宋 睿，高禮洪

(中國(guó)水電顧問集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310014)

1 問題的提出

浙江省麗水市水利部門對(duì)麗水甌江以及麗水城市河道治理的要求是，既要保證河岸穩(wěn)定，也要保持河道生態(tài)，將河道安全和生態(tài)功能一起抓，并提出了“平安甌江、生態(tài)甌江、經(jīng)濟(jì)甌江、人文甌江”的水利建設(shè)總體目標(biāo)，以麗水甌江水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)示范段工程 (以下簡(jiǎn)稱“麗水甌江水生態(tài)工程”)為突破口，開展甌江流域河流生態(tài)岸線研究和應(yīng)用［1］。該項(xiàng)目被國(guó)家水利部列為全國(guó)水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作的五個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目之一，對(duì)甌江流域生態(tài)岸線建設(shè)以及對(duì)開展全流域的水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作具有舉足輕重的作用。

2010 年麗水市水利局在麗水甌江水閣區(qū)段生態(tài)岸線選擇三維植物網(wǎng)為主要護(hù)坡材料，并將綠化混凝土護(hù)坡、連鎖水工砌塊護(hù)坡、椰網(wǎng)植生帶護(hù)坡、三維排水柔性生態(tài)袋護(hù)坡各50m作為示范段進(jìn)行建設(shè)，用于研究各種護(hù)坡結(jié)構(gòu)抗沖刷性能，以及植物的生長(zhǎng)情況，希望能夠找到可以在該地區(qū)推廣應(yīng)用的生態(tài)護(hù)坡形式。

2 麗水甌江綠化混凝土生態(tài)護(hù)坡示范段設(shè)計(jì)

2.1 工程概況

甌江干流水力資源豐富，洪水多發(fā)生于五、六月梅雨季節(jié)和八、九月臺(tái)風(fēng)季節(jié)，屬山溪性河流，蓄滲能力較強(qiáng)，產(chǎn)流時(shí)間快，匯流迅速集中，暴漲暴落時(shí)間短。本工程區(qū)段處于甌江干流中游區(qū)域水閣開發(fā)區(qū)內(nèi)，位于麗水市蓮都區(qū)53省道西側(cè)，總長(zhǎng)1608m。工程的主要任務(wù)是建設(shè)與完善甌江干流水閣區(qū)段的生態(tài)防洪工程，保護(hù)與修復(fù)河流自然岸線與生態(tài)系統(tǒng)。本工程針對(duì)甌江山溪性河流獨(dú)特的夏季多暴雨、水位極易暴漲暴落的水文特性，研究三維植物網(wǎng)、綠化混凝土、連鎖水工砌塊、三維排水柔性生態(tài)袋及椰網(wǎng)植生帶等生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用可行性及工后效果，尋找能夠在該地區(qū)推廣應(yīng)用的生態(tài)護(hù)坡形式。其中，綠化混凝土生態(tài)示范段長(zhǎng)約50m。

2.2 綠化混凝土生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究

2.2.1 綠化混凝土生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)

麗水甌江水生態(tài)工程綠化混凝土護(hù)坡設(shè)置于高程51.57(枯水位)～60.05m(設(shè)計(jì)洪水位)的斜坡范圍內(nèi)，長(zhǎng)約50m，設(shè)計(jì)坡比為1∶3.0，厚度為15cm。施工從2010年08月01日開始至2010年12月25日完成，次年03月開始播撒草種。為利于植物的初期生長(zhǎng)，在綠化混凝土表面覆蓋厚度3cm厚的客土。

綠化混凝土配比材料水泥采用425普通硅酸鹽水泥，碎石粒徑10～20mm，攪拌用水為自來水。通過降堿處理，使綠化混凝土適合植物生長(zhǎng)。綠化混凝土設(shè)計(jì)斷面見圖1。

2.2.2 施工工序

目前，綠化混凝土護(hù)坡的施工方法有成品預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)澆筑2種，本工程采用的是現(xiàn)場(chǎng)澆筑方式?，F(xiàn)場(chǎng)澆筑具有適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能適合各種坡度斜面以及各種作業(yè)面的現(xiàn)澆施工。

麗水甌江水生態(tài)工程綠化混凝土護(hù)坡施工作業(yè)的主要工序如下:

(1)邊坡修整。對(duì)原地形進(jìn)行開挖或者回填，將邊坡修整至設(shè)計(jì)坡比1∶3.0，邊坡修整后須經(jīng)施工單位自檢和監(jiān)理單位現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收后，才可以進(jìn)行下一道工序的施工作業(yè)。

(2)營(yíng)養(yǎng)型土工布的鋪設(shè)。營(yíng)養(yǎng)型土工布鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)注意其與邊坡的固定，以免產(chǎn)生滑移。營(yíng)養(yǎng)型土工布在設(shè)計(jì)洪水位以上埋入護(hù)坡內(nèi)長(zhǎng)度大于100cm。

(3)鋼筋混凝土框格梁的現(xiàn)澆。現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土框格梁，本工程按照設(shè)計(jì)要求采用C20混凝土框格梁為2m×2m，框格寬度為20cm，厚度為20cm。

(4)在混凝土框格梁內(nèi)澆注無砂混凝土。按照設(shè)計(jì)要求在混凝土框格內(nèi)澆注由碎石、水泥和水按照一定配比攪拌均勻而成的無砂混凝土，無砂混凝土厚度為15cm，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，填充可供植物生長(zhǎng)的肥料和保水劑。

(5)在綠化混凝土表面鋪設(shè)3cm厚的客土。在無砂混凝土周圍鋪設(shè)3cm的松散、粉狀的客土，注意綠化混凝土的客土不漫過混凝土框格梁邊框。

(6)播撒草籽。到了播種的季節(jié)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求將草種撒播至無砂混凝土中，草籽播種量約為15～20g/m2。

(7)鋪上草簾并澆水養(yǎng)護(hù)。在播種完草籽的土層上覆蓋濕草簾等遮光透氣物，進(jìn)行撒水養(yǎng)護(hù)。要求2～4遍/d，連續(xù)養(yǎng)護(hù)直至植物長(zhǎng)成。

2.2.3 試驗(yàn)方案

將2012年第2個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)的綠化混凝土植草護(hù)坡及純草皮護(hù)坡現(xiàn)場(chǎng)取樣 (樣本尺寸為15cm×15cm)，放到自行設(shè)計(jì)大流速水槽內(nèi)進(jìn)行護(hù)坡沖刷模型實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)綠化混凝土植草試樣放入模型箱中，模型箱放在水槽中，其頂面與水槽底面齊平，通過模擬不同流速下綠化混凝土植草護(hù)坡和草皮護(hù)坡的抗沖刷能力，驗(yàn)證護(hù)坡結(jié)構(gòu)抗沖安全及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

考慮到實(shí)際河道中水位變動(dòng)以及降雨入滲可能對(duì)邊坡土體強(qiáng)度及植被生存造成影響，進(jìn)而影響植被的抗沖性能及護(hù)坡效果，擬定2組淹沒歷時(shí):6，12h;為考察對(duì)綠化混凝土植草護(hù)坡與草皮護(hù)坡抗沖性能及植被水力特性的影響，選擇了2個(gè)種植被護(hù)坡:綠化混凝土植草護(hù)坡、草皮護(hù)坡;限定3組流速:2.0，3.0，4.0m/s;每組實(shí)驗(yàn)1次。

2.2.4 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣做室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果:在6，12h淹沒歷時(shí)內(nèi)，綠化混凝土植草護(hù)坡和草皮護(hù)坡均能抗2.0，3.0m/s流速?zèng)_刷，結(jié)構(gòu)安全可靠;但是在12h淹沒歷時(shí)內(nèi)，綠化混凝土植草護(hù)坡抗4m/s流速?zèng)_刷，植被完全倒伏，護(hù)坡仍穩(wěn)定安全，但是草皮護(hù)坡已發(fā)生輕微破壞，覆土層細(xì)顆粒泥沙起動(dòng)沖刷，草根部分裸露，植被仍然存活。

根據(jù)施工過程照片 (見圖2～5)及現(xiàn)場(chǎng)取樣做室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果可知，在觀測(cè)同期內(nèi)綠化混凝土護(hù)坡抗暴雨及水流沖刷能力較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)安全可靠，防洪安全能達(dá)到的設(shè)計(jì)要求，盡管2011年3—10月第1個(gè)生長(zhǎng)期初期草類長(zhǎng)勢(shì)局部稍顯稀疏，但基本能達(dá)到建設(shè)生態(tài)護(hù)坡目標(biāo)。在2012年第2個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)，綠化混凝土護(hù)坡上植物生長(zhǎng)效果較好，植被恢復(fù)較快，生態(tài)修復(fù)功能已經(jīng)完全能滿足要求，并且護(hù)坡結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。綠化混凝土在麗水甌江護(hù)岸工程中應(yīng)用效果基本穩(wěn)定，安全性和生態(tài)性均能夠較高滿足試驗(yàn)的要求，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

圖1 綠化混凝土護(hù)坡斷面圖

圖2 綠化混凝土護(hù)坡施工現(xiàn)場(chǎng)照片

圖3 綠化混凝土護(hù)坡播種后60d現(xiàn)場(chǎng)照片

圖4 綠化混凝土護(hù)坡播種后150d現(xiàn)場(chǎng)照片

圖5 綠化混凝土護(hù)坡播種后220d現(xiàn)場(chǎng)照片

3 試驗(yàn)中存在的問題

麗水甌江水生態(tài)工程綠化混凝土護(hù)坡完工后至今抗暴雨及水流沖刷能力較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)安全可靠，防洪安全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，安全性和生態(tài)性均能夠較好滿足試驗(yàn)要求，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。但由于本工程中第1個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)草類局部長(zhǎng)勢(shì)欠佳，此現(xiàn)象引起了筆者對(duì)可能影響綠化混凝土植物生長(zhǎng)的因素進(jìn)行了思考。

(1)綠化混凝土降堿處理不當(dāng)。普通混凝土的pH值較大，為形成適合植物生長(zhǎng)的環(huán)境，必須要對(duì)混凝土進(jìn)行降堿處理。若降堿處理過當(dāng)或不足，植物在綠化混凝土中生長(zhǎng)的狀況將受到影響。

(2)綠化混凝土護(hù)坡設(shè)計(jì)厚度對(duì)植物長(zhǎng)勢(shì)的影響。綠化混凝土的厚度應(yīng)滿足抗雨水、河水、風(fēng)浪沖刷能力要求，并需適應(yīng)植物長(zhǎng)期生長(zhǎng)以及本身的強(qiáng)度與尺寸之間的要求等。綠化混凝土越厚，植物根系穿透的可能性越低，植物成活的難度將加大。本試驗(yàn)所采用的草種為狗牙根，一般情況下其地下莖分布在15～20cm土層中。試驗(yàn)段出現(xiàn)護(hù)坡上草類長(zhǎng)勢(shì)較弱，可能是15cm厚的綠化混凝土相對(duì)于狗牙根地下莖分布深度較厚，導(dǎo)致其在生長(zhǎng)初期不能迅速汲取土中的水分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致長(zhǎng)勢(shì)較弱。

(3)綠化混凝土中粗骨料顆粒徑較小。綠化混凝土之所以能夠長(zhǎng)草，最重要的原因就是缺少細(xì)骨料中的砂，利用其中的粗骨料相互膠結(jié)，形成一定的孔隙，從而為植物根系穿透綠化混凝土提供所需空間，使綠化混凝土的骨架成為植物生長(zhǎng)的載體。試驗(yàn)證明［7］，在骨料粒徑為25～40mm時(shí)，孔隙率一般為20% ～40%，為保證植物生長(zhǎng)，孔隙率不宜小于30%。若采用的粗骨料粒徑相對(duì)較小，孔隙率可能未完全達(dá)到適合植物生長(zhǎng)的要求，植物根系穿透綠化混凝土中的孔隙較為困難，導(dǎo)致護(hù)坡上植物長(zhǎng)勢(shì)較弱。

(4)未達(dá)到適合狗牙根的綠化混凝土最優(yōu)配合比。綠化混凝土的最優(yōu)配合比與物種的生長(zhǎng)特性密切相關(guān)，所以要根據(jù)種植植物種類的不同進(jìn)行不同配合比試驗(yàn)，確定相對(duì)不同植物的最優(yōu)配合比。若采用綠化混凝土配合比未達(dá)到適合狗牙根生長(zhǎng)的最優(yōu)配合比，可能導(dǎo)致其長(zhǎng)勢(shì)較弱，相對(duì)于不同物種的最優(yōu)配合比需在以后的實(shí)驗(yàn)中研究探索。

(5)綠化混凝土護(hù)坡施工工藝的影響。適當(dāng)?shù)牟鍝v和錘擊振動(dòng)對(duì)無砂大孔綠化混凝土的強(qiáng)度有利，但是如果過度，將會(huì)使水泥漿大量下流，造成底層水泥漿過于富集，從而使得孔隙率小，植物的根系不能穿過綠化混凝土的底層到達(dá)下部土層，形成局部植物稀疏的現(xiàn)象。同時(shí)插搗和錘擊振動(dòng)還會(huì)使頂層水泥漿過少，骨料顆粒粘結(jié)不牢，綠化混凝土護(hù)坡強(qiáng)度變低。

(6)綠化混凝土護(hù)坡的養(yǎng)護(hù)條件的影響。為保護(hù)乳草的生長(zhǎng)，除了注意草籽的播種季節(jié)外，加強(qiáng)植被的初期養(yǎng)護(hù)也很重要，綠化混凝土護(hù)坡上植物狗牙根長(zhǎng)勢(shì)較弱，可能是由于未完全達(dá)到養(yǎng)護(hù)要求。

(7)對(duì)甌江的自然水力特性適應(yīng)性不強(qiáng)。甌江流域山溪性河流具有暴漲暴落的水力特性，在植物草種播撒初期，正處于甌江洪水及雨水較多的季節(jié)。而綠化混凝土上所覆的3cm厚的客土在乳草生長(zhǎng)初期可能會(huì)被雨水多次沖刷或河水頻繁漲落帶走，不能為乳草提供付著和保護(hù)，使得植物在初期長(zhǎng)勢(shì)稍弱。

4 結(jié)語

由于工程建設(shè)完成年限較短，新建成的護(hù)坡還未有機(jī)會(huì)接受大洪水的考驗(yàn)，試驗(yàn)觀測(cè)仍未全部完成。對(duì)綠化混凝土的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、可再播種的重復(fù)性和應(yīng)用年限、能夠適應(yīng)大洪水的考驗(yàn)及甌江山溪性河道暴漲暴落的水位條件的持久性適應(yīng)等尚需在本工程示范段的繼續(xù)研究中加以推進(jìn)。

［1］徐榮華.生態(tài)護(hù)岸技術(shù)在麗水市河道治理中的應(yīng)用［J］.浙江水利科技，2011(5):20-21，36.

［2］水口裕之.エココンクリ一トとは ［J］.了ンクリ一ト工學(xué)，1998，36(3):9-12.

［3］金祖權(quán).高性能輕集料混凝土的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ［J］.河南建材，2002(2):20-22.

［4］張德育.輕質(zhì)骨材混凝土耐火與隔熱性能研究 ［D］.臺(tái)中:臺(tái)灣中興大學(xué)，2004.

［5］吳中偉.綠色高性能混凝土—混凝土的發(fā)展方向 ［J］.混凝土與水泥制品，1998(1):3-5.

［6］胡德熙.植被混凝土［J］.建筑知識(shí)，1997，18(5):39.

［7］樊建超，羅仁安，馮輝榮.植物相容型生態(tài)混凝土的制備試驗(yàn)與研究［J］.福建林業(yè)科技，2005，32(3):11-14.

［8］董建偉，肖新民，石貴余，等.多孔連續(xù)型綠化混凝土主要特性研究［J］.中國(guó)水利，2003(6):33-35.

［9］賀偉偉，張石彥.綠化混凝土在堤防護(hù)坡工程中的應(yīng)用研究［J］.科技資訊，2008(12):34-36.