現澆城鎮河道護岸生態混凝土現狀及發展趨勢

楊海兵 李新龍

(1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇南京 210007;2.江蘇省高淳縣國土資源局，江蘇高淳 211300)

0 引言

生態混凝土是既能減少給地球環境造成負荷，又能與自然生態系統和諧共生、為人類構建更好更舒適環境的混凝土材料，其有以下基本特點:

1)具有一定的耐久性和強度，能滿足結構物的使用功能和力學性能以及使用年限的要求;

2)具有與自然環境的協調性;

3)具有良好的使用功能，能為人類構造舒適、溫和和便捷的生活環境。

從20世紀90年代開始，日本秩父小野田和前田制管共同進行了混凝土和綠色植物相結合的目標研究，其成果已在住宅區、道路、邊坡等工程上進行了工程實施。日本研制成功的生態混凝土具有連續的空隙，在生態混凝土塊體的空隙部分，使用特殊工藝技術填充無機培養土、種子和肥料等混合生長基料，施工后種子即在混凝土的空隙中發芽和生長。國內對生態混凝土的研究起步較晚，但生態混凝土的開發和應用越來越受到重視，已開發出能用于城市休閑綠地、住宅小區、停車場、邊坡等。

1 城鎮河道作用

城鎮河道是指發源于城區或流經城鎮區域的河流或河流段，也包括一些歷史上雖屬人工開挖，但經多年演化已具有自然河流特點的運河、渠系、航道等，不包括長江、黃河這樣的大江大河。城鎮河道是城鎮物質循環和能量流動的一個重要通途，它們常被看作是城鎮的動脈和靜脈，是影響城鎮風格和美化城鎮環境的重要因素。城鎮河道具有提供綠地、供應水源、保護環境、保護資源、休閑娛樂、文化教育、交通運輸等作用，在城鎮生態建設、拓展城鎮發展空間方面顯示出不可替代的意義。

隨著社會經濟的發展和城鎮建設步伐的加快，人類對城鎮河道進行了多目標、大規模、全方位、高頻次的干預，破壞了城鎮河道生態系統的健康，具體表現在與我們生活、生產息息相關的城鎮河道水質惡化、功能退化。在河道生態系統中，處于水生生態系統與陸生生態系統交界處的岸坡生態系統帶構成了具有邊緣效應的生態交錯帶，它最集中地反映了人類的改造活動和人類—河流之間的能量、物質和信息的沖突與交換。

在城鎮河道發育的地區，往往是經濟發達的地區。在經濟發展的同時，岸坡生態系統帶破壞十分嚴重，表現在滑坡、塌岸、河水污染等現象十分常見，嚴重影響了周邊人民的生產生活。這與黨的十八大提出的“努力建設美麗中國、堅持節約資源和保護環境的基本國策、著力推進綠色發展、為人民創造良好生產生活環境”總要求相矛盾。

2 城鎮河道護岸技術

目前，一方面人類與城鎮河道間的相互作用更為強烈;另一方面，城鎮的社會經濟系統和居民日常生活更加依賴于城鎮河道所提供的各種服務功能。城鎮河道護岸植物少、水中生物少、水量小、河道普遍較淺、流速慢、枯水季節甚至斷流，上述水力特征決定了城鎮河道環境容量小、生態系統“脆弱”的特點。

為了保證城鎮河道的原有功能，首先要保證河道岸坡的穩定。從目前國內外的城鎮河道護岸技術來看，主要有四類:

1)混凝土類材料護岸技術。材料雖然具有強度高、耐久性好等諸多優點，但混凝土表面質地脆弱，抗土壤協調應變能力差，表面粗糙且呈強堿性，觸覺效果差，加上混凝土顏色灰暗，視覺效果缺乏生機，給人以精、硬、冷、暗的感覺，最致命的是綠色植物無法在混凝土上生長發育。

2)預先澆制常規多邊形混凝土塊，在多邊形內部放置土，然后在土上植草，該方法的缺點是堿性環境的混凝土會導致周邊土壤也呈堿性環境，結果草的生命時間短。

3)預先澆制生態混凝土，然后用人工灌漿的方法向生態混凝土空隙內灌注含草籽、肥料的漿液，草籽在空隙內生長發育，然后穿過生態混凝土中的空隙扎根在被護河道岸坡的土壤層中。該方法的缺點是灌漿工藝復雜，灌漿質量得不到保證，而且生態混凝土易被注漿壓力破壞，影響了大規模的推廣應用。

4)現澆生態混凝土鋪在被護岸坡上，然后在上面鋪一層含草籽、肥料的土壤層，草籽在生態混凝土上面的土壤層生長發育，然后穿過生態混凝土中的空隙扎根在被護河道岸坡的土壤層中。該方法的缺點是由于土內摩擦角通常為35°，在草籽完全生長發育前，土壤層易受雨水沖刷，導致被護岸坡的坡度不能大于40°，影響了推廣應用。

從上述介紹可以看出，現澆生態混凝土具有既能保證岸坡穩定，又能保證坡面生態效果的城鎮河道護岸技術，將工程防護與植被防護有機地結合起來，形成穩固而又有生態景觀效應的防護結構體系。但目前現澆城鎮河道護岸生態混凝土有三個方面的不足，而影響了它的大規模推廣應用:

1)護岸成本高，是普通混凝土價格的幾倍。

2)只能保護坡度小于40°的岸坡。

3)植物只能在最高水位線以上的區域生長發育，導致水位變化區經常光禿禿，影響了被護岸坡的整體美觀。

3 現澆城鎮河道護岸生態混凝土發展趨勢

目前，城鎮河道護岸工程設計的趨勢是設計出更合理的工程結構，使得岸坡面上基本看不到工程結構，全部顯現植被和優美的景觀。實現上述要求的現澆城鎮河道護岸生態混凝土關鍵技術性能指標如下:

1)抗壓強度達到15 N/mm2～30 N/mm2，孔隙率在15%～30%之間，透水系數為1.0×10－1cm/s以上，pH值為10左右。

2)耐久性指標符合國家有關規定要求。

3)滿足坡度大于40°的要求。

4)找到適合無水區域的植物。

5)找到適合水位變化區域的植物。

6)價格比普通混凝土造價高50%左右。

前面四項性能指標通過文獻查閱得知:已經得到了解決，且已經應用于一些工程中。指標5)在技術上也是可行的，因為濕地是水陸變化的區域，濕地的植物種類豐富，完全可通過在濕地植物中篩選出能在水位變化區域生長的植物。指標5)是目前生態混凝土得不到推廣的關鍵因素。

生態混凝土由日本開始進行研究并取得了成功，但日本對生態混凝土的配方特別是配方中的添加劑守口如瓶。國內高性能生態混凝土的添加劑都不得不從日本進口，其占生態混凝土成本的50%以上，導致生態混凝土價格是普通混凝土價格的幾倍。為了解決此問題，可通過室內試驗，篩選出滿足1)，2)和3)性能指標、價格只比普通混凝土造價高50%左右的現澆城鎮河道護岸生態混凝土配方。

4 結語

1)城鎮河道隨處可見，而由城鎮河道岸坡引起的災害也很多，如滑坡、塌岸等事件，嚴重影響了岸坡周圍建筑物的穩定和百姓的生產和生活。再加上，城鎮河道發育的地方，往往是經濟發達的地區，為了保證經濟的可持續性發展，必然對城鎮河道進行整治。經濟發達地區交通運輸壓力大，而水運具有價格低、運輸量大的優點，因此，在國內水網發育地區，航道、運河等整治、生態護岸工程會越來越多。2)目前對于河道護岸，普通做法是在岸坡上掛網噴漿等混凝土類材料護岸技術，這種護岸技術方法的成本雖然比生態混凝土護岸的成本稍低一些，但達不到美化環境的要求。3)現澆城鎮河道護岸生態混凝土的發展趨勢是:在保留傳統生態混凝土護岸美化功能的同時，能在水位變化區、坡度大于40°的岸坡上使用，且價格只比普通混凝土造價高50%左右。這樣，生態混凝土能在城鎮河道護岸工程中大規模地推廣使用，同時，也能向礦山、公路邊坡、海島生態復原等領域進軍。4)未來的生態混凝土不僅具有傳統混凝土的護岸、護坡功能，可以減輕水流對岸坡、邊坡的沖刷，而且具有自然凈化水質(生態清淤)、自然排水(透水護坡)、實現植物生長(植生)、降噪消音等性能，從而達到改善城鎮河道水質、美化岸坡景觀，達到社會效益、生態效益、經濟效益三者的統一。

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