陡峭巖石邊坡生態(tài)混凝土護(hù)坡施工技術(shù)應(yīng)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(tài)混凝土是一種新興、綠色的混凝土材料,廣泛運(yùn)用于路岸邊坡、河道護(hù)坡、城市景觀及生態(tài)魚礁工程中,它是一種連續(xù)多孔隙結(jié)構(gòu)的混凝土,多孔結(jié)構(gòu)能給動(dòng)植物和微生物提供適宜生存空間[1]。有利于調(diào)節(jié)和保證生物的多樣性,滿足當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的綠色、生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展理念。現(xiàn)應(yīng)用最廣的生態(tài)混凝土技術(shù)主要包括現(xiàn)澆式生態(tài)混凝土、預(yù)制構(gòu)件式生態(tài)混凝土[2],而本項(xiàng)陡峭巖石邊坡生態(tài)混凝土施工技術(shù)則是研究“掛鋼筋網(wǎng)+生態(tài)混凝土干噴”的相關(guān)技術(shù)。

1 工程概況

四川省黃石盤水庫樞紐工程是國(guó)家172 項(xiàng)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(fā)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(shè)計(jì)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(wǎng)噴生態(tài)混凝土防護(hù)。生態(tài)混凝土也叫植被混凝土,是能夠適應(yīng)綠色植物生長(zhǎng)、又具有一定防護(hù)功能的混凝土。在陡峭巖石邊坡如何能保證生態(tài)混凝土性能、噴層厚度及發(fā)芽率等符合要求,是施工重難點(diǎn)。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

原材料選擇→配合比優(yōu)化→噴播準(zhǔn)備→錨桿施工→掛鋼筋網(wǎng)→噴播→養(yǎng)護(hù)。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 原材料選擇

1）生態(tài)混凝土由水、水泥、砂壤土、混合種子、有機(jī)質(zhì)和混凝土綠化添加劑組成。

2）水采用當(dāng)?shù)睾铀?經(jīng)沉淀濾除泥沙等雜質(zhì)。

3）水泥采用普通硅酸鹽水泥,強(qiáng)度等級(jí)為32.5,使用前需見證取樣送檢合格。

4）砂壤土選用工程區(qū)域附近原有地表土,經(jīng)粉碎過篩、翻曬處理,保證質(zhì)量要求。

5）混合種子綜合考慮項(xiàng)目地質(zhì)、地形、植被環(huán)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(jī)質(zhì)采用稻殼、秸稈、樹枝等新鮮有機(jī)質(zhì)粉碎物,其中有機(jī)質(zhì)粉碎物在基材配置前要進(jìn)行發(fā)酵處理。

7）混凝土綠化添加劑采用廠家專利產(chǎn)品。

2.2.2 配合比優(yōu)化

1）結(jié)合項(xiàng)目砂壤土、有機(jī)質(zhì)等原材料性質(zhì),其他材料用量固定,改變水泥用量,初選基層和面層生態(tài)混凝土配合比（見表1）。

表1 初選基層和面層生態(tài)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(qū)域,采用機(jī)械拌和,噴射機(jī)干噴法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試噴。

①參考混凝土拌合時(shí)間,取用60 s拌合,經(jīng)試驗(yàn),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(shí)間為60 s。

②現(xiàn)場(chǎng)試噴情況：配合比1 回彈率12%,流態(tài)偏大,掛壁效果不良,有明顯下滑流土現(xiàn)象,塌落度3 cm～4 cm；配合比2 回彈率13%,無明顯流動(dòng),無明顯干斑,掛壁效果良好,無明顯下滑流土現(xiàn)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(duì)三組配比試塊進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè),結(jié)果見表2。

表2 配比試塊進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)

4）綜上試噴情況及指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果,配合比2現(xiàn)場(chǎng)試噴效果良好,檢測(cè)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求,尤其pH值偏酸性適宜混合草種生長(zhǎng),因此選作最優(yōu)配合比。

5）在魚道1∶0.5邊坡選取200 m2進(jìn)行大面積試驗(yàn),經(jīng)過一個(gè)發(fā)芽及生長(zhǎng)周期,發(fā)芽及成活率達(dá)到95%,滿足設(shè)計(jì)要求；且流土量少,形態(tài)穩(wěn)定,無溝壑、裂紋等缺陷,具備一定耐久性。

2.2.3 噴播準(zhǔn)備1）按照工程設(shè)計(jì)圖紙,進(jìn)行測(cè)量放線,標(biāo)記噴護(hù)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(shè)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(nèi)立桿距離邊坡面0.3 m；大橫桿位于立桿內(nèi)側(cè),長(zhǎng)度不小于3跨,外架內(nèi)側(cè)的大橫桿的豎向間距為1.6 m,外側(cè)的大橫桿的豎向間距為0.8 m,在外立桿內(nèi)側(cè)每步的中間高度處另加一根大橫桿,作防護(hù)欄桿；橫桿間距1.5 m,緊靠在大橫桿之下,靠邊坡一側(cè)直接靠在邊坡上。

2.2.4 錨桿施工

按工程設(shè)計(jì)要求鉆孔并施工錨桿,孔內(nèi)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(wǎng)

鋼筋網(wǎng)格間距為20 cm×20 cm,鋼筋規(guī)格為HPB300-D8 mm,從植被結(jié)合部的頂部由上至下鋪設(shè),鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)張緊與外露錨桿端頭鏈接牢固,嚴(yán)禁在鋪設(shè)的鋼筋網(wǎng)上隨意踩踏。

2.2.6 噴播

1）生態(tài)混凝土加料攪拌順序?yàn)椋荷叭劳痢袡C(jī)質(zhì)→水泥→綠色添加劑→混合種子。配料稱量誤差≤±1%,混合攪拌時(shí)間≥60 mm,同時(shí)觀察均勻性及砂壤土粒徑損失程度,以調(diào)節(jié)拌合時(shí)間。

2）噴播采用干噴機(jī),進(jìn)行水、料分離同時(shí)噴射的干噴方式。

3）噴播分兩次進(jìn)行,第一次為基層8 cm噴播,此時(shí)不加混合種子；第二次為表層2 cm噴播,此時(shí)加入混合種子；總噴播厚度10 cm。基層施工結(jié)束后8 h以內(nèi),且無明顯干燥前進(jìn)行表層噴播,表層噴播前在基層上噴水浸潤(rùn),保證基層和表層的粘結(jié)。

4）噴播自上而下進(jìn)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(dòng)范圍15°,嚴(yán)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(fēng)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(jìn)行噴射作業(yè),根據(jù)種子生長(zhǎng)特性,盡量選擇春季或其他合適的季節(jié)施工,可有效提高種子發(fā)芽率。

2.2.7 養(yǎng)護(hù)

1）強(qiáng)制養(yǎng)護(hù)：噴植結(jié)束12 h后,覆蓋無紡布保墑,布置噴淋管路養(yǎng)護(hù),強(qiáng)制養(yǎng)護(hù)期為兩個(gè)月,噴灑水次數(shù)以保證生態(tài)混凝土處于足夠的濕潤(rùn)且無滴水流水狀態(tài)為宜,氣溫＜0℃時(shí)停止噴水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)期間注意種子出芽均勻度和出芽率,對(duì)局部出芽不齊和沒有出芽的坡面進(jìn)行補(bǔ)植,及時(shí)更換和補(bǔ)種沒有成活的苗木,進(jìn)行病蟲害隱患處理及分析。

2）常規(guī)養(yǎng)護(hù)：時(shí)間為強(qiáng)制養(yǎng)護(hù)結(jié)束后十個(gè)月。檢測(cè)苗木生長(zhǎng)情況,在極端氣候（強(qiáng)暴雨、長(zhǎng)干旱、高溫、低溫等）情況下根據(jù)植物生長(zhǎng)情況采取對(duì)應(yīng)措施（補(bǔ)植、修剪、支護(hù)、間伐、補(bǔ)水、補(bǔ)肥等）保證植物成活,及時(shí)處理病蟲害隱患。

3 技術(shù)總結(jié)

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

1）通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),對(duì)生態(tài)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),每立方生態(tài)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(jī)質(zhì)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(tài)混凝土物理性能。

2）嚴(yán)格控制生態(tài)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(jīng)濟(jì)性。

3）噴播生態(tài)混凝土分兩次沿坡面從上到下進(jìn)行,近距離實(shí)施噴播,保證草籽播撒的均勻性,噴播結(jié)束后利用自制噴淋進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量,保證發(fā)芽率符合要求。

3.2 主要技術(shù)特點(diǎn)

從優(yōu)化原材料、配合比和施工工藝等方面進(jìn)行應(yīng)用研究,在陡峭巖石邊坡保證生態(tài)混凝土性能、噴層厚度及發(fā)芽率等環(huán)節(jié)符合要求。

1）通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),對(duì)生態(tài)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),每立方生態(tài)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(jī)質(zhì)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(tài)混凝土物理性能。

2）嚴(yán)格控制生態(tài)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(jīng)濟(jì)性。

3）噴播生態(tài)混凝土分兩次沿坡面從上到下進(jìn)行,近距離實(shí)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(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量,保證發(fā)芽率符合要求。

3.3 成果的創(chuàng)造性、先進(jìn)性

針對(duì)陡峭巖石邊坡護(hù)坡施工的特點(diǎn),為保證施工質(zhì)量、節(jié)省投資、綠色環(huán)保,研究出一套在陡峭巖石邊坡進(jìn)行生態(tài)混凝土護(hù)坡的施工技術(shù)。其創(chuàng)新點(diǎn)如下：

1）通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),對(duì)生態(tài)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),每立方生態(tài)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(jī)質(zhì)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(tài)混凝土物理性能。

2）嚴(yán)格控制生態(tài)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(jīng)濟(jì)性。

3）優(yōu)化傳統(tǒng)生態(tài)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(wǎng),然后分兩次近距離從上到下噴播生態(tài)混凝土,最后噴淋灑水養(yǎng)護(hù)的施工工藝,保證生態(tài)混凝土性能、噴層厚度及發(fā)芽率符合要求。

4 結(jié)語

生態(tài)混凝土護(hù)坡施工技術(shù)運(yùn)用在陡峭巖石邊坡中,降低能耗、綠色環(huán)保,在保證施工質(zhì)量和安全的同時(shí),有效降低施工成本,較掛網(wǎng)噴護(hù)素混凝土能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過對(duì)該項(xiàng)生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)應(yīng)用于陡峭巖石邊坡應(yīng)用研究,較傳統(tǒng)生態(tài)混凝土護(hù)坡施工技術(shù)相比,本技術(shù)更注重就地取材、綠色環(huán)保,抗沖刷能力強(qiáng),保證邊坡施工質(zhì)量和安全的同時(shí),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(jià)值。