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摘要：在防洪工程中的堤坡采用生態(tài)性護(hù)坡材料是建設(shè)生態(tài)、人文河岸的一項(xiàng)重要工程措施。該文以福建省賽江流域防洪三期工程為實(shí)例，通過對(duì)生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用分析，為生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)在水利生態(tài)建設(shè)中的推廣應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：堤防工程；生態(tài)混凝土護(hù)坡；施工工藝；質(zhì)量控制；環(huán)境效益

1引言

近年來，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，水利工程建設(shè)得到了各方的重視，傳統(tǒng)防洪工程中的護(hù)坡結(jié)構(gòu)剛硬且生態(tài)性差，不再適應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)的要求。根據(jù)國(guó)家對(duì)福建省生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)的要求，在防洪工程中的堤坡采用生態(tài)材料進(jìn)行護(hù)坡防護(hù)，既符合生態(tài)要求，又改善沿河景觀。目前常用的生態(tài)護(hù)坡材料主要有以下幾種類型：生態(tài)砌塊、三維植物網(wǎng)墊、生態(tài)混凝土、生態(tài)格網(wǎng)綠濱墊、柔性生態(tài)水土保護(hù)毯等。根據(jù)福建省“五江一溪”防洪工程中各種生態(tài)護(hù)坡材料的應(yīng)用表明，各種生態(tài)護(hù)坡材料均能達(dá)到保持水土、綠化環(huán)境、構(gòu)建“生態(tài)和諧”水陸交錯(cuò)帶的目的，不同工程要根據(jù)地方政策、河勢(shì)、施工成本、長(zhǎng)期效果等方面進(jìn)行綜合分析，確定合適的生態(tài)護(hù)坡材料。本文以賽江流域防洪三期工程為例，對(duì)生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。賽江流域防洪三期工程建設(shè)涉及賽江流域內(nèi)寧德市壽寧縣、周寧縣、柘榮縣及福安市4個(gè)縣市、8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共18個(gè)堤段，總長(zhǎng)24.581km。工程所在河段絕大部分屬于山區(qū)河道，洪水暴漲暴落、洪峰流量較大，洪水流速大，流速一般在2.0～5.5m/s，且各縣市禁止自行開采石料，難以采用傳統(tǒng)的抗沖性能較好的砌石護(hù)坡。經(jīng)綜合考慮后，本工程的土堤護(hù)面材料選擇生態(tài)效果更好，同時(shí)具有一定抗沖能力的、后期維護(hù)簡(jiǎn)單的現(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡。

2生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)

生態(tài)混凝土是一種能將工程防護(hù)和生態(tài)修復(fù)良好結(jié)合的新型護(hù)坡材料，它采用連續(xù)粒級(jí)的粗骨料、細(xì)骨料（可以不加）、生態(tài)膠凝材料按一定比例進(jìn)行配合、攪拌、澆筑及自然養(yǎng)護(hù)之后，得到表面呈米花糖狀并有大量連通、細(xì)、密孔隙的多孔質(zhì)混凝土。該混凝土在實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)的同時(shí)又能滿足生態(tài)種植要求。

2.1生態(tài)混凝土護(hù)坡性能及技術(shù)要求

生態(tài)混凝土主要性能有透水性、反濾性、抗沖刷能力等。透水性是生態(tài)混凝土最主要的性能指標(biāo)之一，透水性受基礎(chǔ)材料顆粒情況的影響大，要想實(shí)現(xiàn)良好的植物生長(zhǎng)效果，需要保證足夠的透水性。生態(tài)混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)層整體反濾，可保證只讓水自由通過而土質(zhì)細(xì)顆粒不能通過，從而實(shí)現(xiàn)堤坡的安全、穩(wěn)定。同時(shí)，生態(tài)混凝土的表面呈粗糙沙琪瑪狀，對(duì)水流沖擊能量的吸收效果好，可防止堤坡的沖刷破壞。為保證生態(tài)混凝土護(hù)坡的安全、質(zhì)量可靠及生態(tài)效果，主要有以下技術(shù)要求：（1）有一定的透水性，透水系數(shù)大于1mm/s，在混凝土中加入SR-3添加劑，增大混凝土透水性；（2）具有適宜的孔隙率，一般以25%～35%為宜，孔隙分布均勻；同時(shí)添加“復(fù)合改良材料”和鋪設(shè)“營(yíng)養(yǎng)型無(wú)紡布”雙重方式，增強(qiáng)土壤保水保肥能力，以滿足植物根系生長(zhǎng)的要求；（3）有一定的抗壓強(qiáng)度，以確保安全穩(wěn)定的需求，一般應(yīng)大于5MPa；（4）要求其材料內(nèi)部的堿度低，以利于植物的生長(zhǎng)；（5）抗沖流速可達(dá)5.0～6.0m/s[1]。

2.2生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的砌石護(hù)坡或混凝土護(hù)坡相比，生態(tài)混凝土護(hù)坡具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）透水性好：大孔隙率確保了水土與外界環(huán)境相通，也為動(dòng)植物生存提供良好的生存環(huán)境。（2）消波和抗震性好：生態(tài)混凝土表明如米花糖狀凹凸，具有良好的消波效果，且其多孔性能很好地適應(yīng)強(qiáng)烈震動(dòng)影響。（3）抗流失性好：砌石護(hù)坡或混凝土護(hù)坡通過砌縫或排水孔進(jìn)行排水，其流線集中且流速相對(duì)快，而生態(tài)混凝土護(hù)坡為連續(xù)小孔隙具有良好的抗流失性。（4）生態(tài)景觀性好：生態(tài)混凝土護(hù)坡可以進(jìn)行植生綠化，綠化覆蓋率可達(dá)90%以上，在穩(wěn)定岸坡的前提下有效改善生態(tài)景觀。（5）經(jīng)濟(jì)性好：生態(tài)混凝土較普通混凝土水泥用量少約1/3，更為經(jīng)濟(jì)，且避免了無(wú)石料可用的尷尬。

3生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用

3.1護(hù)坡設(shè)計(jì)

賽江流域防洪三期工程共18個(gè)堤段，建設(shè)堤防總長(zhǎng)24.581km，其中8個(gè)堤段堤型采用斜坡式或復(fù)合式，堤坡防護(hù)采用現(xiàn)澆生態(tài)混凝土，其余堤段堤型采用直墻式。斜坡式堤型斷面：堤頂防汛公路4m寬，防汛道路自上而下為透水磚5cm、1:2水泥砂漿結(jié)合層3cm、C15混凝土墊層10cm，防汛道路迎水面設(shè)置C20混凝土防浪墻；迎水側(cè)坡比為1:2.5，護(hù)面采用現(xiàn)澆生態(tài)混凝土，材料由上至下分別為：覆土植草綠化厚30mm、填充復(fù)合營(yíng)養(yǎng)改良材料一層、現(xiàn)澆生態(tài)混凝土厚150mm、400g/m2營(yíng)養(yǎng)土工布一層，并設(shè)置C25鋼筋混凝土框梁；坡腳為C20混凝土防沖護(hù)腳，頂寬1m，高1.5m；堤防內(nèi)側(cè)護(hù)坡采用草皮，坡度為1:2.0，坡腳設(shè)置C20砼排水溝。本工程土堤標(biāo)準(zhǔn)斷面結(jié)構(gòu)如圖1所示：

3.2護(hù)坡施工工序及主要質(zhì)量控制

生態(tài)混凝土護(hù)坡的施工工序?yàn)椋旱躺硖钪鶦25鋼筋混凝土框格梁澆筑→營(yíng)養(yǎng)土工布鋪設(shè)→現(xiàn)澆生態(tài)混凝土護(hù)坡→生態(tài)混凝土表面種植土回填→草皮護(hù)坡鋪設(shè)等六道工序。堤身填筑前對(duì)地面清表30cm，堤身采用粘土填筑，回填厚度宜在30～50cm，土料的壓實(shí)度不小于0.91，粘粒含量宜為10%～35%，塑性指數(shù)為7～20，砂卵石料含泥量小于5%；砂卵石、砂性土相對(duì)密度小于0.60，不得采用淤泥和膨脹土及含植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)回填。堤身迎水面的生態(tài)混凝土護(hù)坡保證在堤身填筑符合設(shè)計(jì)要求的前提下，再進(jìn)行修坡處理，在坡面上按設(shè)計(jì)圖紙規(guī)格要求，進(jìn)行框架梁放樣施工；然后在框架梁中間，進(jìn)行鋪設(shè)400g/㎡營(yíng)養(yǎng)土工布，營(yíng)養(yǎng)型無(wú)紡布為反濾層和營(yíng)養(yǎng)層復(fù)合結(jié)構(gòu)，是在反濾無(wú)紡布上交織四種纖維攜帶多種緩釋肥料，在混凝土浸提液作用下產(chǎn)生氨基酸分子團(tuán)，同時(shí)具有反濾和為植物長(zhǎng)期提供營(yíng)養(yǎng)的作用。營(yíng)養(yǎng)土工布需要在框架梁中間的坡面上安裝牢固，以免混凝土澆筑時(shí)出現(xiàn)變形。生態(tài)混凝土攪拌時(shí)為保證添加劑與水泥、骨料混合均勻并攪拌，按添加劑：水為0.8:1000的比例進(jìn)行稀釋，在混凝土攪拌階段添加。生態(tài)混凝土澆筑時(shí)需控制好混凝土的落差高度，避免過高產(chǎn)生離析現(xiàn)象，混凝土現(xiàn)澆施工高溫季節(jié)避免中午氣溫較高時(shí)段，盡量選擇在早晚溫度較低的時(shí)段施工。生態(tài)混凝土澆筑完成后，在其表面回填種植土應(yīng)采用可耕作的土料，將20余種有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料、活性材料充分混合后配制而成的鹽堿改良復(fù)合營(yíng)養(yǎng)材料與種植土混合。生態(tài)混凝土孔隙內(nèi)填充采用噴填、水填方式，填充后使生態(tài)混凝土上植物所需營(yíng)養(yǎng)的供給具有全面性、緩釋性、均衡性、適應(yīng)性。面層回填可人工攤平并輕壓，攤平后的土料平均厚度不宜大于20mm，最后進(jìn)行馬尼拉草皮鋪設(shè)。

3.3工程效果分析

本工程的生態(tài)混凝土護(hù)坡于2021年1月澆筑完成，經(jīng)過汛期洪水的考驗(yàn)，沒有出現(xiàn)水土流失、沖刷垮塌等現(xiàn)象。但是當(dāng)年8月發(fā)現(xiàn)護(hù)坡草皮存在部分干黃現(xiàn)象，坡面生長(zhǎng)的草參差不齊，綠化效果與預(yù)期有差距。3.3.1原因分析。發(fā)現(xiàn)問題后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)調(diào)查分析，主要原因如下：（1）根據(jù)氣象站資料統(tǒng)計(jì)，福安市多年平均降雨量為1770mm，4～9月降雨約占全年的75.4%。全年降水日數(shù)平均207.7天，多集中在每年2～5月份，6～9月份的降水間隔時(shí)間長(zhǎng)但是雨量大。2～5月份的降雨間隔短雨量小，靠降雨就能保持草皮植被正常生長(zhǎng)，6、7月份后雨水分布不均衡，不利于植物生長(zhǎng)。（2）每年6～9月份夏季氣溫較高，350C以上的連續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，高溫導(dǎo)致邊坡的蒸發(fā)量比較大，因?yàn)椴萜さ紫碌臓I(yíng)養(yǎng)土厚度僅為20cm，遇到連續(xù)一個(gè)星期以上的高溫天氣，營(yíng)養(yǎng)土層中的水份將蒸發(fā)干凈，雨水補(bǔ)充不及時(shí)導(dǎo)致草皮失水干枯。（3）本項(xiàng)目于2021年1月才完成生態(tài)混凝土和草皮鋪設(shè)施工，完工時(shí)間較短，綠植根系的生長(zhǎng)速度還未能穿透生態(tài)混凝土層，無(wú)法從土質(zhì)邊坡深層部位吸收水份導(dǎo)致草皮枯黃。（4）本項(xiàng)目瀕臨河邊各種鳥類較多，鳥糞和河風(fēng)攜帶的其他植被的種子，掉落草皮表面遇到適當(dāng)?shù)臍夂驐l件就開始生長(zhǎng)，因此時(shí)間一長(zhǎng)草皮植被當(dāng)中就混雜有其他雜草。3.3.2補(bǔ)救措施。根據(jù)上述的原因分析，采取了如下整改補(bǔ)救措施：（1）加強(qiáng)草皮護(hù)坡的灑水養(yǎng)護(hù)，在防浪墻基腳布設(shè)一條滴灌管道，適時(shí)對(duì)坡面進(jìn)行補(bǔ)水，特別是夏季高溫季節(jié)可增加每天的灑水次數(shù)，確保植被種植土的濕度，以利于草皮順利返綠、后期不會(huì)因缺水干旱而枯萎。（2）及時(shí)更換干枯發(fā)黃的部位的草皮，對(duì)于枯死部位的草皮進(jìn)行修復(fù)更換或噴灑植被的種子進(jìn)行補(bǔ)種處理。（3）加強(qiáng)管護(hù)巡查，有零星的雜草出現(xiàn)及時(shí)安排人員進(jìn)行清理，避免雜草成片生長(zhǎng)影響景觀效果。3.3.3工程效果評(píng)價(jià)。（1）工程所用生態(tài)混凝土具有良好的透水性和孔隙率，能夠保證植物的綠化效果，從而形成非常好的生態(tài)環(huán)境。（2）生態(tài)混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)層具有良好的反濾性，有效防止了堤防邊坡水土流失。本工程水土流失防治6項(xiàng)指標(biāo)值分別為擾動(dòng)土地整治率95%，水土流失總治理度95%，土壤流失控制比0.8，攔渣率95%，林草植被恢復(fù)率97%，林草覆蓋率25%。（3）生態(tài)混凝土護(hù)坡的邊坡具有良好的消浪、抗沖刷能力，同時(shí)可防止河道水位驟降所導(dǎo)致的邊坡破壞，從而實(shí)現(xiàn)堤坡的安全、穩(wěn)定。

4結(jié)語(yǔ)

賽江流域防洪三期工程采用生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)，經(jīng)歷了2021年汛期的考驗(yàn)，不僅有效地保證了堤坡安全，而且極大地提升了沿河生態(tài)景觀效果，改善了當(dāng)?shù)孛癖姷纳a(chǎn)生活環(huán)境，可供類似工程參考借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊玉寶，潘毅，徐振山，陳永平，許春陽(yáng).現(xiàn)澆型生態(tài)混凝土護(hù)岸抗水力沖刷性能試驗(yàn)研究[J].水利水電技術(shù)，2017.

作者:張培坤 單位:福安市水利局