混凝土[2],而本項陡峭巖石邊坡生態混凝土施工技術則是研究“掛鋼筋網+生態混凝土干噴”的相關技術。

1 工程概況

四川省黃石盤水庫樞紐工程是國家172 項重大水利工程之一,為Ⅱ等大（2）型工程,樞紐工程主要由大壩、泄洪消能建筑物、引水發電建筑物、魚道工程等4 部分組成。魚道位于樞紐工程左岸,魚道邊坡設計開挖最高約30 m,邊坡坡比為1∶0.5和1∶0.75,采用邊坡錨桿加掛網噴生態混凝土防護。生態混凝土也叫植被混凝土,是能夠適應綠色植物生長、又具有一定防護功能的混凝土。在陡峭巖石邊坡如何能保證生態混凝土性能、噴層厚度及發芽率等符合要求,是施工重難點。

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程

原材料選擇→配合比優化→噴播準備→錨桿施工→掛鋼筋網→噴播→養護。

2.2 操作要點

2.2.1 原材料選擇

1）生態混凝土由水、水泥、砂壤土、混合種子、有機質和混凝土綠化添加劑組成。

2）水采用當地河水,經沉淀濾除泥沙等雜質。

3）水泥采用普通硅酸鹽水泥,強度等級為32.5,使用前需見證取樣送檢合格。

4）砂壤土選用工程區域附近原有地表土,經粉碎過篩、翻曬處理,保證質量要求。

5）混合種子綜合考慮項目地質、地形、植被環境、氣候等條件,選擇搭配冷暖灌草混合種子,選用多花木蘭、多年生黑麥草、狗牙根、紫花苜蓿。

6）有機質采用稻殼、秸稈、樹枝等新鮮有機質粉碎物,其中有機質粉碎物在基材配置前要進行發酵處理。

7）混凝土綠化添加劑采用廠家專利產品。

2.2.2 配合比優化

1）結合項目砂壤土、有機質等原材料性質,其他材料用量固定,改變水泥用量,初選基層和面層生態混凝土配合比（見表1）。

表1 初選基層和面層生態混凝土配合比

其中,混合種子僅在面層添加。

2）在魚道1∶0.5邊坡選取小片區域,采用機械拌和,噴射機干噴法進行現場試噴。

①參考混凝土拌合時間,取用60 s拌合,經試驗,三種配比拌合都均勻,砂壤土大顆粒保存量適度。由此確定拌合時間為60 s。

②現場試噴情況：配合比1 回彈率12%,流態偏大,掛壁效果不良,有明顯下滑流土現象,塌落度3 cm～4 cm；配合比2 回彈率13%,無明顯流動,無明顯干斑,掛壁效果良好,無明顯下滑流土現象,塌落度1 cm～2 cm；配合比3 回彈率15%,混合料較干,有明顯干斑,掛壁效果不良,塌落度0～1 cm。

3）采取噴大板方式,形成試噴試塊,對三組配比試塊進行指標檢測,結果見表2。

表2 配比試塊進行指標檢測

4）綜上試噴情況及指標檢測結果,配合比2現場試噴效果良好,檢測指標滿足設計要求,尤其pH值偏酸性適宜混合草種生長,因此選作最優配合比。

5）在魚道1∶0.5邊坡選取200 m2進行大面積試驗,經過一個發芽及生長周期,發芽及成活率達到95%,滿足設計要求；且流土量少,形態穩定,無溝壑、裂紋等缺陷,具備一定耐久性。

2.2.3 噴播準備1）按照工程設計圖紙,進行測量放線,標記噴護范圍。2）清理開挖完成的巖石坡面,清除雜草、落葉、浮土等雜物。

3）搭設腳手架,采用ф48鋼管雙排腳手架,立桿縱距1.5 m,橫距1.2 m,內立桿距離邊坡面0.3 m；大橫桿位于立桿內側,長度不小于3跨,外架內側的大橫桿的豎向間距為1.6 m,外側的大橫桿的豎向間距為0.8 m,在外立桿內側每步的中間高度處另加一根大橫桿,作防護欄桿；橫桿間距1.5 m,緊靠在大橫桿之下,靠邊坡一側直接靠在邊坡上。

2.2.4 錨桿施工

按工程設計要求鉆孔并施工錨桿,孔內清理干凈,孔深偏差不大于50 mm,孔位偏差不大于150 mm,端頭外漏10 cm,用M20 砂漿注漿封孔。

2.2.5 掛鋼筋網

鋼筋網格間距為20 cm×20 cm,鋼筋規格為HPB300-D8 mm,從植被結合部的頂部由上至下鋪設,鋼筋網鋪設張緊與外露錨桿端頭鏈接牢固,嚴禁在鋪設的鋼筋網上隨意踩踏。

2.2.6 噴播

1）生態混凝土加料攪拌順序為：砂壤土→有機質→水泥→綠色添加劑→混合種子。配料稱量誤差≤±1%,混合攪拌時間≥60 mm,同時觀察均勻性及砂壤土粒徑損失程度,以調節拌合時間。

2）噴播采用干噴機,進行水、料分離同時噴射的干噴方式。

3）噴播分兩次進行,第一次為基層8 cm噴播,此時不加混合種子；第二次為表層2 cm噴播,此時加入混合種子；總噴播厚度10 cm?；鶎邮┕そY束后8 h以內,且無明顯干燥前進行表層噴播,表層噴播前在基層上噴水浸潤,保證基層和表層的粘結。

4）噴播自上而下進行,噴射口距離巖面1.0 m～1.5 m左右,垂直巖面,上下角度允許變動范圍15°,嚴禁仰噴。采取左右擺噴均勻覆蓋的方式逐步加厚噴播厚度,單塊寬度控制在4.0 m～6.0 m。

5）噴射前用高壓風槍吹洗坡面,坡面無浮渣,干燥干凈。骨料噴射速度5 m2/h,噴射壓力0.4 MPa,回彈率＜15%。氣溫高于0℃才能進行噴射作業,根據種子生長特性,盡量選擇春季或其他合適的季節施工,可有效提高種子發芽率。

2.2.7 養護

1）強制養護：噴植結束12 h后,覆蓋無紡布保墑,布置噴淋管路養護,強制養護期為兩個月,噴灑水次數以保證生態混凝土處于足夠的濕潤且無滴水流水狀態為宜,氣溫＜0℃時停止噴水養護。養護期間注意種子出芽均勻度和出芽率,對局部出芽不齊和沒有出芽的坡面進行補植,及時更換和補種沒有成活的苗木,進行病蟲害隱患處理及分析。

2）常規養護：時間為強制養護結束后十個月。檢測苗木生長情況,在極端氣候（強暴雨、長干旱、高溫、低溫等）情況下根據植物生長情況采取對應措施（補植、修剪、支護、間伐、補水、補肥等）保證植物成活,及時處理病蟲害隱患。

3 技術總結

3.1 關鍵技術

1）通過現場試驗,對生態混凝土配合比進行優化設計,每立方生態混凝土由25 kg水、25 kg水泥、0.5 m3砂壤土、20 g混合種子、0.25 m3有機質和5 kg混凝土綠化添加劑拌和而成,該配合比拌制的混凝土滿足生態混凝土物理性能。

2）嚴格控制生態混凝土原材料選取,砂壤土可以就地取材,通過粉碎、過篩、翻曬等方法,保證土壤中砂粒含量、含水量符合要求,具有良好的經濟性。

3）噴播生態混凝土分兩次沿坡面從上到下進行,近距離實施噴播,保證草籽播撒的均勻性,噴播結束后利用自制噴淋進行灑水養護,提高養護質量,保證發芽率符合要求。

3.2 主要技術特點

從優化原材料、配合比和施工工藝等方面進行應用研究,在陡峭巖石邊坡保證生態混凝土性能、噴層厚度及發芽率等環節符合要求。

1）通過現場試驗,對生態混凝土配合比進行優化設計,每立方生態混凝土由25 kg水、25 kg水泥、0.5 m3砂壤土、20 g混合種子、0.25 m3有機質和5 kg混凝土綠化添加劑拌和而成,該配合比拌制的混凝土滿足生態混凝土物理性能。

2）嚴格控制生態混凝土原材料選取,砂壤土可以就地取材,通過粉碎、過篩、翻曬等方法,保證土壤中砂粒含量、含水量符合要求,具有良好的經濟性。

3）噴播生態混凝土分兩次沿坡面從上到下進行,近距離實施噴播,保證草籽播撒的均勻性,噴播介紹后利用自制噴淋進行灑水養護,提高養護質量,保證發芽率符合要求。

3.3 成果的創造性、先進性

針對陡峭巖石邊坡護坡施工的特點,為保證施工質量、節省投資、綠色環保,研究出一套在陡峭巖石邊坡進行生態混凝土護坡的施工技術。其創新點如下：

1）通過現場試驗,對生態混凝土配合比進行優化設計,每立方生態混凝土由25 kg水、25 kg水泥、0.5 m3砂壤土、20 g混合種子、0.25 m3有機質和5 kg混凝土綠化添加劑拌和而成,該配合比拌制的混凝土滿足生態混凝土物理性能。

2）嚴格控制生態混凝土原材料選取,砂壤土可以就地取材,通過粉碎、過篩、翻曬等方法,保證土壤中砂粒含量、含水量符合要求,具有良好的經濟性。

3）優化傳統生態混凝土施工工藝,形成在陡峭巖石邊坡先施工砂漿錨桿和掛鋼筋網,然后分兩次近距離從上到下噴播生態混凝土,最后噴淋灑水養護的施工工藝,保證生態混凝土性能、噴層厚度及發芽率符合要求。

4 結語

生態混凝土護坡施工技術運用在陡峭巖石邊坡中,降低能耗、綠色環保,在保證施工質量和安全的同時,有效降低施工成本,較掛網噴護素混凝土能取得較好的經濟效益和社會效益。通過對該項生態混凝土護坡技術應用于陡峭巖石邊坡應用研究,較傳統生態混凝土護坡施工技術相比,本技術更注重就地取材、綠色環保,抗沖刷能力強,保證邊坡施工質量和安全的同時,有效降低施工成本,在水庫或河道邊坡治理具有很好的推廣價值。