孟 秀 元

(山西路橋集團(tuán)陽(yáng)蟒高速公路有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

談生態(tài)混凝土在高速公路巖質(zhì)邊坡防護(hù)中的應(yīng)用

孟 秀 元

(山西路橋集團(tuán)陽(yáng)蟒高速公路有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

通過(guò)陽(yáng)蟒高速公路利用生態(tài)混凝土對(duì)巖質(zhì)邊坡進(jìn)行綠化防護(hù)的工程實(shí)例，介紹了生態(tài)混凝土巖質(zhì)邊坡防護(hù)技術(shù)的原理、主要材料及施工工藝，并具體講述了實(shí)施過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)及控制點(diǎn)，為高速公路巖質(zhì)邊坡的綠化和生態(tài)恢復(fù)提供了經(jīng)驗(yàn)，并具有一定的推動(dòng)和指導(dǎo)意義。

生態(tài)混凝土，高速公路，巖質(zhì)邊坡，防護(hù)

1 概述

陽(yáng)蟒高速公路位于山西省東南端，地理位置屬于太行山、中條山銜接外，區(qū)內(nèi)地形地貌復(fù)雜，溝壑縱橫，存在多處高填深挖段，形成大量裸露石質(zhì)邊坡，這些經(jīng)過(guò)人工擾動(dòng)和失去原有植被覆蓋的裸露邊坡，容易風(fēng)化從而造成水塵土流失，甚至出現(xiàn)滑坡、泥石流等災(zāi)害性事件，無(wú)法保證高速公路的正常運(yùn)營(yíng)，更談不上創(chuàng)建綠色示范公路。

傳統(tǒng)的邊坡治理方案一般是采用剛性防護(hù)方法，如漿砌片石、噴混凝土等，這樣不僅景觀效果差，而且后期維修和維護(hù)成本高。為貫徹落實(shí)交通部實(shí)施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)，推動(dòng)公路建設(shè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，陽(yáng)蟒高速公路從項(xiàng)目開(kāi)始就在邊坡防護(hù)工程設(shè)計(jì)中融入景觀美學(xué)和恢復(fù)生態(tài)學(xué)，而不單純局限在傳統(tǒng)的土木工程防護(hù)，廣泛吸收國(guó)內(nèi)同類工程防護(hù)的理論和經(jīng)驗(yàn)，引入適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的生態(tài)混凝土防護(hù)巖質(zhì)邊坡技術(shù)。在保持邊坡安全穩(wěn)定的同時(shí)，最大程度的使自然生態(tài)系統(tǒng)得到恢復(fù)，景觀恢復(fù)和綠化效果追求與自然相統(tǒng)一。

2 生態(tài)混凝土巖石邊坡防護(hù)施工工藝

2.1設(shè)計(jì)依據(jù)

生態(tài)混凝土根據(jù)當(dāng)?shù)啬昶骄邓?59 mm(335.2 mm～852.2 mm)，年平均氣溫11.7 ℃(-19.7 ℃～40.2 ℃)，霜凍期170 d～180 d，一般凍土深度30 cm～50 cm進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2物理力學(xué)性能

其容重：14 kN/m3～15 kN/m3；孔隙率：30%～45%；力學(xué)強(qiáng)度7 d 0.3 MPa，28 d 0.45 MPa，半年后為0.43 MPa，1年后為0.41 MPa。

2.3工藝原理

利用噴漿機(jī)將種植土、普通硅酸鹽水泥、腐殖質(zhì)、生態(tài)混凝土添加劑、肥料、草灌木種子加水混合后，按一定厚度噴射到巖質(zhì)邊坡表面。通過(guò)水泥的膠結(jié)作用，將以上混合物在巖質(zhì)表面形成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?？障吨刑畛溆兄参锓N子及植物生長(zhǎng)所需材料，從而實(shí)現(xiàn)巖質(zhì)邊坡的植物生長(zhǎng)。生態(tài)混凝土的配比是這一技術(shù)的關(guān)鍵。

2.4工藝流程

清理坡面→掛網(wǎng)錨固→下層生態(tài)混凝土料拌和(質(zhì)量配合比水泥∶種植土∶腐殖質(zhì)∶生態(tài)混凝土添加劑∶肥料=1.29∶1.40∶0.36∶0.35)→噴漿機(jī)噴射8 cm厚生態(tài)混凝土(不添加草種)→上層生態(tài)混凝土料加草種拌和(質(zhì)量配合比水泥∶種植土∶腐殖質(zhì)∶生態(tài)混凝土添加劑∶肥料=1.02∶46.97∶1.01∶0.83,每立方米生態(tài)混凝土加草種1.53 kg)→噴漿機(jī)噴射2 cm厚生態(tài)混凝土(添加草種)→遮蓋無(wú)紡布→灑水(均勻無(wú)徑流)→養(yǎng)護(hù)→驗(yàn)收。

2.5材料及設(shè)備

2.5.1材料要求

鐵絲網(wǎng)：選擇14號(hào)鍍鋅活絡(luò)鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)孔5 cm×5 cm。

錨桿：采用螺紋鋼筋(Φ16～Φ20)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地貌、地質(zhì)及邊坡形狀確定其具體型號(hào)和長(zhǎng)度。

種植土：應(yīng)采用種植壤土，含砂量小于5%，經(jīng)翻曬、粉碎、過(guò)篩，粒徑控制在1 cm以下，濕度控制在30%以下，土質(zhì)疏松，最大干密度不大于1.29 g/cm3,pH值6.5～7.5。

普通硅酸鹽水泥：P.O32.5，要求水泥熟料堿含量不大于0.6%。

腐殖質(zhì)：稻殼和鋸末各一半，稻殼和鋸末要求為干燥細(xì)末。其中新鮮稻殼粉碎前應(yīng)進(jìn)行發(fā)酵處理。

生態(tài)混凝土添加劑：采用專利CBS生態(tài)混凝土添加劑(A-B菌)。具有調(diào)節(jié)生態(tài)混凝土的pH值、提高透氣性和不產(chǎn)生龜裂等多重作用，以利于植被生長(zhǎng)。

肥料：采用長(zhǎng)效復(fù)合肥和動(dòng)物有機(jī)肥各一半摻配使用。短效肥能使植被在短期快速生長(zhǎng)，長(zhǎng)效復(fù)合肥可使植被在以后一段時(shí)間內(nèi)不衰退。

無(wú)紡布：14 g/m2，幅寬3 m。進(jìn)行覆蓋保墑。

2.5.2種子要求

種子的正確選擇是綠化成功的重要環(huán)節(jié)，選擇草種應(yīng)滿足：1)發(fā)芽快，出芽率高、整齊。2)根系發(fā)達(dá)，抗逆性強(qiáng)。3)冷季型草種和暖季型草種配合，以使綠化效果更好。4)盡量使用當(dāng)?shù)匚锓N，避免生態(tài)災(zāi)難。5)盡量做到物種多樣化。通過(guò)工程實(shí)踐，得出選用以下草種(含灌木)組合：紫花苜蓿13.5%，紫羊茅10.5%，草地早熟禾10.4%，狗牙草15.0%，狗尾草25.3%，黑麥草25.3%。6)草種的事先處理：將草種和基材直接混入一塊兒，不太好發(fā)芽。為了提高草種的發(fā)芽率，對(duì)草種事先采用化學(xué)藥物進(jìn)行預(yù)處理催芽。具體方法為：將草種放到事先配好的NaOH溶液(0.5%)中浸泡24 h，在浸泡過(guò)程中，要時(shí)常用木棍進(jìn)行攪動(dòng)，浸泡完成后將其撈出，用清水沖洗干凈，然后再放入清水中浸泡6 h～8 h，撈出稍微晾干后，便可摻入生態(tài)混凝土基材中。

2.5.3主要設(shè)備要求

1)PZ-6噴漿機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：功率7.5 kW，噴射能力8 m3/h，最大傳送距離200 m，骨料粒徑不大于2 cm。

2)混凝土拌和機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：出料容量350 L,上料容量560 L，生產(chǎn)率10 m3/h～14 m3/h。

3)移動(dòng)式柴油空壓機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：排氣壓力0.7 MPa，公稱容積流量9 m3/min～17 m3/min。

4)氣腿式鑿巖機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：工作氣壓0.5 MPa，耗氣量不大于58 L/s，鑿巖速度不小于40 cm/min。

5)風(fēng)鎬主要技術(shù)參數(shù)：工作氣壓0.63 MPa，耗氣量不大于26 L/s。

2.6施工要求

2.6.1清理邊坡表面

將邊坡表面影響施工的土石、雜物等清理干凈，并對(duì)坡面進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，然后用水進(jìn)行坡面噴淋，以使生態(tài)混凝土與巖面結(jié)合緊密。包括生態(tài)混凝土結(jié)合面清理,還有坡面開(kāi)口線以上原邊坡接觸面的清理，將原邊坡上植物枝干等鏟除干凈，鏟除寬度1 m～1.5 m，并將坡面上的枯枝、落葉、雜草、浮石、浮土等清理掉，對(duì)坡面局部不平整的地方采用鏟平或填補(bǔ)的方法進(jìn)行處理，以保證坡面平整。

2.6.2掛網(wǎng)

采用鍍鋅活絡(luò)鐵絲網(wǎng)片(14號(hào))，網(wǎng)片從生態(tài)混凝土結(jié)合部的頂面從上到下鋪設(shè)，要將鋪設(shè)的網(wǎng)片拉緊。網(wǎng)片與網(wǎng)片上下間保持不小于5 cm的搭接。網(wǎng)片與網(wǎng)片左右間無(wú)需搭接，但全部網(wǎng)片間和與錨釘接觸處，均應(yīng)用鍍鋅鐵絲(18號(hào))將其綁牢。坡面應(yīng)與網(wǎng)片保持6 cm～7 cm的垂直距離，在坡面與網(wǎng)片之間可采用墊塊進(jìn)行支撐。

2.6.3錨固

錨桿間距采用1.0 m×1.0 m，長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)坡面的實(shí)際情況確定，錨桿通常應(yīng)外露9 cm～10 cm。錨釘(桿)稍上傾，與坡面夾角95°～100°，對(duì)坡頂部及個(gè)別巖體風(fēng)化嚴(yán)重的地方，可根據(jù)情況將錨桿適當(dāng)?shù)募娱L(zhǎng)，以錨桿打入后可有效穩(wěn)定巖體為原則。

2.6.4噴射生態(tài)混凝土

噴植所用設(shè)備為一般混凝土噴射機(jī)，分基層(下層)和表層(上層)分別進(jìn)行，先基層后表層，沿坡面由上而下分兩次進(jìn)行，噴射總厚度控制在10 cm，一般上層2 cm(含混合植物種子)，下層8 cm。植被混凝土基材由砂壤土、水泥、有機(jī)質(zhì)、植被混凝土添加劑組成，各材料配比根據(jù)坡面實(shí)際情況而定。

1)生態(tài)混凝土應(yīng)先進(jìn)行試噴，將其水灰比調(diào)節(jié)到合適范圍后，進(jìn)行正式噴射生態(tài)混凝土施工。

2)噴射生態(tài)混凝土開(kāi)始時(shí)，作業(yè)順序?yàn)椋核惋L(fēng)→開(kāi)機(jī)→給料→關(guān)機(jī)(噴射料噴完后)。

3)上層，下層噴射厚度分別為2 cm和8 cm，均可一次噴至設(shè)計(jì)厚度。

4)噴射施工時(shí)，坡面與噴嘴的距離保持在0.8 m～1.0 m之內(nèi)，噴嘴應(yīng)盡量垂直坡面，傾斜角度不得大于10°，以降低噴射混凝土的回彈量。

5)噴射混凝土?xí)r，噴槍輸出壓力應(yīng)不小于0.1 MPa。

6)噴射混凝土應(yīng)自上而下進(jìn)行，噴射采用S形或螺旋形移動(dòng)。

7)上、下層分兩次噴射，下層噴射結(jié)束8 h內(nèi)進(jìn)行上層噴射，一般應(yīng)控制在3 h～4 h之內(nèi)。

8)上層噴射之前在下層混凝土面上噴一次透水，以保證上、下層粘結(jié)緊密。

9)上層噴混凝土厚度2 cm，采用近距離進(jìn)行噴射的方式，以確保草種可均勻噴撒。單片寬度按4 m～6 m劃分，同樣由上至下進(jìn)行噴射。

10)上層噴射完成后，覆蓋、保墑。

2.6.5生態(tài)混凝土養(yǎng)護(hù)管理

這一階段主要從噴灌水、追肥、防治病蟲(chóng)害、拔除雜草等幾方面進(jìn)行管理。

無(wú)紡布履蓋上后，視邊坡的干濕情況，定期對(duì)其噴灌水，以保持應(yīng)有的濕度。現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常進(jìn)行觀察，主要為前、中、后三個(gè)時(shí)期的管理。前期噴灌水養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3 d，噴播后的第一次噴灌水應(yīng)當(dāng)澆灑透，但不應(yīng)有徑流和水分流失出現(xiàn)。之后可視天氣情況，頭一月每3 d進(jìn)行一次噴灌水，使生態(tài)混凝土保持濕潤(rùn)狀態(tài)，以促使種子快速發(fā)芽。第二月每5 d～7 d進(jìn)行一次噴灌水，使生態(tài)混凝土保持干濕交替的狀態(tài)，以使幼草與灌草生根及盡快生長(zhǎng)。中期主要靠天然雨水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，若天氣較為干旱，可每個(gè)月噴灌水2次～3次，后期養(yǎng)護(hù)每個(gè)月進(jìn)行1次噴灌水，直到驗(yàn)收時(shí)為止。在這期間，要密切關(guān)注種子的出芽情況，包括出芽率及出芽均勻度等，對(duì)沒(méi)出芽和出芽不齊的坡面進(jìn)行補(bǔ)種，及早對(duì)未成活苗木進(jìn)行補(bǔ)種或更換。

為維持草本植物和苗木正常生長(zhǎng)，需為其補(bǔ)充氮磷鉀等肥料，可根據(jù)實(shí)際土壤及生長(zhǎng)情況在苗齊后對(duì)其進(jìn)行追施肥料，追施肥料分春、冬兩次進(jìn)行，一次是春肥(3月～4月)，另一次是冬肥(10月～11月)，可伴隨噴灌水作業(yè)進(jìn)行追施。

草苗露出地面后，要勤于觀察是否有病蟲(chóng)害，不同的植物所發(fā)病蟲(chóng)害是不相同的。如有發(fā)生，立即有針對(duì)性的噴灑農(nóng)藥。防除雜草的方法有：播種前土壤可采用卡可基酸、草甘膦等防除雜草；出苗前可采用環(huán)已隆、惡草靈、地散靈等對(duì)雜草種子進(jìn)行預(yù)先滅除，以防止其發(fā)芽。雜草長(zhǎng)的高出主草叢時(shí)，可人工進(jìn)行拔除。

2.7一般設(shè)計(jì)圖

植被混凝土生態(tài)護(hù)坡技術(shù)施工設(shè)計(jì)圖由圖1～圖5組成，未設(shè)比例，各結(jié)構(gòu)尺寸及單位由圖中標(biāo)出。

通過(guò)生態(tài)混凝土在路基石質(zhì)邊坡防護(hù)中的應(yīng)用，為路基石質(zhì)邊坡防護(hù)工程開(kāi)創(chuàng)了一條新路子，可很好的適應(yīng)目前美化環(huán)境、綠色施工的環(huán)保目標(biāo)，同時(shí)也可有效降低石質(zhì)邊坡防護(hù)的工程造價(jià)，具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。為該技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用、發(fā)展進(jìn)步起到了一定的助推作用，也為陽(yáng)蟒高速公路創(chuàng)造全省綠色示范工程奠定了基礎(chǔ)。

Theapplicationofecologicalconcreteintheprotectionofhighwayrockslopeisdiscussed

MengXiuyuan

(ShanxiLuqiaoGroupYangboaHighwayCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

By Yang python highway ecological concrete was carried out on the rock slope greening engineering examples, this paper introduces the principle of ecological concrete rock slope protection technology, the main material and construction technology, and specific tells the story of the important link in the process of implementation and the control points, for highway rock slope greening and ecological recovery provides experience, and has certain promoting and guiding significance.

ecological concrete, highway, rock slope, protection

1009-6825(2017)28-0131-03

2017-07-25

孟秀元(1976- ),男，高級(jí)工程師

U418.52

A