植被混凝土綠站生產作業一體化技術

馬念平

(廣西百寧高速公路有限公司,廣西 南寧 530022)

0 引言

高速公路標準化施工經過多年發展,白站、混凝土站、黑站、集中鋼筋加工廠、混凝土構件預制廠基本普及,工業化建造成為品質公路建設的基本特征。邊坡綠化和生態防護所需的植生基材加工,在整個行業范圍內基本沿用傳統的人工配料、現場拌和方式,工藝簡陋、配合比不精準、生產效率低,是實現高速公路建設標準化、工業化要求的一處典型盲區,和工程建設整體建造水平存在較大差距。為使高速公路邊坡生態防護施工工藝更優,在實施過程中更好地保證基材加工質量及施工效率,新型的綠站生產作業一體化技術值得進一步探究。

1 概述

綠站,特指邊坡綠化與生態防護用基材集中廠拌設施。綠站的出現,對完善高速公路工業化建造要求具有創新意義,是生態防護施工傳統模式發展進步的必然產物。工業化集中拌和基材,對于加快邊坡防護速度、確保基材成品質量、防止邊坡病害、保障節點工期、促進品質工程建設,具有顯著積極作用。

平果至南寧高速公路項目于2021年8月建造了國內首個綠站,主體為一條具有多項獨創技術的植生水泥土(生態基材)生產線,由土壤篩分加工系統、主輔分離自動配料系統、立式雙向強制攪拌系統、熟料輸送裝車系統組成,可拌和生產植生水泥土、噴混植生客土、厚層基材、CS混合纖維等邊坡綠化與生態防護基材。單條生產線設計產能為25 m3/h,可滿足2 000 m2/d生態護坡施工需求,單站配送半徑為20～40 km。

2 植被混凝土綠站生產作業一體化技術研究

2.1 工藝原理

植被混凝土生態基材集中廠拌和連續噴植系統,由土壤篩分加工系統、主輔分離自動配料系統、立式雙向強制攪拌系統、熟料輸送裝車系統等四個子系統組成,各系統之間通過皮帶或密封管道相連通。主材料中的土壤、生境改良劑、有機肥、椰糠、稻殼等原材料通過自動配料機稱重后再由皮帶傳輸機輸送至主攪拌機;水泥則通過螺旋密封管道輸送至自動配料稱重后再進入主攪拌機和其他物料一起攪拌。所有原材料通過自動稱重準確配料、自動傳輸至攪拌機,整個配料過程全自動計量,保證了植被混凝土的配合比精確度[1]。同時,整個拌和系統自動化運行,通過PLC電路集中控制,拌和效率高,能夠充分滿足現場施工進度的需要。

2.2 適用條件

植被混凝土生態基材集中拌和廠可以在新建高速公路任意閑置場地設置。植被混凝土生態護坡能夠在坡率不陡于1∶0.1的邊坡上實現生態修復,在巖質邊坡上應用時,有助于路塹設計采用極限坡率、壓縮紅線寬度,減少石方開挖量和征遷數量[2]。

2.3 技術優勢

2.3.1 噴植適用于多種坡面

植被混凝土生態護坡可以在水泥混凝土坡面、漿砌片石坡面上實現生態修復,可用于既有公路的生態景觀升級,滿足公眾日益關心的綠色環保需求[3]。

2.3.2 防護設計多樣化

植被混凝土生態護坡可以和其他邊坡支護結構協同應用,形成具有生態修復功能的防護支護綜合系統,擴大生態防護的應用范疇,如植被混凝土+邊坡錨固、植被混凝土+主動防護網、植被混凝土+框格梁等[4]。

2.3.3 標準化程度高

通過建設綠站,集中拌和植被混凝土生態基材解決以往沿用傳統的人工配料、現場拌和、工藝簡陋、配合比不精準、生產效率低等弊端,有利于提高基材成品質量、加快邊坡防護速度、優化綠色環保評價、促進品質工程建設。

2.3.4 推廣價值高

植被混凝土采用水泥土加綠色生態基材拌和,具有良好的環保生態效果,植物存活率高[5]。植被混凝土綠站生產作業一體化施工工藝大幅提高了邊坡防護施工效率,真正推動邊坡開挖一級防護一級的建設管理新理念落地,且施工過程中安全性能高,施工便捷,具有廣泛的推廣價值。

3 工程應用

3.1 工程概況

平果至南寧高速公路項目區位于百色平果市、南寧市隆安縣、武鳴區及西鄉塘區境內,沿線地貌類型主要有低山地貌、喀斯特地貌、丘陵地貌、沖洪積平原地貌。本項目填挖方工程量巨大,且分布極不均衡,其中填方為1 340.79×104m3,挖方為2 598.15×104m3。全線填方為高邊坡為2 737 m/15段,填方最大邊坡高度為50.7 m,中線最大填高為38.4 m;全線挖方高邊坡為2 555 m/21段,挖方最大邊坡高度為93.6 m,中線最大挖深為88.6 m。

3.2 試驗段簡介

項目工程試驗段位于平果至南寧高速公路K163+823～K163+983段右側第5級邊坡,邊坡坡率為1∶1。該處路基最大開挖深度為53.60 m,邊坡高度約10 m,坡面面積約為1 260.03 m2。該處地質主要為強風化砂巖,施工時間為2021-09-10至2021-09-17。

3.3 工藝工法

3.3.1 施工組織

綠站配置總調度1人,負責對接現場供求;監督員1人,負責綠站運轉全過程監控;分揀工4人,負責分揀各種基材;設備員2人,負責操作拌和設備;機械手2人,負責站區材料轉運。施工點配置現場生產負責1人,全面主持現場生產技術工作;配置測量2人,負責現場測量放樣工作;配置現場調度1人協助生產經理組織現場施工;配置現場技術人員2人,負責現場技術質量管理工作;配置安全管理人員1人,負責現場安全文明施工;配置設備人員1人,負責設備報驗及現場臨時用電管理;設置試驗人員1人,負責現場試驗管理工作;配置cbs植草護坡施工隊伍進行具體施工;配置2～3臺5 t以上自卸汽車進行基材運輸。

3.3.2 試驗段基材配合比(表1～3)

表1 CBS植被混凝土護坡試驗段實際采用基材配合比表

表2 混合植物種子(面層)實際用量表(g/m2)

表3 試驗坡噴植基材消耗量統計對比表

3.3.3 施工時間

2021-09-10至2021-09-11,設備及材料準備。

2021-09-10至2021-09-11,坡面修整及驗收。

2021-09-12至2021-09-13掛網錨固。

2021-09-14至2021-09-16基材噴植。

2021-09-17至今,養護。

3.3.4 生產作業步驟

(1)綠站原材準備。土壤采用經過篩分后粒徑≤10 mm、含砂率≤20%、含水率≤15%、pH值在4.0～8.5的黏土。水泥采用散裝普通硅酸鹽水泥P.O42.5,不得采用復合硅酸鹽和礦渣硅酸鹽水泥等。生態基材改良劑要求效活菌數≥1.0×106 cfu/g、pH值2.5～5.5、含水率≤20%、亞甲基藍吸附值≥0.13 mg/g。有機肥采用牛、羊糞便肥或植物殘骸粉末狀有機肥,盡量避免使用顆粒狀有機肥。有機質(椰糠、稻殼)采用顆粒狀的粒徑≤8 mm、纖維狀的纖維長度≤50 mm、含水量≤20%。合成纖維采用合成高分子聚丙烯纖維。

(2)現場坡面清理。施工前將坡面危石、浮渣及大粒徑填料進行處理,并對坡面高程、平整度、坡率進行驗收。

(3)現場測量放線。結合圖紙及現場坡面進行錨桿位置放樣,錨桿間距為2 m×2 m。

(4)現場錨桿施工。按設計布置錨桿孔位,用風鉆鑿孔,孔深為80 cm。鉆孔孔眼方向與坡面垂直。采用水泥砂漿固定錨桿。錨桿為φ16 mm螺紋鋼筋。

(5)現場掛網施工。坡頂施工一排錨釘,鐵絲網掛入坡頂錨釘后順沿坡面從上到下進行鋪設,拉緊至坡底錨釘固定,同時與錨桿連接,綁扎牢固,然后鋪設下一幅鐵絲網。兩幅網邊搭接寬度≥20 cm,并每隔30 cm用18#鐵絲綁扎。錨釘采用φ8 mm圓鋼制作,長20 cm,間距為0.5 m×0.5 m錨固,錨釘外露8～10 cm。距坡面4～6 cm處與錨釘綁扎,綁扎后將錨釘向上彎折。光滑巖面或平整度高的土坡面,應在鐵絲網下面安裝混凝土墊塊,墊塊高度為5 cm,用扎絲固定。

(6)綠站材料拌和。按照既定配合比對各基材進行稱重,由分揀工配合裝載機倒入相應入料口進行拌和。工作完成后,切斷電源,填寫出料記錄。監督員定期計算原材料實際消耗和理論用量的差值,及時掌握材料用量和檢測稱重計量是否準確。

(7)綠站材料運輸。基材經綠站拌和完成后由皮帶機傳送至自卸車運抵現場,材料拌和與噴植作業間隔時間不得超過4 h,防止因水泥初凝影響基材噴植強度。

(8)現場噴植施工。材料運至現場后,由裝載機導入干噴機,對邊坡進行植生水泥土噴植作業,噴作按自上而下,逐層噴植。植被混凝土噴植平均厚度一般為10 cm,分為2～3層噴植,基層厚度為8 cm,面層厚度為2 cm,面層中含有植物種子。坡率≤1∶0.75時,可在完成一定面積基層后,再集中噴面層,噴之前也需用高壓水槍潤濕基層。

(9)現場坡面養護。噴植完成后采用無紡布覆蓋,現場設置養護水桶,視保水情況定期進行灑水養護,以保證幼苗生長所需的水分和養分[6]。

3.4 邊坡防護成效

通過長時間觀察發現,黑麥草對溫度比較敏感,夏季容易干枯,建議降低其比例,或用寬葉草、結縷草、紫花苜蓿草等植物替換種植。同時,在邊坡平臺表面撒播一些灌木種子或種植格桑花綠化,邊坡景觀效果更好。經過近一年時間的生長后,K163+823～K163+983段右側第5級邊坡整體效果較好,試驗段工藝及成效均取得令人滿意的效果。截至目前,平果至南寧高速公路項目利用植被混凝土綠站生產作業一體化技術累計完成生態護坡施工170 650 m2,坡面復綠效果極佳,綠色品質雙示范工程創建成效顯著。

4 經濟效益及社會效益

4.1 經濟效益

作為主要原材料的土壤宜就地取材,植生水泥土生態基材集中廠拌和連續噴植作業,可生產基材料25 m3/h,日產200 m3,折合可噴播基層面積達2 500 m2,可噴播面層面積達10 000 m2;可同時滿足至少4個工作面施工,供應8臺干噴機連續作業,與傳統的小型滾筒攪拌機現場攪拌功效相比提高3倍,具有客觀的經濟效益。

4.2 社會效益

該工法較傳統方法操作簡單,安全性高,使用的材料為綠色環保材料,邊坡防護效果良好。同時,由于施工效率的提高,能夠有效實現“邊坡開挖一級防護一級”的管理目標,有利于品質工程提升,也是標準化建設的良好體現,值得進一步推廣。

5 結語

植被混凝土綠站生產作業一體化技術對完善高速公路工業化建造要求具有創新意義,是生態防護施工傳統模式發展進步的必然產物。工廠化集中拌和、配送生態基材,有利于提高基材成品質量,加快邊坡防護速度,優化綠色環保評價,促進品質工程建設。該技術可廣泛運用于新建或改擴建的高速公路項目中,具有廣闊的應用前景。