劉天祥，范庭梧

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 武清 301700)

湖北省黃石市大冶湖防洪達(dá)標(biāo)一期工程——兩堤兩港堤防加固工程，主要工程內(nèi)容包括兩湖堤兩港堤的堤身背水側(cè)增高培厚、堤身防滲處理、迎水側(cè)護(hù)坡和堤頂?shù)缆菲秸取Ｆ渲杏畟?cè)護(hù)坡采用混凝土植生塊來進(jìn)行防護(hù)和美觀，植生塊護(hù)坡設(shè)計(jì)工程量為10.7萬m2。這種植生塊是一種具有除塵降噪、透水透氣、凈水儲(chǔ)熱等功能，具有環(huán)境友好性與生物相容性，有良好的生態(tài)效應(yīng)[1- 4]。

目前針對植生塊的研究，大多集中在植生塊的設(shè)計(jì)和運(yùn)用方面。郭赟[5]總結(jié)了生態(tài)護(hù)岸的功能及現(xiàn)狀及其常用的生態(tài)護(hù)岸技術(shù)；高衛(wèi)軍等[6]提出了設(shè)置合理的護(hù)坡斷面尺寸來采用混凝土植生塊鋪設(shè)穩(wěn)定坡腳護(hù)底的方法；張小平[7]針對上海練塘鎮(zhèn)的溝渠采用混凝土植生塊進(jìn)行防護(hù)，并通過種植植被凈化水質(zhì)，提升了河道景觀和河道生態(tài)；邢浩翰等[8]設(shè)計(jì)出了多孔型生態(tài)護(hù)岸植生塊體，便于供魚類穿梭和棲息，為水生植物提供了生長環(huán)境；盧勇鵬等[9]分析了當(dāng)前常用的各種護(hù)岸形式，最終選定聯(lián)鎖式植生塊護(hù)坡方案用于護(hù)岸治理，曹載宏[10]進(jìn)一步探索了生態(tài)聯(lián)鎖式護(hù)坡施工技術(shù)及其應(yīng)用效果評價(jià)。雖然上述研究充分說明了聯(lián)鎖式植生塊在護(hù)坡治理工程中的廣泛運(yùn)用，然而對于鋪設(shè)過程合格率的保證卻鮮有論證。

因此，本文針對植生塊鋪設(shè)過程，通過對前期已經(jīng)完成的植生塊護(hù)坡單元進(jìn)行一次驗(yàn)收合格率統(tǒng)計(jì)，僅能達(dá)到75%，遠(yuǎn)低于項(xiàng)目質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)中一次驗(yàn)收合格率≥90%的要求。當(dāng)前的合格率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，嚴(yán)重影響坡面護(hù)坡功能和生態(tài)美觀需要。因此急需提出解決對策，提高后續(xù)植生塊鋪設(shè)的一次驗(yàn)收合格率。

1 現(xiàn)狀調(diào)查及原因分析

混凝土植生塊由水泥、砂、石及水按適當(dāng)比例配置，再經(jīng)過一定時(shí)間硬化而成的混凝土預(yù)制構(gòu)件，一般具有除塵降噪、透水透氣、凈水儲(chǔ)熱等功能，有良好的生態(tài)效應(yīng)。植生塊上生長生物、影響生物，對附著在上面的生物與其有著依存關(guān)系。對于護(hù)坡施工，可打造綠色景觀，施工中多采用相互嵌鎖的混凝土小型預(yù)制構(gòu)件?；炷林采鷫K平面結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.1 現(xiàn)狀調(diào)查及分析

然而，對前期已鋪設(shè)的56個(gè)單元工程植生塊一次驗(yàn)收合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，一次驗(yàn)收合格率僅能達(dá)到75%，遠(yuǎn)低于質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)值，現(xiàn)狀差距較大。需要對合格率低這一問題展開現(xiàn)狀調(diào)查，調(diào)查采用對現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)實(shí)測實(shí)量進(jìn)行。調(diào)查持續(xù)時(shí)間跨度范圍為4個(gè)月內(nèi)已建植生塊，共抽樣調(diào)查14個(gè)單元，累計(jì)獲得數(shù)據(jù)280個(gè)點(diǎn)，根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)繪制了植生塊護(hù)坡施工一次驗(yàn)收質(zhì)量問題調(diào)查表。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)主要有平整度較差，鋪設(shè)鎖口偏差大，施工縫外觀質(zhì)量差，植生塊構(gòu)建質(zhì)量差等原因?qū)е买?yàn)收合格率較低，其頻數(shù)分布及累計(jì)頻率百分比如圖2所示。

圖1 植生塊結(jié)構(gòu)圖及平面布置圖

圖2 植生塊護(hù)坡施工一次驗(yàn)收合格率低質(zhì)量問題排列圖

由圖2可以看出，“平整度較差”和“鋪設(shè)鎖口偏差大”兩方面的問題非常突出，占總質(zhì)量問題的89.64%，解決這兩個(gè)問題成為提高驗(yàn)收合格率的關(guān)鍵，而這兩個(gè)問題的形成又受到多種問題的影響。進(jìn)一步對這兩個(gè)原因展開調(diào)查，發(fā)現(xiàn)“平整度較差”主要受到墊層不均勻沉降、坡度控制不精準(zhǔn)、墊層厚度控制不精準(zhǔn)、植生塊厚度偏差大等問題影響；鋪設(shè)鎖口偏差大受到鋪設(shè)排版不合理、拼裝間隙不精準(zhǔn)、植生塊尺寸偏差大和鋪設(shè)方向不合理等問題影響，如圖3所示。其中墊層不均勻沉降和鋪設(shè)排版不合理問題占據(jù)了總量的73.86%，顯著高于其他幾個(gè)因素，是造成植生塊鋪設(shè)一次驗(yàn)收合格率低的主要原因。

圖3 “平整度較差”和“鋪設(shè)鎖口偏差大”兩方面問題影響因素

根據(jù)上述調(diào)查結(jié)果，針對導(dǎo)致植生塊驗(yàn)收合格率低的兩個(gè)主要問題，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測6個(gè)方面進(jìn)行分析，并根據(jù)分析內(nèi)容繪制出了原因關(guān)聯(lián)圖，如圖4所示。

從圖4可知，影響墊層不均勻沉降的因素主要由以下幾個(gè)方面組成：①基礎(chǔ)層壓實(shí)度不足，根本原因是削坡時(shí)基礎(chǔ)層擾動(dòng)和基礎(chǔ)層土壤混填；②墊層施工質(zhì)量差，根本因素是攤平厚度誤差大和攤鋪平整度不足；③墊層材料質(zhì)量差，主要由級配選用不合理和墊層材料含泥量大造成的；④測量誤差大，根本原因是測量控制點(diǎn)不足和測量儀器未校準(zhǔn)；⑤工人操作不規(guī)范，缺少對工人針對性的培訓(xùn)。影響鋪設(shè)排版不合理的因素有鋪設(shè)方法選用不當(dāng)，而根本原因是工人試拼面積少，分縫長度不合理和植生塊鋪設(shè)方法不統(tǒng)一造成的。另外上述工人操作不規(guī)范和測量誤差因素也會(huì)導(dǎo)致鋪設(shè)排版不合理，屬于主導(dǎo)因素。

1.2 現(xiàn)場取樣確定主導(dǎo)因素

1.2.1取樣1

對來自現(xiàn)場的墊層材料進(jìn)行隨機(jī)取樣，選取20m×11m工作面，將20m×11m工作面等分為2個(gè)格子，將2種墊層材料按30cm厚度進(jìn)行攤鋪并整平，試驗(yàn)場地暫不鋪設(shè)植生塊，四周采用警戒帶進(jìn)行圍護(hù)，防止試驗(yàn)場地破壞，驗(yàn)證墊層材料7d自然沉降值。7d后(期間降雨1次)，在每個(gè)工作面上取得5個(gè)數(shù)據(jù)，見表1。

通過對表1中2個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)的分析，試驗(yàn)區(qū)編號(hào)S-CJ- 01的墊層材料7d自然沉降量平均達(dá)到了33mm，沉降量較大，已超過了植生塊鋪設(shè)2m/cm的平整度要求。試驗(yàn)區(qū)編號(hào)S-CJ- 02的墊層材料7d自然沉降量最高達(dá)到了41mm，也已超出了植生塊鋪設(shè)2m/cm的平整度要求。通過試驗(yàn)可知，墊層級配不同，沉降值則明顯不同。因此，實(shí)際施工中，由于工期原因，墊層攤鋪后即開始鋪設(shè)作業(yè)，上述因素“墊層材料級配選用不合理”對癥結(jié)“墊層不均勻沉降”影響較大。

圖4 原因分析關(guān)聯(lián)圖

表1 墊層材料7d自然沉降量統(tǒng)計(jì)表 單位：mm

1.2.2取樣2

在現(xiàn)場對測量控制點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行了調(diào)查，檢查了5個(gè)單元工程，測量控制點(diǎn)共12處，作業(yè)人員施工過程中，自測量控制點(diǎn)引出高程、軸線等數(shù)據(jù)，用以輔助施工。同時(shí)，另選5個(gè)單元工程，在原有12個(gè)測量控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將測量控制點(diǎn)進(jìn)行加密，加密至24個(gè)，然后進(jìn)行墊層攤鋪及植生塊鋪設(shè)，鋪設(shè)完成后，同測量控制點(diǎn)較少的5個(gè)單元施工效果進(jìn)行對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，測量控制點(diǎn)加密后，植生塊鋪設(shè)鎖口、沉降、平整度等質(zhì)量較測量控制點(diǎn)加密前提升明顯。

通過現(xiàn)場兩個(gè)區(qū)域的對比實(shí)驗(yàn)，上述因素“測量控制點(diǎn)不足”對癥結(jié)“墊層不均勻沉降”及“鋪設(shè)排版不合理”影響都較大，屬于主導(dǎo)因素。

1.2.3取樣3

因防護(hù)堤身軸線有多處彎曲，鋪設(shè)作業(yè)面很多為弧形，然而植生塊整體都為矩形。因此，在鋪設(shè)中對植生塊留置施工縫是不可避免的。在施工現(xiàn)場對分縫長度進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，隨機(jī)抽取了10個(gè)曲線段已鋪設(shè)工作面，分縫長度及當(dāng)前分縫條件下存在的問題如下：

表2 不同分縫長度外觀質(zhì)量描述表

通過以上隨機(jī)抽取的10個(gè)曲線段已鋪設(shè)工作面施工縫，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有2處施工縫外觀良好，鋪設(shè)質(zhì)量外觀良好；有1處施工縫外觀一般，鋪設(shè)質(zhì)量外觀一般；有7處分縫長度導(dǎo)致施工縫偏斜，施工縫外觀質(zhì)量差、鋪設(shè)外觀質(zhì)量差。因此，上述因素“分縫長度不合理”對“鋪設(shè)排版不合理”癥結(jié)影響較大，屬于主導(dǎo)因素。

在獲得上述影響驗(yàn)收合格率低的原因及深層關(guān)聯(lián)因素后，對主導(dǎo)因素逐條開展針對性的實(shí)驗(yàn)分析對策研究是提高驗(yàn)收合格率的關(guān)鍵。

2 對策制定及實(shí)施

2.1 對策1

目標(biāo)：針對級配選用不合理原因，對策為通過試驗(yàn)選用適合本本堤防的墊層級配，尋找符合7d自然沉降量≤2cm/30cm的級配砂、礫石墊層材料。

為此，開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，首先由現(xiàn)場取樣當(dāng)前所用的砂墊層2組和碎石墊層2組；另外在市場上采購不同級配的砂2組、不同級配的碎石材料2組以及砂及碎石按不同比例摻配的砂石2組，將10組材料首先在自然環(huán)境下進(jìn)行了沉降量試驗(yàn)，每份樣品取沉降點(diǎn)數(shù)據(jù)3個(gè)，取平均沉降值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由外部采購的碎石摻配砂料的7d平均自然沉降量僅為18mm，遠(yuǎn)低于現(xiàn)場抽樣的33mm沉降量平均值，認(rèn)為此碎石摻配砂料的墊層基本滿足要求。采用此材料進(jìn)行鋪設(shè)作業(yè)，對實(shí)施單元墊層沉降量進(jìn)行了隨機(jī)抽查量測，共取得數(shù)據(jù)點(diǎn)284個(gè)，284個(gè)點(diǎn)中，7d沉降超過2cm/30cm數(shù)據(jù)有13個(gè)點(diǎn)，僅占總量的4.6%。而墊層材料7d自然沉降量≤2cm/30cm比例達(dá)95.4%，高于對策目標(biāo)值“墊層材料7d自然沉降量≤2cm/30cm比例達(dá)到95%”，對策目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證了此級配墊層材料是合理的。

2.2 對策2

目標(biāo)：保持原有測量控制點(diǎn)，掛線輔助施工。

在植生塊鋪設(shè)現(xiàn)場實(shí)地從測量控制點(diǎn)引出控制線，控制線根據(jù)植生塊鋪設(shè)頂高程、坡度進(jìn)行布設(shè)，在鋪設(shè)中，嚴(yán)格按控制線軸線、高程施工，控制線布設(shè)時(shí)，密度需做到3線/1m，控制線布置形式如圖5所示。而后根據(jù)當(dāng)前的鋪設(shè)方法對另外三個(gè)鋪設(shè)班組的掛線情況進(jìn)行了檢查，檢查內(nèi)容為控制線掛設(shè)密度、控制線高程、坡度和軸線，將檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，發(fā)現(xiàn)三個(gè)鋪設(shè)班組掛線輔助施工比例達(dá)100%，掛線輔助施工達(dá)到3線/1m，對策目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

圖5 控制線布置形式圖(黑色實(shí)線為現(xiàn)場線，白色虛線為示意)

2.3 對策3

目標(biāo)：采用建筑信息模型(BIM)模擬，因地制宜確定分縫長度。

采集現(xiàn)場里程、地形、高程、坡度、坡向、曲線角度等信息，將數(shù)據(jù)整理后導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，通過BIM軟件模擬分縫長度和位置，根據(jù)得到的模擬分縫數(shù)據(jù)在現(xiàn)場規(guī)范預(yù)留施工縫，并繪制出效果圖。如圖6所示，在現(xiàn)場按BIM軟件模擬分縫的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量放樣，并由鋪設(shè)人員進(jìn)行試鋪，保證植生塊鎖口居中，鋪設(shè)時(shí)省力快捷。施工縫處，根據(jù)模擬數(shù)據(jù)，對植生塊切割加工，施工縫平齊美觀。因此按模擬的施工縫位置完全能適用于現(xiàn)場，通過BIM技術(shù)確定分縫長度準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上，對策目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

圖6 BIM模擬分縫效果圖

3 結(jié)語

植生塊施工不僅需考慮其坡面防護(hù)功能，外觀質(zhì)量也要求高。為提升植生塊鋪設(shè)質(zhì)量，做到鋪設(shè)成品“平、實(shí)、緊、美”，本文基于原因關(guān)聯(lián)分析法提出了解決植生塊驗(yàn)收合格率低問題的對策，經(jīng)實(shí)地檢驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可行性。此方法不僅能提高植生塊鋪設(shè)過程中一次驗(yàn)收合格率和減少因不合格而導(dǎo)致的返工此數(shù)，從而極大地降低了材料鋪設(shè)試驗(yàn)的損耗和勞動(dòng)費(fèi)用支出，充分維護(hù)了企業(yè)形象。高鋪設(shè)合格率的植生塊提高了防護(hù)堤坡面的美觀度，且孔洞中生長的植被有利于生態(tài)環(huán)境的建設(shè)和保護(hù)。此方法不僅可以讓同類型植生塊鋪設(shè)工程借鑒，也能為其他領(lǐng)域出現(xiàn)問題時(shí)提供一個(gè)解決問題的思路，便于挖掘深層次的原因，找到解決對策。