高速公路邊坡綠化技術中生態混凝土的應用

張師琴

摘要：隨著不斷探索邊坡項目的設計，開發了各種對邊坡有效防護的技術，并改善工程的環境。可以凸顯自然環境美的植物防護邊坡技術，能收獲良好的綠化效果，但難以達到傳統防護結構的強度、承受力等要求。而生態混凝土不僅強度高，且有效防護邊坡，提升了邊坡的穩定性，延長了防護的時間，憑借較大孔隙率保證植物生長，在一定程度上改善了環境。

關鍵詞：高速公路;邊坡綠化技術;生態混凝土

傳統治理邊坡方案通常采取剛性防護方法，不僅影響景觀的效果，還增加了后期維修的成本。為促進高速公路轉型升級，在邊坡綠化設計中融入適合本地氣候的生態混凝土工藝，保證邊坡穩定的同時，盡可能恢復自然生態系統。

1 生態混凝土的組成結構

生態混凝土特點是高強度，良好的穩定性，擁有20%～30%的孔隙率，并在表面附著一層栽培介質和填充孔隙的材料，可以填人花草種子，并為其創造生長所需的水分與營養，令其快速生根和發芽。生態混凝土孔隙為植物根系提供了必要的環境，使植物扎根于底部土壤。生態混凝土下產生連片的草根，形成天然濾網，發揮了防護的作用，同時混凝土憑借多孔結構對坡體有效保護。實際結構如下：①植被層：包括有關的植物、植被草皮與適合的樹木，進一步提升景觀結構的綠化水平。②表層或孔隙土：在生態混凝土表面鋪設或以泥漿形式注入到生態混凝土中，為植物創造發芽的空間并控制混凝土蒸發水分，為植被發芽提供充足的養分，可選擇養分豐富的土壤覆蓋或注入泥漿。混凝土結構成分主要是生態透水混凝土，由粗骨料、水泥添加劑混合配置產生，透水混凝土成型后加人生態添加劑，從而降低混凝土的堿性，使混凝土表面產生致密的有機膜，提升混凝土的強度。注漿液可結合各地區情況合理配置，主要成分是保水材料、肥料等。

2 生態混凝土應用的優勢和劣勢

2.1 優勢

植物的根系在生長過程中需要養分、水分以及土壤深度的共同作用，這樣才能保障植物的根系發達。植物的根系直接決定了植物枝葉的繁茂情況。一般情況下，在公路護坡當中，坡面上無法添加土壤，因此在坡面當中大多數種植的是草本植物和藤本植物。而通過生態混凝土的利用，可以在護坡面當中填充客土，等到土體完全夯實之后，使用強度和孔隙數量達到相關標準的生態混凝土進行覆蓋處理，從而為植被的生長營造一個良好的環境，植物的選擇范圍也會隨之提升。此外，通過生態混凝土的使用，不僅能夠提升固土和護坡的效果，同時生態混凝土的多孔隙還能夠使雨水快速滲透到土壤當中，在強降水天氣當中，土壤當中的多余水分會從生態混凝土層孔隙當中流出，使植物的生長狀態達到最佳。

2.2 劣勢

生態混凝土是一種新型的材料，目前尚未完全投人使用，在施工過程中缺少與之相契合的施工設備，因此大規模的施工工作開展存在著一定的難度。此外，利用生態混凝土，有很多植物品種都可以作為護坡綠化的原材料。護坡地段的不同直接影響著植被的種植狀況，如何對所種植的植物進行最合理的搭配，目前的研究還未取得突破性的進展。雖然生態混凝土的性能比較卓越，但在實際應用的過程中同樣存在著一定的局限性。例如要對生態混凝土的澆搗進行控制，確保生態混凝土當中孔隙的暢通性。如果施工面積較大，需要在施工現場設置網格式的混凝土框架梁，這些操作都具有一定的難度，以目前的技術水平很難大規模推廣。此外，生態混凝土的表面非常粗糙，在使用過程中美觀性有所欠缺。

3 生態混凝土配合比設計

3.1 設計原則

3.1.1 提升堿性中和水準。一般來說，植物需要通過專用的遞減膠凝材料與邊坡進行連接，由于植物適合在pH值6.0～8.0間生長，因此植生基材具有中和堿性功能。

3.1.2 抗沖刷性。由于草坪植被難以生長，對固結土壤和抗沖刷作用產生了非常顯著的影響，其中植生基材重點凸顯了附著力和抗沖刷的性質。

3.1.3 吸水和保水能力。受到外部條件的制約，高速公路的邊坡水分流失非常嚴重，因此植生基材必須科學使用降水，從根源上提升其吸水和保水能力，使植物在發芽的過程中能夠得到充足的水分供應，優化植物的抗旱能力。

3.1.4 加強肥力。植生基材可以依照實際狀況為植物供應一定的肥力，顯著提升有機質的保肥和土壤的抗沖擊能力。

3.2 配合比具體設計方案

植生基材在不同項目中產生的效果也不相同。經不斷試驗，生態混凝土利用的植生基材需因地制宜實行配比，即結合不同的工程項目特點，選擇與本地地形、降雨等相適應的配比，使植生基材的作用最大限度地發揮出來，這樣可以達到最佳的護坡綠化效果。鑒于這種情況，植生基材的配合比需要進行針對性的設計。

在一些氣溫濕潤的地區，基材的性能首要是抗雨水沖刷，避免雨水沖洗未成型的植物;二要保證植生基材的混合物能夠生成一種團狀結構，這種團狀結構可以調整土壤的肥力狀況，注意土壤不能產生較高的含砂量，同時要經過干燥和粉碎處理，以滿足噴錨機的相關處理要求;三要保證植物的長期養分供應，保證形成坡面之前不會發生耗盡養分的現象，因此，除了加入有機肥料，還要根據一定比例加入秸稈和酒糟等。

4 噴射生態混凝土設計方法

4.1 設計調查

4.1.1 收集資料。調查工地周圍的氣象資料，包括降水量、干旱持續時間、降水分布以及海拔高度等。

4.1.2 仔細勘查周邊環境。重點檢查高速公路邊坡的形狀、坡度以及巖石性質等。并在邊坡工點周圍全面調查，檢查是否出現滑坡、崩塌和沖刷等嚴重的問題。查看工點邊坡的形狀、坡度、傾向、節理發育水平等。

4.1.3 調查附近植物。掌握工點邊坡附近的植物類型，包括灌木、花草等，結合分布植物特點，為選擇坡面植物群落提供參考。

4.2 坡面處理方法

在設計使用生態混凝土時，應保證坡面的穩定性，加固處理缺乏穩定的坡面，之后開展具體施工。待坡面狀態趨于穩定之后，現場工作人員需要在掛網結束之后立即進行噴射處理。在處理過程中需要注意的是，凝石會對坡面產生一定的粘連性，在這種情況下，可以直接越過坡面處理，并立即開展噴射工作。如果在處理過程中發現坡面當中存在突出的巖石，需要在第一時間對這些巖石進行處理。如果坡面的超挖非常嚴重，需要立即進行回填。

4.3 掛網設計

科學使用鍍鋅活絡鐵絲網片，在頂面應用生態混凝土由上至下鋪設網片，并保證拉緊。上下搭接網片保持5cm距離。網片左右間無需進行搭接處理，但全部網片與錨釘接觸的位置都要利用鍍鋅鐵絲牢固綁扎。在鋪面和網片之間保持6～7cm的垂直距離，使用墊塊有效支撐坡面和網片。保持1.0m×1.0m間距布置錨桿，根據坡面狀況明確其長度，錨桿通常要外露9～10cm，使錨桿略微上傾，與坡面保持一定夾角即95°～100°，針對嚴重風化的坡頂部與個別巖體，應結合實際情況對錨桿適度延長。

4.4 噴層厚度設計

一般情況下，設計巖石邊坡噴射層厚度為100cm，結合邊坡巖石條件、年均降水量等整體考慮。植生基材的噴射厚度與植物的生長發育狀況有著明顯的關聯性。如果噴射厚度不足，會影響水分的維持。若噴射厚度過大，會在一定程度上增加工程的建設成本。因此，要根據實際情況，全面而細致地控制噴射厚度。

4.4.1 邊坡巖土條件。裂隙狀況和風化水平對植物根系的生長情況有著直接的影響。鑒于硬質延邊坡的裂隙相對較少，因此，必須具備充足的噴射厚度才能保證根系健康生長。對于軟質延邊坡，由于裂隙很多，可以減少噴射厚度。

4.4.2 年均降水量。植物生長不能離開水分，缺少水分容易導致植物枯死，尤其是噴射生態混凝土產生的粗放型管理的植物群落。降水量多少對植物的分布與發育密切相關，在降水量不足的地區用噴射生態混凝土護坡技術，需借助增加基材厚度供應水分。

4.4.3 邊坡坡度。陡峭的坡面，植物很難較好生長發育，在生長層瘠薄、干旱等環境中影響更加明顯。當坡面存在較大坡度時，容易流失水分并無法在生長層內長時間貯存。因此，邊坡坡度的大小直接反映噴射厚度。隨著坡度增大，相應增加了噴射厚度，從而優化水分條件。

5 結語

21世紀人類面臨的最嚴峻問題就是環境問題，在人們對大自然開發的過程中，也對生存環境造成嚴重的破壞。特別是在公路、鐵路、水利、電力等工程建設中，需要對巖質邊坡進行開挖，必須基于生態角度防護巖質邊坡，整體思考工程結合植被的措施，科學利用生態防護技術，使生態工程不僅達到護坡固坡、防止沖刷的要求，還可以有機聯系附近的生態景觀。

（收稿：2019-08-08）

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