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摘要：在防洪工程中的堤坡采用生態性護坡材料是建設生態、人文河岸的一項重要工程措施。該文以福建省賽江流域防洪三期工程為實例，通過對生態混凝土護坡技術的應用分析，為生態混凝土護坡技術在水利生態建設中的推廣應用提供借鑒。

關鍵詞：堤防工程；生態混凝土護坡；施工工藝；質量控制；環境效益

1引言

近年來，隨著城鎮化進程的加快，水利工程建設得到了各方的重視，傳統防洪工程中的護坡結構剛硬且生態性差，不再適應生態文明建設的要求。根據國家對福建省生態文明試驗區的要求，在防洪工程中的堤坡采用生態材料進行護坡防護，既符合生態要求，又改善沿河景觀。目前常用的生態護坡材料主要有以下幾種類型：生態砌塊、三維植物網墊、生態混凝土、生態格網綠濱墊、柔性生態水土保護毯等。根據福建省“五江一溪”防洪工程中各種生態護坡材料的應用表明，各種生態護坡材料均能達到保持水土、綠化環境、構建“生態和諧”水陸交錯帶的目的，不同工程要根據地方政策、河勢、施工成本、長期效果等方面進行綜合分析，確定合適的生態護坡材料。本文以賽江流域防洪三期工程為例，對生態混凝土護坡技術的應用進行分析探討。賽江流域防洪三期工程建設涉及賽江流域內寧德市壽寧縣、周寧縣、柘榮縣及福安市4個縣市、8個鄉鎮，共18個堤段，總長24.581km。工程所在河段絕大部分屬于山區河道，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，難以采用傳統的抗沖性能較好的砌石護坡。經綜合考慮后，本工程的土堤護面材料選擇生態效果更好，同時具有一定抗沖能力的、后期維護簡單的現澆生態混凝土護坡。

2生態混凝土護坡技術

生態混凝土是一種能將工程防護和生態修復良好結合的新型護坡材料，它采用連續粒級的粗骨料、細骨料（可以不加）、生態膠凝材料按一定比例進行配合、攪拌、澆筑及自然養護之后，得到表面呈米花糖狀并有大量連通、細、密孔隙的多孔質混凝土。該混凝土在實現安全防護的同時又能滿足生態種植要求。

2.1生態混凝土護坡性能及技術要求

生態混凝土主要性能有透水性、反濾性、抗沖刷能力等。透水性是生態混凝土最主要的性能指標之一，透水性受基礎材料顆粒情況的影響大，要想實現良好的植物生長效果，需要保證足夠的透水性。生態混凝土護坡結構層整體反濾，可保證只讓水自由通過而土質細顆粒不能通過，從而實現堤坡的安全、穩定。同時，生態混凝土的表面呈粗糙沙琪瑪狀，對水流沖擊能量的吸收效果好，可防止堤坡的沖刷破壞。為保證生態混凝土護坡的安全、質量可靠及生態效果，主要有以下技術要求：（1）有一定的透水性，透水系數大于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；同時添加“復合改良材料”和鋪設“營養型無紡布”雙重方式，增強土壤保水保肥能力，以滿足植物根系生長的要求；（3）有一定的抗壓強度，以確保安全穩定的需求，一般應大于5MPa；（4）要求其材料內部的堿度低，以利于植物的生長；（5）抗沖流速可達5.0～6.0m/s[1]。

2.2生態混凝土護坡技術優勢

與傳統的砌石護坡或混凝土護坡相比，生態混凝土護坡具有以下優勢：（1）透水性好：大孔隙率確保了水土與外界環境相通，也為動植物生存提供良好的生存環境。（2）消波和抗震性好：生態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強烈震動影響。（3）抗流失性好：砌石護坡或混凝土護坡通過砌縫或排水孔進行排水，其流線集中且流速相對快，而生態混凝土護坡為連續小孔隙具有良好的抗流失性。（4）生態景觀性好：生態混凝土護坡可以進行植生綠化，綠化覆蓋率可達90%以上，在穩定岸坡的前提下有效改善生態景觀。（5）經濟性好：生態混凝土較普通混凝土水泥用量少約1/3，更為經濟，且避免了無石料可用的尷尬。

3生態混凝土護坡技術的應用

3.1護坡設計

賽江流域防洪三期工程共18個堤段，建設堤防總長24.581km，其中8個堤段堤型采用斜坡式或復合式，堤坡防護采用現澆生態混凝土，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水泥砂漿結合層3cm、C15混凝土墊層10cm，防汛道路迎水面設置C20混凝土防浪墻；迎水側坡比為1:2.5，護面采用現澆生態混凝土，材料由上至下分別為：覆土植草綠化厚30mm、填充復合營養改良材料一層、現澆生態混凝土厚150mm、400g/m2營養土工布一層，并設置C25鋼筋混凝土框梁；坡腳為C20混凝土防沖護腳，頂寬1m，高1.5m；堤防內側護坡采用草皮，坡度為1:2.0，坡腳設置C20砼排水溝。本工程土堤標準斷面結構如圖1所示：

3.2護坡施工工序及主要質量控制

生態混凝土護坡的施工工序為：堤身填筑→C25鋼筋混凝土框格梁澆筑→營養土工布鋪設→現澆生態混凝土護坡→生態混凝土表面種植土回填→草皮護坡鋪設等六道工序。堤身填筑前對地面清表30cm，堤身采用粘土填筑，回填厚度宜在30～50cm，土料的壓實度不小于0.91，粘粒含量宜為10%～35%，塑性指數為7～20，砂卵石料含泥量小于5%；砂卵石、砂性土相對密度小于0.60，不得采用淤泥和膨脹土及含植物根莖、磚瓦垃圾等雜質回填。堤身迎水面的生態混凝土護坡保證在堤身填筑符合設計要求的前提下，再進行修坡處理，在坡面上按設計圖紙規格要求，進行框架梁放樣施工；然后在框架梁中間，進行鋪設400g/㎡營養土工布，營養型無紡布為反濾層和營養層復合結構，是在反濾無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生氨基酸分子團，同時具有反濾和為植物長期提供營養的作用。營養土工布需要在框架梁中間的坡面上安裝牢固，以免混凝土澆筑時出現變形。生態混凝土攪拌時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的比例進行稀釋，在混凝土攪拌階段添加。生態混凝土澆筑時需控制好混凝土的落差高度，避免過高產生離析現象，混凝土現澆施工高溫季節避免中午氣溫較高時段，盡量選擇在早晚溫度較低的時段施工。生態混凝土澆筑完成后，在其表面回填種植土應采用可耕作的土料，將20余種有機材料、無機材料、活性材料充分混合后配制而成的鹽堿改良復合營養材料與種植土混合。生態混凝土孔隙內填充采用噴填、水填方式，填充后使生態混凝土上植物所需營養的供給具有全面性、緩釋性、均衡性、適應性。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，最后進行馬尼拉草皮鋪設。

3.3工程效果分析

本工程的生態混凝土護坡于2021年1月澆筑完成，經過汛期洪水的考驗，沒有出現水土流失、沖刷垮塌等現象。但是當年8月發現護坡草皮存在部分干黃現象，坡面生長的草參差不齊，綠化效果與預期有差距。3.3.1原因分析。發現問題后，經現場詳細調查分析，主要原因如下：（1）根據氣象站資料統計，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月份的降水間隔時間長但是雨量大。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，6、7月份后雨水分布不均衡，不利于植物生長。（2）每年6～9月份夏季氣溫較高，350C以上的連續時間較長，高溫導致邊坡的蒸發量比較大，因為草皮底下的營養土厚度僅為20cm，遇到連續一個星期以上的高溫天氣，營養土層中的水份將蒸發干凈，雨水補充不及時導致草皮失水干枯。（3）本項目于2021年1月才完成生態混凝土和草皮鋪設施工，完工時間較短，綠植根系的生長速度還未能穿透生態混凝土層，無法從土質邊坡深層部位吸收水份導致草皮枯黃。（4）本項目瀕臨河邊各種鳥類較多，鳥糞和河風攜帶的其他植被的種子，掉落草皮表面遇到適當的氣候條件就開始生長，因此時間一長草皮植被當中就混雜有其他雜草。3.3.2補救措施。根據上述的原因分析，采取了如下整改補救措施：（1）加強草皮護坡的灑水養護，在防浪墻基腳布設一條滴灌管道，適時對坡面進行補水，特別是夏季高溫季節可增加每天的灑水次數，確保植被種植土的濕度，以利于草皮順利返綠、后期不會因缺水干旱而枯萎。（2）及時更換干枯發黃的部位的草皮，對于枯死部位的草皮進行修復更換或噴灑植被的種子進行補種處理。（3）加強管護巡查，有零星的雜草出現及時安排人員進行清理，避免雜草成片生長影響景觀效果。3.3.3工程效果評價。（1）工程所用生態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環境。（2）生態混凝土護坡結構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項指標值分別為擾動土地整治率95%，水土流失總治理度95%，土壤流失控制比0.8，攔渣率95%，林草植被恢復率97%，林草覆蓋率25%。（3）生態混凝土護坡的邊坡具有良好的消浪、抗沖刷能力，同時可防止河道水位驟降所導致的邊坡破壞，從而實現堤坡的安全、穩定。

4結語

賽江流域防洪三期工程采用生態混凝土護坡技術，經歷了2021年汛期的考驗，不僅有效地保證了堤坡安全，而且極大地提升了沿河生態景觀效果，改善了當地民眾的生產生活環境，可供類似工程參考借鑒。

參考文獻：

[1]楊玉寶，潘毅，徐振山，陳永平，許春陽.現澆型生態混凝土護岸抗水力沖刷性能試驗研究[J].水利水電技術，2017.

作者:張培坤 單位:福安市水利局