混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)在孝感府澴河段第3標(biāo)段工程中的應(yīng)用

程 旭 黃澤均 鄭 濤

(湖北盛達(dá)泰水利水電工程有限公司，湖北 武漢 430060)

混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)應(yīng)用于水力坡降較小、低水流和波浪沖刷作用的河道、渠道、湖泊、水庫等岸坡防護(hù)，兼顧了傳統(tǒng)護(hù)坡對坡面穩(wěn)定、強(qiáng)度和耐久性的基本防護(hù)要求；而混凝土連鎖塊的孔洞增加了坡面的透水和反濾功能；并且混凝土連鎖塊的孔洞回填土壤后有利于植物的生長，降低了護(hù)坡工程對原有生態(tài)的破壞。因此混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡相對于傳統(tǒng)的漿砌石、干砌石、現(xiàn)澆混凝土與預(yù)制六方塊的護(hù)坡結(jié)構(gòu)，具有生態(tài)環(huán)保、施工簡便、穩(wěn)定耐久、節(jié)省造價等優(yōu)點(diǎn)。

1 工程概況

湖北省漢江堤防加固重點(diǎn)工程(府澴河段)第3標(biāo)段位于孝感市孝南區(qū)，該工程堤防全長6.9km。本合同混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡全長2.8km，護(hù)坡面積3.9萬m2，公司2019年2—5月對該段護(hù)坡進(jìn)行施工。本項目利用該施工技術(shù)后，混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡僅120天就完成全部施工。該施工技術(shù)各道工序材料的使用與工序的操作簡單，施工效率高，造價低，坡面穩(wěn)固性好，坡面綠化面積高，綠化效果好。

2 技術(shù)原理

混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡采用特有的連鎖式結(jié)構(gòu)，每塊生態(tài)塊靠自身的四周凹槽與周圍的6塊生態(tài)塊產(chǎn)生超強(qiáng)連鎖，使得鋪面系統(tǒng)具有良好的整體性與穩(wěn)定性，重要的是每塊生態(tài)塊中間的兩個孔洞結(jié)構(gòu)有利于植物的生長，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

3 流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡施工工藝流程見圖1。

圖1 混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡施工工藝流程

混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡大樣圖見圖2。

圖2 混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡大樣圖

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 生態(tài)塊預(yù)制

施工工藝流程：配料→拌和、檢測→入模振動→養(yǎng)生→脫?！汛a并養(yǎng)生。

混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡平面見圖3。

圖3 混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡平面圖

a.配料：混凝土生態(tài)塊的強(qiáng)度等級為C20，混凝土采用自動計量的攪拌機(jī)進(jìn)行拌制，拌制混凝土?xí)r提前檢查計量設(shè)備是否準(zhǔn)確，并按照要求等級強(qiáng)度的混凝土配合比通知單進(jìn)行配料，骨料的含水率應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢測，雨天施工應(yīng)增加測定次數(shù)，以調(diào)整骨料和水的用量。C20混凝土連鎖生態(tài)塊預(yù)制配合比見表1。

表1 C20混凝土連鎖生態(tài)塊預(yù)制配合比

b.拌和、檢測：全部材料裝入攪拌機(jī)(從攪拌加水算起)至開始出料的最短攪拌時間不得低于2min?；炷涟韬臀飸?yīng)拌和均勻，顏色一致?；炷涟韬臀锏奶涠仍跀嚢璧攸c(diǎn)進(jìn)行取樣檢測，每一工作班不少于兩次。

c.入模振動：將模具整齊地擺放在振動平臺上，人工用鐵鍬將混凝土入模，入模完成后，開啟振動臺進(jìn)行振搗，振動臺尺寸為1.2m×1.5m,一臺振動平臺可以同時放置9個模具,振動時間為2～3min，直至混凝土振搗均勻密實(shí)，表面出現(xiàn)泛漿且混凝土不再下沉為止。

d.養(yǎng)生：生態(tài)塊養(yǎng)生以水霧為最佳，可以達(dá)到養(yǎng)生和加快混凝土水化的作用,也可采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)生，每天灑水次數(shù)以能保持混凝土表面經(jīng)常處于濕潤狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)。

e.脫模：混凝土澆筑完成(夏季2天、冬季4天)后且混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求強(qiáng)度的20%時，方可脫模，隨機(jī)找一塊生態(tài)塊來做脫模試驗(yàn)，當(dāng)脫模時混凝土不產(chǎn)生掉角、缺邊等現(xiàn)象時即可進(jìn)行大面積脫模，脫模時應(yīng)注意輕拿輕放,避免損壞制品的邊、角，影響制品的外觀。

f.堆碼并養(yǎng)生：脫模后人工將生態(tài)塊搬運(yùn)至堆碼場地進(jìn)行堆碼,堆碼時按照預(yù)制時間的先后順序從下向上依次堆碼，每排生態(tài)塊的堆碼高度不得高于1.5m，以方便生態(tài)塊裝卸并保證堆碼安全。堆碼完成后需要灑水養(yǎng)護(hù)14天。生態(tài)塊的強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定值的75%以上才可進(jìn)行裝運(yùn)。

3.2.2 測量放樣

生態(tài)塊護(hù)坡坡面修整時嚴(yán)格控制坡比，施工前先由測量人員對完成坡面進(jìn)行復(fù)核，坡面平整度應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求并用靠尺測量平整度，坡面修整采用人工拉線修整，坡面土料不足部分進(jìn)行填筑并灑水夯實(shí)。

3.2.3 基礎(chǔ)腳槽

a.腳槽開挖：腳槽開挖尺寸為寬60cm、深80cm，施工測量放樣時，應(yīng)根據(jù)坡腳地形使護(hù)腳順直，走向與河堤坡頂外邊線平行，腳槽開挖按測量放樣點(diǎn)用白石灰將腳槽輪廓線標(biāo)示，采用機(jī)械開挖、人工修整成型。腳槽是維護(hù)整個混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡穩(wěn)定的唯一支撐。腳槽的施工質(zhì)量，直接影響到生態(tài)塊護(hù)坡的安全。

b.腳槽混凝土澆筑：腳槽頂部高于地基面20cm的兩側(cè)安裝鋼模。為防止基礎(chǔ)不均勻沉降，腳槽每4m設(shè)置一道2cm厚泡沫板，采用C15混凝土，腳槽混凝土澆筑可由人工將混凝土采用特制溜槽直接輸送至倉面，混凝土分層進(jìn)行澆筑，每層鋪料厚度小于50cm，插入式振動器振搗密實(shí)，表面收光抹平。

3.2.4 生態(tài)塊鋪筑施工

a.砂石墊層鋪筑：砂石墊層可在料場按照0.3∶0.7的比例拌和均勻后由自卸汽車運(yùn)輸至作業(yè)面，砂石墊層厚度為10cm,鋪筑采用挖掘機(jī)配合人工施工，為保證墊層鋪填均勻，施工時打控制樁、帶線嚴(yán)格控制墊層鋪墊厚度，自下而上鋪設(shè)，墊層粒徑為5～20mm的碎石。鋪筑砂石墊層在夯實(shí)碾壓前，應(yīng)根據(jù)其干濕程度和氣候條件，適當(dāng)?shù)貫⑺员３稚笆系淖罴押?，一般?%～l2%。

b.生態(tài)塊鋪筑：腳槽混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后方可進(jìn)行混凝土生態(tài)塊的鋪筑。鋪筑重點(diǎn)是控制好兩條線和一個面，兩條線是坡頂線和坡腳線，一個面是鋪筑面。保證上述兩條線的順暢和鋪筑面的平整對整個護(hù)坡外觀質(zhì)量的評價至關(guān)重要。生態(tài)塊鋪筑從下往上順序鋪筑，鋪筑時依放樣樁橫向拉線控制坡比，縱向拉線控制平整度。達(dá)到強(qiáng)度的生態(tài)塊用汽車從預(yù)制場運(yùn)輸至作業(yè)面，鋪筑時，生態(tài)塊底部應(yīng)墊平填實(shí)，先從標(biāo)準(zhǔn)線處開始鋪筑，一塊與一塊錯縫鎖結(jié)方式鋪筑，較高處可使用橡膠錘輕錘，較低處可在生態(tài)塊下部補(bǔ)填砂石墊層料抬高。相鄰生態(tài)塊之間的鎖扣應(yīng)連接平順，做到表面平整，咬合嚴(yán)密，整齊有序。鋪筑時，生態(tài)塊的長邊方向與腳槽平行，短邊方向與堤軸線垂直，這樣便可保證汛期河道水流的平順及岸坡穩(wěn)定。將生態(tài)塊鋪筑至封頂，使生態(tài)塊與封頂混凝土緊密貼合?；炷吝B鎖生態(tài)塊鋪筑見圖4。

圖4 混凝土連鎖生態(tài)塊鋪筑示意圖

c.弧形段坡面施工時，由于坡頂線至坡底線長度遞增，相鄰標(biāo)準(zhǔn)段之間由于坡頂線與坡底線長度不一致造成的非標(biāo)準(zhǔn)坡面，需使用異形生態(tài)塊拼接。所需半生態(tài)塊及異形生態(tài)塊由人工使用無齒據(jù)切割以得到相應(yīng)的規(guī)格和角度，切縫應(yīng)平滑、美觀。

d.混凝土封頂：封頂施工質(zhì)量影響整個護(hù)坡工程的外觀形象，混凝土封頂尺寸為寬20cm、深30cm，伸縮縫設(shè)置與腳槽一致，封頂混凝土軸線應(yīng)與堤中心線平行?；炷潦展鈺r要求壓光三次，澆筑成形的封頂混凝土應(yīng)棱角方正、順直，圓弧段曲線圓滑，表面光潔、平整，無裂縫。

3.2.5 孔洞填充及撒播草籽

采用耕植土填滿生態(tài)塊的孔洞，孔洞內(nèi)撒播適合當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境的草籽，撒播前將作業(yè)面灑水浸潤。再由人工將草籽均勻地撒播在整個坡面上，草籽撒播從上至下，邊撒邊退，并注意灑水養(yǎng)護(hù)。混凝土連鎖生態(tài)塊護(hù)坡完工形態(tài)見圖5。

圖5 混凝土連鎖生態(tài)塊護(hù)坡完工示意圖

4 材料與設(shè)備

4.1 材料

4.1.1 水泥、骨料

混凝土采用強(qiáng)度等級為P·O42.5的普通硅酸鹽水泥，出場應(yīng)有檢驗(yàn)合格證及質(zhì)量證明書。細(xì)骨料為潔凈的天然黃砂，粗骨料為粒徑不大于20mm的潔凈碎石，進(jìn)場材料按照檢測頻次送檢，檢驗(yàn)合格后投入使用。

4.1.2 模具

采用定型優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)加厚塑料模具，模具尺寸長和寬分別為40cm、30cm，總厚度為10.7cm，凈厚10.2cm。

4.2 設(shè)備

本技術(shù)需要的主要施工機(jī)械設(shè)備為XE60挖掘機(jī)、JS500混凝土攪拌機(jī)、ZL30鏟車、5t自卸汽車、P-6-11振動平臺、ZN-50插入式振動器等。

5 質(zhì)量控制

5.1 生態(tài)塊預(yù)制質(zhì)量控制

a.原材料按照檢測頻次進(jìn)行試驗(yàn)，檢測滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后投入使用，混凝土配料嚴(yán)格按照配料單進(jìn)行。

b.模具尺寸應(yīng)符合要求，施工前必須清洗干凈并噴脫模劑，混凝土入模澆筑過程中，應(yīng)控制混凝土的均勻性和密實(shí)性。

c.振動臺振動要均勻，振動時間為2～3min,振動時待模具內(nèi)的氣泡完全散盡、混凝土表面平整后，方可移至養(yǎng)生區(qū)。

d.脫模時要在平整的場地上進(jìn)行脫模，脫模時不要用力過猛，脫模后，灑水養(yǎng)護(hù)14天。

e.堆放構(gòu)件的場地應(yīng)平整夯實(shí)。

f.生態(tài)塊在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，均采用人工裝卸，裝車時應(yīng)堆碼緊密，運(yùn)輸車輛應(yīng)勻速行駛，以免在運(yùn)輸過程中撞壞；卸車時輕拿輕放，禁止野蠻裝卸，禁止自卸車直接翻斗倒卸。

g.達(dá)到齡期的生態(tài)塊按照檢測頻次送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的檢測。

5.2 生態(tài)塊鋪筑質(zhì)量控制

a.在坡面整形時，將坡面修整成滿足要求的坡比并平整密實(shí)。

b.砂石墊層級配按照砂∶碎石=0.3∶0.7的比例配置，可采用土工試驗(yàn)進(jìn)行檢測。墊層鋪筑厚度壓實(shí)后為10cm,允許偏差值為±15%的厚度。墊層基面表面平整度不大于1cm。

c.生態(tài)塊鋪筑嚴(yán)格掛線施工，鋪筑過程中使用橡膠錘輕輕地均勻捶打，嚴(yán)禁使用不完整且有破損的生態(tài)塊。每完成一段后，用靠尺檢驗(yàn)該段坡度及平整度，對不合格處進(jìn)行調(diào)整，對施工時破損生態(tài)塊進(jìn)行更換。

d.混凝土生態(tài)塊檢驗(yàn)方法與質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 混凝土生態(tài)塊檢驗(yàn)方法與質(zhì)量控制

6 安全措施

施工前與作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底,施工現(xiàn)場進(jìn)行臨時用電操作的電工必須持證上崗。所有電氣設(shè)備的絕緣狀況必須良好，并有開關(guān)漏電保護(hù)裝置。施工現(xiàn)場設(shè)安全標(biāo)識牌，危險作業(yè)區(qū)懸掛醒目警示牌。

7 環(huán)境保護(hù)

a.混凝土攪拌系統(tǒng)場地周圍應(yīng)設(shè)置廢水收集溝，處理收集的清洗產(chǎn)生的堿性廢水。

b.生活區(qū)及施工區(qū)產(chǎn)生的垃圾不隨意堆放，不隨地亂扔及就地掩埋，應(yīng)集中處理。

c.砂石料、土、水泥等堆放地盡量設(shè)置在遠(yuǎn)離居民區(qū)、河流的地方，必要時遮蓋，防止污染空氣和水體。

d.自卸汽車運(yùn)輸時后斗要覆蓋，施工機(jī)械經(jīng)過的道路，要隨時灑水抑塵。施工完畢后，進(jìn)行場地清理、平整，保持良好的生態(tài)環(huán)境。

8 結(jié) 果

8.1 經(jīng)濟(jì)效益

將采用混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡與采用其他形式護(hù)坡的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對比分析，結(jié)果見表3。

表3 護(hù)坡工程造價對比

從表3可知，采用本技術(shù)施工的混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡與漿砌石護(hù)坡的造價相比，投資減少226.2萬元，節(jié)省43.6%；與干砌石護(hù)坡造價相比減少投資167.7萬元，節(jié)省36.4%；與現(xiàn)澆C20混凝土護(hù)坡造價相比增加39.0萬元，增加15.4%；與預(yù)制C20混凝土六方塊護(hù)坡造價一致。雖然與現(xiàn)澆C20混凝土護(hù)坡相比施工成本偏高，與預(yù)制C20混凝土六方塊護(hù)坡成本相同，但是本施工技術(shù)時間效率高，工期短，節(jié)約了材料的同時節(jié)省了人工成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

8.2 環(huán)保效益

a.該技術(shù)與其他形式的護(hù)坡相比，合理地利用并減少了水泥、砂石料的使用，從而降低了因砂石料開采對生態(tài)環(huán)境體系的破壞，減小了資源的消耗。

b.該技術(shù)護(hù)坡形式與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，河道護(hù)坡、綠草與自然、河流和諧共存，不會讓河道中的生物失去賴以生存的環(huán)境，保護(hù)了生態(tài)。該技術(shù)的應(yīng)用做到了建設(shè)一方、建好一方、保護(hù)一方，還青山綠水藍(lán)天于人民。

8.3 社會效益

a.隨著時代與建設(shè)的發(fā)展，人類加大對河道保護(hù)的重視度，避免水利工程對自然河流的生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面的影響，連鎖生態(tài)護(hù)坡對堤防建設(shè)的發(fā)展有著重大的意義。

b.本技術(shù)施工材料與施工機(jī)具簡單，勞動強(qiáng)度低，施工成本低，縮短了施工工期，在堤防、湖泊、渠道建設(shè)中可廣泛推廣應(yīng)用。

8.4 運(yùn)用效果

本施工技術(shù)經(jīng)過2019年和2020年梅雨季(6月至7月上旬)對混凝土生態(tài)護(hù)坡的考驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了透水、反濾的護(hù)坡功能，全部施工斷面未出現(xiàn)塌陷，護(hù)坡整體穩(wěn)定好。植物根系深入土中后，植物、生態(tài)混凝土與土壤合為一體，形成牢固緊密的岸坡表面，有效防止了暴雨徑流的沖刷破壞。多孔結(jié)構(gòu)中草皮的生長也充分營造了景觀，增強(qiáng)了人與自然的親密性，工程效果顯著。

9 結(jié) 論

a.本施工技術(shù)生態(tài)塊可在護(hù)坡開工前提前預(yù)制，坡面碎石墊層處理平整后運(yùn)到坡面直接鋪設(shè)，加快了護(hù)坡施工進(jìn)度，縮短了工期，實(shí)現(xiàn)了透水、反濾的護(hù)坡功能，同時具有孔隙率大、孔徑合理的特點(diǎn)，達(dá)到穩(wěn)定護(hù)坡目的；混凝土連鎖生態(tài)護(hù)坡網(wǎng)格中生長的植物有效地防止了暴雨徑流的沖刷破壞，達(dá)到了水質(zhì)凈化效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)和景觀效應(yīng)并舉的效果。

b.本施工技術(shù)適用于水力坡降較小、低水流和波浪沖刷作用的江河、湖泊、渠道、水庫等水利工程岸坡治理與加固以及城市景觀坡面防護(hù)工程。