植生型生态混凝土护坡在武夷山防洪工程中的应用.pdf

2 0 1 4年第 8期 ( 第 4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 8 201 4 ( T o t a l N o 4 2 ) 文章编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 4 ) 0 8 0 0 1 8 0 3 植 生型 生态混凝土护坡在 武夷 山防洪工程 中的应 用 林志光 ( 福建省武夷山市水利局 ， 福建 武夷 山 3 5 4 3 0 0 ) 摘要： 生态混凝土护坡是一种可替代普通混凝土进行施工的生态型混凝土护坡 ， 它解决 了传 统护砌工程劣化生态环境问题和普通混凝土表面不能长草的生态环境问题 ， 文章针对生态混 凝土护坡的主要技术和优越性及效益等进行研究， 阐述了技术要点、 介绍应用价值及效益。 关键词 ： 生态混凝土； 护坡； 武夷山； 应用 中图分类号 ： T V 8 6 1 文献标识码 ： B App l i c a t i o n o f Pl a n t Ec o l o g i c a l Co n c r e t e S l o pe Pr o t e c t i o n i n Wu y i s h a n F l o o d C o n t r o l P r o j e c t L I N Zh i g u a n g ( F u j i a n P r o v i n c e Wu y i s h an C i t y Wa t e r C o n s e rv a n c y B u r e a u ， Wu y i s h a n 3 5 4 3 0 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Ec o l o g i c a l c o n c r e t e s l o p e p r o t e c t i o n i s a k i n d o f s l o pe p r o t e c t i o n whi c h c a n s u b s t i t u t e o r d i n a r y c o n c r e t e s l o p e p r o t e c t i o n I t s o l v e s t he e n v i r o n me n t de t e r i o r a t i o n p r o bl e ms r e s u l t i n g f r o m t r a d i t i o na l e mb a n k m e n t e n gi n e e r i n g o n w h i c h g r a s s c a n n o t gro w T h i s p a p e r s t u d i e s t h e m a i n t e c h n o l o g y o f e c o l o g i c a l c o n c r e t e s l o p e p rot e c t i o n a n d t h e a d v a n t a g e s a n d b e n e fit s， e x p l a i n s ma i n t e c hn o l o g y，a n d i n t r o d uc e s t h e a p p l i c a t i o n v a l ue a n d b e n e fi t Ke y wor ds： e c o l o g i c a l c o n c r e t e； s l o p e p r o t e c t i o n； W u y i s h a n； a p p l i c a t i o n O 前言 闽北山区新兴城市武夷 山市城 区 2 0 1 0年起实 施新一轮的防洪工程建设 ， 地处武夷 山风景名胜 区 的武夷山市 ， 建设堤 防景观效应尤 为突出， 为此 ， 防 洪堤建设业主要求堤型主要以生态土堤为主 ， 但 土 堤易受雨水和洪水冲刷 ， 产生变形 、 滑坡塌陷等 ， 影 响堤身安全、 影响外观质量 ， 为解 决这个 问题 ， 国内 近几年出现了许多生态护坡 ， 对解决上述 问题起 到 了一定的作用 。 但真正能像普通混凝土一样施工， 具有黏结性 好 ， 牢固抗冲刷 ， 在有一定厚度 的混凝土上普通草本 植物能生长的生态型混凝土护坡很少。 随着社会 的发展和进 步， 人们对生态环境 的要 求变得更加突出， 各类水利工程特别是 中小流域综 合治理工程 、 防洪防冲工程 由以功能设计建设 为主 的传统理念 ， 逐渐转变为在保证 既有功能 的基础 上 实现人与 自然的和谐相 处 ， 由以单一 的防洪 防冲及 除涝转变为综合考虑的集防洪 防冲除涝生态环境水 资源利用为一体的综合性工程项 目建 设 ， 使人类 的 需求和社会发展与生态环境相协调。 目前 ， 武夷 山在城 区主河道实施的建溪三期 防 洪工程建设和拟准备实施的主河道流域综合治理项 目中， 将生态型河道景观建设提到了首要位置， 其中 对由生态混凝土为主要材料的生态护坡进行 了一定 的探索。 收稿 日期 2 0 1 4 0 41 2 作者简介 林志光( 1 9 5 9一) ， 男， 福建武夷山人 ， 工程 师， 研 究方向为水利水电工程设计、 施工监理。 一 1 8 一 一 用 一 一 应 一 一 林志光： 植生型生态混凝土护坡在武夷山防洪工程中的应用 第 8 期 生态混凝土是能够适 应草木植物生 长 、 像普通 混凝土一样施 工的混凝 土及其制品 ， 具 有恢 复和保 护环境 、 改善 生 态 条件 、 保 持 原 有 防护 作 用 等 等 功能 。 l 生态混凝土 的主 要技 术及施工工艺 生态混凝土是将混凝土骨料与专用添加剂进行 现场拌制 、 人仓平铺 、 压实 ， 成型后再播撒草本种籽 ， 使草本种籽发芽并生长于混凝 土表面上的一种生态 型护坡。 1 1 主要技术 其 主要技术包括以下几点 ： 1 ) 使用无砂混凝土， 其骨料 可以是卵石 、 碎石或 废 旧的玻璃 、 拆除的混凝土等再生材料 ， 骨料粒径控 制在 2 04 0 m m， 确保混凝土有一定 的孔 隙和有效 的孔径 ， 孔隙率控制在 2 0 3 0 ， 孔隙率与护坡混 凝土强度成反 比， 应在保证生态混凝 土客观强度要 求的前提下 ， 尽可能低加大生态混凝土的孔 隙率 ， 以 创造草本植物的生长环境 ， 便 于草本植 物根系能穿 过孔隙到达底部堤坝坡面的土壤内。 2 ) 使用专用添加剂， 以改善混凝土的盐碱度 ， 适 合各种草本植物的生产环境 。 普通硅酸盐水泥配制的混凝 土 p H值约在 1 2 5 1 3 5 ， 植 物根系会腐烂无法正常生长， 一般草种如 狗牙根 ， 黑麦草 ， 紫羊茅 ， 白三叶等最适合的 p H值在 5 7 ， 因此 要添加专用 添加剂来 中和普通混凝土 的 盐碱程度 ， 达到能适合草 本植物 正常生长 的碱性水 环境 ， 专用 添加剂 主要成分 为 甲基 丙烯 酸 、 聚羧酸 盐 、 甲基纤维素 、 木质 黄酸盐 、 C a C 1 2等， 按 水泥用量 的 3 6 添加。 3 ) 有一定的抗压强度 ， 其强度取决于配合 比、 骨 料的品种和粒径 、 孔 隙率 以及生态型混凝土护坡铺 设的厚度和施工时的压实程度 。 一 般来说在现有工艺条件下 ， 生态型混凝 土的 2 8 d 抗压程度能达到 1 0 2 5 MP a ， 以确保抗冲刷 ， 抗 变型和抗压承载 。 4 ) 生态混凝土孔隙 内要选用填充材料 ， 目的是 给植物初期生产提供充足 的养分 和水 分， 其填充物 可选用腐烂 的耕植土等 当地极普遍有 的材料 ， 能就 地取材 ， 经 济 实 惠 ， 填 充方 法 可 采用 客土 喷撒 覆 盖 法 。 5 ) 要选用合适的草本植物。选用生态混凝 土 护坡种植的植物 ， 要考虑草本植 物的美观 ， 特别是城 镇河段 ， 有环境美化要求 ； 要选用 根系发达 ， 有足 够的根系和根长能穿透生态混凝土厚度到达生态混 凝土底部的堤体土层中； 应考虑便于维护管理 ， 冬 季不枯黄 、 四季常青 的草本植物来种植 。 生态护坡混凝土结构及植物生长环境示意图见 图 1 。 一： 图 1 生态型混凝土护坡及植物生长示意图 1 2 施工工艺 施工工艺包括以下几点 ： 1 ) 按建设标准进行护岸边坡整治。如原边坡 为 砂性土壤 ， 则需要在铺设生态混凝土块体之前加铺 无纺土工布作为反滤层 。 2 ) 生态混凝土制及铺设和孑 L 隙填充。( 生态混 凝土施工与普通? 昆 凝土一样拌合 、 运输 、 铺设 、 压实 ， 不可振捣。在拌合时按 比例加入有关添加剂 ， 塌 落 度尽可能控制在零左右) 。 3 ) 客土喷覆或辅覆 。 4 ) 草种 喷播或撤播 。 5 ) 养护管理。 2 生态混凝土在武 夷 山防洪工程 中的推广 应用 2 0 1 0年 l 0月 ， 武夷山市新建一批防洪工程， 其中以 武夷山市建溪三期防洪工程建设规模最大， 其建设防洪 堤总长9 3 0 5 k m， 堤体 以土质为主， 设计需铺设生态混 凝土1 0万 m ， 引进植生型生态型混凝土作为迎水坡面 护坡， 从已施工的情况看 目前生长情况 良好， 草的根系 已穿透混凝土扎入堤内的土层中。经过一年多的时间 观察， 草本植物与长在正常土壤 中的情况比较， 没有区 别 ， 草根系发达 ， 没有出现因 昆 凝土盐碱度处理不当而 影响根系生长而枯死现象 ， 已实现了预期的目标， 部分 草本植物长势效果见图2 。 3 引进推广使用生态混凝土护坡的优越性 以及效益比较 3 1 生态混凝土护坡的优越性 3 1 1 抗冲刷不变形 一 1 9 2 0 1 4年第 8期 ( 第 4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 8 2 01 4 ( T o t a l N o 4 2 ) 一 般的土壤边坡抗 冲刷能力差 ， 容易变形 、 滑坡 和塌陷， 影响美观， 对堤体安全也有一定 的影响。生 态型混凝土护坡 由于是使用一定厚度 的特殊混凝土 现浇或预制块拼接而成 的坡 面 ， 整体性好 ， 耐冲刷 ， 不易变形 ， 达到护坡防护 目的。 图 2 部分草本植物长势效果图 3 1 2 生态效果好 传统的堤岸 防护大量采用混凝土或 石块 衬砌 ， 硬化， 对防洪堤等水利工程防冲刷起 了积极 的作用 ， 但对整个生态系统也产生 了一定 的负 面影 响， 生态 型混凝土护坡能将水 、 河 道、 岸坡植被连在 一起 ， 在 自然地形 、 地貌的基础上建立土体 、 护岸 、 植物 、 生物 和水之间的河道生态系统 ， 生态 型混凝 土的表面孔 隙率高 、 便 于生物生长 ， 为水生动物及鱼类 等动物提 供了栖息 、 繁衍的场所， 无论是水下还 是水上 ， 护岸 中的植物都可 以 自由生长 ， 甚 至可以提供一些动物 的生存空间， 因此生态效果好 。 3 1 3 景观效益明显 生态型混凝土护坡种植 的草本植物是生长在混 凝土表面上 ， 其根系透过混凝 土层而深入到堤体 土 体 中， 因而种植 的草本 植物不易被 冲刷 、 拔起 ， 只要 根系较为发达的草本植物都可 以种植 ， 形成均匀 、 连 片的整体植物护岸 ， 改变 了传统混凝土表 面无法 生 长草的缺陷 ， 景观效益明显 。特别是武夷山 ， 它地处 武夷山风景名胜 区， 水利工程建设 必须与周边 的优 美环境相适应。 3 1 4 水体的 自净能力增强 由于生态型混凝土护坡孔隙率高， 加上种植水 生植物， 能从水体中吸收无机盐类 营养物 ， 防止水体 富营养化 ， 其水下根 、 茎又是大量微生物 以生物膜形 式附着 的介质 ， 有利于水体 自净 ， 生态型混凝土护坡 的多孔隙结构形成不 同流速带 和紊 流区带 ， 有利 于 空气中的氧气带入水中， 增加了水体 中的溶解氧 ， 有 利于鱼类等水生生物 的生长 ， 进 一步促进 了水体 的 自净 ， 对改善河 、 湖中的水质起到了一定的作用。 3 2 投资效益比较分析 生态混凝土护坡与其他护坡投资效益 比较分析 表见表 1 ( 按护坡1 m 进行分析 ) 。 表 1 生态混凝土护坡与其他护坡投资效益比较分析 4 结论 参考文献： 生态型混凝土护坡应用范围广 ， 施工工艺简单 ， 工期短 ， 质量 易于控 制 ， 其 景观 、 生 态等效益 明显 。 也便于维护管理 ， 随着添加剂产品价格 的降低 ， 生态 混凝土 的造价 将 大幅 度 降低 ， 因此 推 广使 用 前 景 广阔。 一 2 0 一 1 宓永宁， 梁雪坷， 孔德辉 生态混凝土在生态护坡中的应 用 J 农业科技与装备， 2 0 0 9 ( 0 2 ) ： 7 5 7 7 2 束波峰 生态混凝土护坡在河堤加固中的应用 J 水利 水电技术， 2 0 0 9 ( 1 2 ) ： 1 61 7 ， 4 1 3 唐经东 水利工程护坡生态化设计技术分析 J 今 日科 苑 ， 2 0 0 9 ( 1 2 ) ： 1 3 5