裝配式植草混凝土護岸技術在中小河流岸坡工程中的應用分析

陳健勇

（中山市中珠排洪渠工程管理中心，廣東 中山 528463）

0 引言

部分中小河流治理僅側重于防洪，缺乏對兩岸生態環境的防護，采取粗放的方式進行護岸施工，導致生態環境受損嚴重。因此，如何在傳統河流護岸工程的基礎上進行技術升級，有效保護生態環境則顯得尤為重要。其中裝配式植草混凝土護岸技術頗具代表性，此項技術兼具質量可靠、施工便捷、生態環境防護效果好等多重優勢，在河岸護岸工程中的應用前景較佳。本文將結合實際案例工程，對裝配式植草混凝土護岸技術進行分析探討，以促進該項技術更加廣泛深入的應用。

1 工程概況

某中小規模河流生態護岸工程，護坡厚度為0.1m，采用生態混凝土護坡和無紡土工布護坡兩種方式，護坡面積分別為40213m2、40213m2。為滿足安全、質量可靠、生態保護等方面的要求，采用的是整體箱式裝配護岸，其中每段長度均取12.04m，分4 個標準節段有序施工。整體箱式裝配護岸的單箱體尺寸為3.0m（長）×2.5m（寬）×3.5m（高），重量12.45t。

2 植草混凝土的制備及性能檢測

植草混凝土以水泥、砂石、粗細集料、礦物質摻合料、水、外加劑等為原材料，按特定的比例拌和后制備而成，混合料的防洪抗沖性能穩定，且提供充足的養分以滿足植物的生長需要[1]。

2.1 植草混凝土的制備方式

植草混凝土的制備，首先準備合適規格的模具，按比例摻入原材料，經攪拌后制作試塊，做30d 的標準養護；養護期滿后，測定試塊的孔隙率、pH 值，檢驗抗壓、抗沖刷及抗折等多項性能，綜合多項檢測結果，客觀評價試塊的質量，據此對植草混凝土在工程中的可行性做出判斷，若無誤則進行批量化制備，用于護岸施工[2-3]。在該工程中，試塊尺寸為100mm×100mm×300mm、120mm×120mm×120mm，抗壓、抗沖刷及抗折性能測試采用萬能液壓機進行。

2.2 植草混凝土性能檢測

透水性是評價植草混凝土質量的重要項目，具體根據孔隙率進行評定，此項指標包含有效孔隙率和全孔隙率兩項，需分別檢測。按前述提及的方法制備120mm×120mm×120mm（體積記為V0）的試塊后，進行有效孔隙率的測定；隨后，向量筒內加適量水并讀取刻度值，將此時水的體積記為V1；向加入水的量筒內放置試塊，再次讀取刻度，確定含有試塊的體積，記為V2。經前述流程的操作后，按照如下方法計算有效孔隙率（N1）：

以稱量法檢測試塊的全孔隙率，基本方法是：準備烘箱，向其中放置試塊并在60℃的恒溫環境中做持續24h 的烘烤處理；達到烘烤時間要求后，自然冷卻至室溫，取出試塊，測定質量M，隨后按下式計算，得到試塊的全孔隙率（N2）：

式中：V0——試塊標準體積，cm2；

ρt——試塊的理論密度；

M——試塊的干重，g。

植草混凝土的pH 值用堿性釋放法測定，具體操作方法為：制備試塊，將其置于水桶中，加水至水面恰好沒過試塊表面；在該水位狀態下進行24h 的浸泡處理；經過浸泡后，用pH測量儀檢測溶液的pH值。

3 裝配式植草混凝土護岸技術及應用效果分析

3.1 裝配式植草混凝土制備

3.1.1 材料選取

水泥、粗細骨料、礦物摻合料、水是裝配式植草混凝土的主要原材料，同時摻入適量化學添加劑，用于改善混合料的性能[4]。

水泥：密度為3.09g/cm3的普通硅酸鹽水泥，28d抗壓強度49.9MPa，初凝時間、終凝時間分別為195min、235min。考慮到過量使用水泥易引起強烈堿反應的情況，在植草混凝土拌和時用適量的硅粉代替硅酸鹽水泥。

粗骨料：連續級配碎石骨料，粒徑約為15mm，最大不超過30mm，含沙量不大于0.8%，堆積密度1500kg/m3。

細骨料：以砂為宜，含泥量約為2.8%，堆積密度1525kg/m3。

外加劑：出于改善混合料性能的目的而摻入外加劑，本次試驗采用以碳酸鈣為主要成分的SR-4 添加劑，通過此類材料的應用，有利于降低pH 值，以便兩岸植物的生長。

3.1.2 配合比設計

在以往的裝配式植草混凝土配合比設計中，通常按照“水泥220kg/m3、碎石1480kg/m3、砂200kg/m3、水100L/m3”的比例進行拌制，混合料的液固比取0.25。按該方法拌制的混合料綜合性能良好，可滿足中小規模河流治理對混合料強度、抗沖刷性能等方面的要求，但骨料的粒徑較小，不利于裝配式護岸結構的有效成型。結構的邊角較為豐富，接觸點較少，箱體的強度可能偏低，甚至出現箱體斷裂問題。因此，需要在原配合比的基礎上加以調整，提升配合比的可行性。調整后的植草混凝土配合比，如表1 所示，按該配合比拌制植草混凝土后，28d的抗壓強度達到8.8MPa，孔隙率超過25%，利用此類混合料建設的護岸結構在中小河流護岸工程中具有可行性。

表1 中小河流裝配式植草混凝土配合比設計

3.2 裝配式植草混凝土預制塊結構設計

在確定植草混凝土的配合比后，設計出如圖1、圖2所示的2種預制塊。圖1為嵌固式通孔正六邊形結構，邊長16cm，厚度8cm/10cm，若按照10cm厚度進行預制，在結構中預留7.5cm的四邊形通孔，此結構的巧妙之處在于利用通孔種植香根草，提高生態防護水平；而對于8cm的預制塊，不預留通孔，通常對8cm、10cm厚度的預制塊做拼接處理，兩者結合后產生2cm 高差的消浪坎，起到消能減速的作用。圖2為嵌固式凹槽六邊形結構，邊長16cm，厚度8cm/10cm，其中厚度為8cm的預制塊預留通孔，厚度為10cm的預制塊在中間區域開設凹槽，使用時對兩種厚度的預制塊做拼接處理。

圖1 嵌固式通孔正六邊形預制塊結構示意圖

圖2 嵌固式凹槽六邊形預制塊結構示意圖

3.3 裝配式植草混凝土護岸效果分析

裝配式護岸結構形式的變化所帶來的河道流速也存在差異，例如結構表面凹凸不平時，水流的流程增加，存在阻力從而對水的流動產生一定程度的阻礙，水流流速降低；在水位一致的前提下，流速差將隨著水流流速的增加而加大，表明高速水流在護岸結構所消耗的能力較之于低速水流更高，預制塊的抗沖刷能力減弱；在流速一致的前提下，流速差將由于水位的升高而加大，在較高水位時，護坡結構對水流的消能效果較為明顯；若流速和水位均相同，此時嵌固式通孔正六邊形流速差較大，能夠取得較好的消能效果。

4 裝配式植草混凝土護岸技術施工要點

4.1 空箱預制

預制材料采用C60 混凝土，預制時嚴格控制模板的尺寸、平整度等指標，混凝土澆搗后進行養護，保證預制混凝土的有效成型。預制模板平臺采用6mm的船用鋼板，保證模板有足夠的強度和剛度[5]。在確認模板質量達標后，進行混凝土澆筑，隨后用高壓蒸汽養護，使混凝土有效成型。

4.2 底板施工

箱體預制期間同步安排底板施工作業，保證底板頂面有足夠的平整度以及底板具有穩定性，以利于護岸結構的安裝。底板空箱安裝部位的頂模和趾坎側模材料采用大剛度的特制槽鋼，原因在于此類材料的平整度較高，可保證建設成型的趾坎具有良好的線形，以實現裝配式護岸的高精度施工。

4.3 箱體吊裝

吊裝設備采用40t 全回轉浮吊船，加裝3 根定位樁，在專員的指揮下高效吊裝。吊裝的具體流程如下：

（1）試吊。試吊分空載試吊和載荷試吊。空載試吊：進行3 次起重吊鉤的起落，檢查在此運動過程中限位器的靈敏度；在此基礎上，分別在最小、最大工作幅度狀態下進行3 次以上的運動，檢驗在此運動過程中限位器的精密度；再進行左、右兩個方向的回轉吊臂操作，評價回轉機構的運動狀態。經過多項檢查后，對吊裝設備在空載狀態下的工作狀態做出客觀的判斷。載荷試吊：取4 根鋼絲繩，將其與箱體四角吊環連接，依次提升、變幅、回轉，檢驗在此吊裝期間吊裝設備的制動性能，同時判斷是否存在吊裝松動的異常狀況。

（2）正式吊裝。經過試吊后，若確認吊裝設備無異樣，則進行正式吊裝：安排專員在現場指揮，保證吊裝的安全性以及提高吊裝精度[6]；回轉吊臂至空箱上方，下放吊鉤；連接起吊設備和待吊裝的箱體，鋼絲繩的水平夾角約為60°；將箱體向上吊起約20cm，檢查在此過程中各裝置的運行狀態，確認無誤后繼續吊裝，待吊裝高度超過圍堰后，回轉吊臂進行轉動與調整，要求箱體與安裝位置保持垂直；緩慢下放箱體，距底板高程10cm 時暫停，檢查箱體的姿態后進行回轉角度的調整，待箱體對準安裝位置線后，平穩下放箱體；借助千斤頂精細調節箱體落位情況，待箱體安裝至3 段時開始封底，而后進行灌漿、回填等后續的工作。

（3）預制構件連接。濕法連接：以現澆混凝土的方法連接預制構件；干法連接：連接裝置采用螺栓，或經過焊接后實現構件的穩定連接。在中小河流護岸工程的裝配式植草混凝土護岸施工中，通常采用干法連接。

5 結束語

綜上所述，裝配式植草混凝土護岸技術在中小河流岸坡工程中的應用效果良好。其嵌固式通孔正六邊形護岸結構的抗沖刷性能良好，同時結構形式簡單，拼裝便捷。嵌固式通孔正六邊形護岸結構屬于裝配式植草混凝土護岸工程中應用效果較好的結構型式，在類似工程中可結合實際條件予以應用，但需結合實際條件進行施工技術的優化，從而保證河道護岸的有效性。