聚氨酯碎石材料在護(hù)岸工程中的應(yīng)用

鄧建 謝冰冰 呂鵬

摘要：隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，塊石料和水泥的用量逐步受到限制，亟需探索兼具工程安全性和生態(tài)環(huán)保性的護(hù)坡新材料。通過(guò)多年來(lái)河道整治工程的實(shí)踐探索，提出將聚氨酯碎石材料應(yīng)用于岸坡防護(hù)工程，并重點(diǎn)闡述了聚氨酯碎石護(hù)坡的工藝流程、相關(guān)參數(shù)及材料要求，研究了護(hù)坡材料的抗風(fēng)浪侵蝕、抗水流沖刷、抗紫外老化、抗酸堿腐蝕、抗凍融以及生態(tài)環(huán)保方面的性能。通過(guò)長(zhǎng)江、河口、海岸3個(gè)典型工程實(shí)例論證了該護(hù)坡材料的防護(hù)性能和生態(tài)效果，以期研究成果能在護(hù)岸工程中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：聚氨酯碎石;生態(tài)環(huán)保;河道整治;護(hù)岸工程

中圖法分類號(hào)：TV861文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.09.009

文章編號(hào)：1006 - 0081（2021）09 - 0053 - 07

0 引 言

目前，護(hù)岸工程所采用的材料主要分為兩大類：①石材，包括干砌塊石、漿砌塊石、雷諾護(hù)墊、土工網(wǎng)石墊等;②混凝土材料，包括現(xiàn)澆混凝土板、混凝土連鎖塊、混凝土植生塊等。塊石料的開(kāi)采、水泥的使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定影響。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，塊石料和水泥的用量逐步受到限制，亟需探索兼具安全性和生態(tài)性的護(hù)坡新材料[1]。

傳統(tǒng)的護(hù)坡型式主要分成砌石、現(xiàn)澆混凝土等剛性護(hù)坡與雷諾護(hù)墊、混凝土植生塊等生態(tài)護(hù)坡。剛性護(hù)坡隔絕了土體與水體之間的聯(lián)系，透水性較差，植物生長(zhǎng)困難，生態(tài)性較差;對(duì)能量的吸收性能差，容易受波浪沖擊，對(duì)坡面變形的適應(yīng)性較差。生態(tài)護(hù)坡中，雷諾護(hù)墊對(duì)石料要求較高，需人工平整，鋼絲容易銹蝕后出現(xiàn)斷裂，不易修復(fù)，運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)不均勻沉降，塊石受水流掏刷易沿坡面下滑，出現(xiàn)厚薄不一，不滿足防護(hù)要求的現(xiàn)象。生態(tài)護(hù)坡中的混凝土植生塊對(duì)場(chǎng)地要求較高，鋪放前需平整壓實(shí)，預(yù)制過(guò)程中需采用定型鋼模，嚴(yán)格控制工藝，容易影響施工進(jìn)度;同時(shí)，混凝土植生塊不適用于淹沒(méi)時(shí)間較長(zhǎng)的水位變幅區(qū)。聚氨酯碎石護(hù)坡結(jié)構(gòu)通過(guò)利用聚氨酯優(yōu)良的物理力學(xué)及黏結(jié)性能，將普通的碎石塊強(qiáng)化整合為堅(jiān)固、穩(wěn)定、開(kāi)放的整體結(jié)構(gòu)。該護(hù)坡型式具有一定的力學(xué)性能，整體性好、適應(yīng)變形及抗沖刷能力強(qiáng)，具有良好的生態(tài)性，且取材容易、施工便利，適用于對(duì)抗沖、抗侵蝕、生態(tài)環(huán)保、施工工期等方面有較高要求的海堤、河堤等岸坡防護(hù)工程，但缺點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較高[2]。

本文主要介紹了聚氨酯碎石護(hù)坡材料的設(shè)計(jì)理論、參數(shù)及技術(shù)要求，論述了該護(hù)坡材料的安全性、環(huán)保性，并通過(guò)一系列工程實(shí)例論證了該材料的防護(hù)性能和生態(tài)效果。

1 聚氨酯碎石護(hù)坡設(shè)計(jì)要求

1.1 工藝流程

聚氨酯（PUR-polyurethane）在化工與塑料行業(yè)中是一種非常重要的材料，廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、電子、近海原油和近海天然氣管道防腐層等行業(yè)。通過(guò)采用一種特殊疏水聚氨酯組合料，將聚氨酯碎石護(hù)坡用于護(hù)岸建設(shè)，其主要工藝流程為：①在標(biāo)準(zhǔn)混凝土攪拌機(jī)中將20～40 mm的碎石與相當(dāng)于其重量1.8%的聚氨酯混合;②將此聚氨酯碎石混合物鋪設(shè)到斜坡上作為護(hù)岸表層，厚度為10～30 cm;③1 d后，聚氨酯碎石就會(huì)熟化并且在2 d后達(dá)到最終強(qiáng)度，即聚氨酯碎石護(hù)坡建造完畢。

聚氨酯材料中包含約50%的脂肪酸脂天然產(chǎn)物，是可再生資源。聚氨酯碎石護(hù)坡以粒徑更小、更廉價(jià)的碎石為材料，大幅降低了護(hù)坡所需厚度，一般可達(dá)到傳統(tǒng)護(hù)坡厚度50%，比傳統(tǒng)護(hù)坡耗材更省，同時(shí)可降低運(yùn)輸成本和建材的施工成本。國(guó)外工程經(jīng)驗(yàn)表明：與傳統(tǒng)護(hù)坡型式相比，聚氨酯碎石護(hù)坡可減少工程投資20%～30%。

1.2 相關(guān)參數(shù)

聚氨酯碎石護(hù)坡的主要參數(shù)可通過(guò)相關(guān)的技術(shù)檢測(cè)或理論計(jì)算得到。

1.2.1 容? ?重

根據(jù)《聚氨酯碎石料護(hù)岸設(shè)計(jì)手冊(cè)》相關(guān)結(jié)論[3]，聚氨酯碎石護(hù)坡的容重主要由碎石材料類型和級(jí)配決定，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，其取值范圍如表1所示。

1.2.2 孔隙率

聚氨酯碎石護(hù)坡孔隙率取決于石料級(jí)配，根據(jù)荷蘭代爾夫特理工大學(xué)關(guān)于聚氨酯碎石護(hù)坡孔隙率的試驗(yàn)成果——《聚氨酯碎石護(hù)坡初步應(yīng)用研究》[4]，孔隙率一般為40%～50%，因此，聚氨酯碎石材料為一種多孔隙透水性材料。

1.2.3 力學(xué)指標(biāo)

南京水利科學(xué)研究院和四川大學(xué)水利水電學(xué)院分別對(duì)聚氨酯碎石材料的相關(guān)力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并完成了相關(guān)研究報(bào)告——《聚氨酯碎石護(hù)坡波浪斷面物理模型試驗(yàn)報(bào)告》《聚氨酯固化碎石護(hù)岸的小型物理模型試驗(yàn)報(bào)告》[5-6]。

聚氨酯固化碎石試樣包括550 mm×150 mm×150 mm的抗折試樣和150 mm×150 mm×150 mm的抗拉壓試樣，試驗(yàn)儀器及過(guò)程如圖1所示，試驗(yàn)方法參照GB T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。聚氨酯碎石材料抗拉、抗壓和抗折試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

聚氨酯碎石材料主要性能指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)度約0.52 MPa，抗壓強(qiáng)度2.87～5.27 MPa，抗折強(qiáng)度2.13～3.31 MPa。

1.2.4 護(hù)坡厚度

聚氨酯碎石護(hù)坡的厚度需滿足其在風(fēng)浪作用下自身穩(wěn)定性要求。由于聚氨酯碎石護(hù)坡為多孔的整體結(jié)構(gòu)，可參照混凝土護(hù)坡的護(hù)面厚度要求，一般設(shè)置為15～30 cm。

1.3材料要求

聚氨酯碎石護(hù)坡主要由聚氨酯黏合劑和礦物骨料組成。

1.3.1 聚氨酯黏合劑

用于聚氨酯碎石護(hù)坡的聚氨酯材料主要包含兩種成分：A組分為特種植物油改性多元醇，B組分為異氰酸酯。修建護(hù)坡時(shí)將兩者混合可形成強(qiáng)力黏合劑，固化后即為固體聚氨酯。A，B組的混合比例為100：65;A，B材料混合后的聚氨酯材料為惰性材料，不具備吸水性，不會(huì)在水體中浸泡產(chǎn)生膨脹。聚氨酯黏合劑用量一般取礦物骨料重量的1.8%，且需滿足以下性能指標(biāo)（表3）。

1.3.2 礦物骨料

聚氨酯碎石護(hù)坡碎石骨料的粒徑取20～40 mm。要求碎石骨料堅(jiān)硬，遇水不易破碎或水解，濕抗壓強(qiáng)度大于50 MPa，軟化系數(shù)大于0.7，密度不小于2.55 t/m3。

1.3.3 墊層和土工布

根據(jù)工程需要，聚氨酯碎石護(hù)坡下可設(shè)砂碎石墊層和土工布。砂碎石墊層中粗砂粒徑范圍為0.5～2.0 mm，碎石粒徑范圍為2～30 mm，粗砂和碎石比例1∶1。土工布可采用400 g/m2丙綸短纖無(wú)紡?fù)凉げ?，主要指?biāo)如下：?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量不小于400 g/m2，斷裂強(qiáng)力不小于12.5 kN/m，斷裂延長(zhǎng)率為25%～100%，頂破強(qiáng)度不小于2.1 kN，撕破強(qiáng)度不小于0.33 kN，等效孔徑?90為0.07～0.20 mm，滲透系數(shù)為1×10-1～1×10-3 cm/s。

2 安全性與環(huán)保性

2.1 抗風(fēng)浪侵蝕

南京水利科學(xué)研究院開(kāi)展了聚氨酯碎石護(hù)坡抗風(fēng)浪沖蝕物理模型試驗(yàn)[5]，試驗(yàn)裝置采用長(zhǎng)波浪水槽，水槽長(zhǎng)60 m、寬1.8 m、高1.6 m，并配有風(fēng)、波、流設(shè)備（圖2）。試驗(yàn)采用1∶15的模型比尺，對(duì)聚氨酯碎石護(hù)坡進(jìn)行了波浪物理模型試驗(yàn)，并與柵欄板護(hù)面進(jìn)行了對(duì)比。

試驗(yàn)波浪按重力相似準(zhǔn)則模擬，不規(guī)則波波譜采用JONSWAP譜，試驗(yàn)步驟如下：首先率定波浪要素，然后構(gòu)造試驗(yàn)斷面，并對(duì)原岸灘斷面先用小波進(jìn)行試驗(yàn)，以使堤身密實(shí)，最后進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)容。在進(jìn)行聚氨酯護(hù)面壓強(qiáng)分布試驗(yàn)時(shí)，在聚氨酯護(hù)面的外表面和內(nèi)表面分別安裝波浪壓強(qiáng)測(cè)點(diǎn)，同步測(cè)量壓強(qiáng)，除了分析外表面和內(nèi)表面的壓強(qiáng)外，還分析內(nèi)、外表面壓強(qiáng)差，即護(hù)面所受凈壓強(qiáng)。

試驗(yàn)采用的波浪要素為上海橫沙某圍墾工程的設(shè)計(jì)波浪，得到以下主要結(jié)論。

（1）采用30 cm厚聚氨酯碎石（粒徑20～40 mm）護(hù)面在100 a一遇水位（5.89 m）加100 a一遇波浪（波高H13%=4.09 m，波周期Tm=8.14 s）作用下，坡面正、負(fù)最大凈壓強(qiáng)分別為12.3，-9.8 kPa，外側(cè)正、負(fù)最大壓強(qiáng)分別為29.5，-6.5 kPa，內(nèi)側(cè)正、負(fù)最大壓強(qiáng)分別為23.0，-0.3 kPa。

（2）采用20 cm厚聚氨酯碎石及30 cm厚聚氨酯碎石（粒徑20～40 mm）護(hù)面，當(dāng)坡度分別為1∶2和1∶3時(shí)，若堤頂、斜坡面、堤腳處聚氨酯碎石護(hù)面沒(méi)有連接成整體，在50 a一遇高水位（5.59 m）加50 a一遇波浪（波高H13%=3.48 m，波周期Tm=7.84 s）作用下，堤頂及坡腳處聚氨酯碎石護(hù)面均發(fā)生掀動(dòng)失穩(wěn);若將頂、斜坡面，堤腳處聚氨酯碎石護(hù)面連接成整體，同時(shí)將坡腳處聚氨酯碎石護(hù)面降低到與護(hù)腳塊石面齊平，斷面聚氨酯碎石護(hù)面均滿足穩(wěn)定性要求。

（3）試驗(yàn)斷面在50 a一遇波浪（波高H13%=3.48 m，波周期Tm=7.84 s）作用下，采用柵欄板護(hù)面（灌砌石墊層）最大爬高為9.16 m;采用聚氨酯碎石護(hù)面（粒徑20～40 mm）最大爬高為8.76 m;采用聚氨酯碎石護(hù)面（粒徑30～60 mm）最大爬高為7.74 m。

試驗(yàn)結(jié)果表明：聚氨酯碎石護(hù)坡有良好的抗風(fēng)浪沖蝕特性，在高水位及強(qiáng)風(fēng)浪條件下能保持較好的消浪性能和穩(wěn)定性能，對(duì)比柵欄板護(hù)面型式，聚氨酯碎石護(hù)坡能更有效地消散與吸收波浪沖擊力的能力，降低波浪爬高，減少波浪越堤的發(fā)生。

2.2抗水流沖刷

荷蘭水利部門分別對(duì)聚氨酯碎石護(hù)坡、植草護(hù)坡與開(kāi)孔瀝青碎石護(hù)坡進(jìn)行越堤沖刷模擬試驗(yàn)[7-8]。在3個(gè)系列的試驗(yàn)中，模擬裝置分別以每米30，75，125 L/s的水量反復(fù)沖刷各材質(zhì)護(hù)坡，每個(gè)系列的持續(xù)沖刷時(shí)間均超過(guò)6 h。試驗(yàn)結(jié)果表明：即使在最高流量每米125 L/s（大約相當(dāng)于12 m/s的流速）的試驗(yàn)中，聚氨酯碎石護(hù)坡未檢測(cè)到任何損壞，聚氨酯碎石材料耐水流沖刷磨損效果較好。

同時(shí)，該試驗(yàn)室對(duì)荷蘭兩處示范工程進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，項(xiàng)目從建成后50～150 d內(nèi)，遭受70 a一遇的風(fēng)暴潮（最大風(fēng)速35 m/s）的襲擊，護(hù)坡結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)極微小的磨損，破壞率約為0.3%，與瀝青碎石護(hù)坡的行業(yè)規(guī)范5%相比可以忽略不計(jì)。

2014年建設(shè)的韓國(guó)昌原市匡廬州河堤岸，采用聚氨酯碎石護(hù)坡，設(shè)計(jì)流速為3 m/s[9]。2014年8月在大規(guī)模洪水沖刷下，記錄的最大流速是6 m/s，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，未出現(xiàn)破損，聚氨酯護(hù)坡材料抗沖刷、抗磨損性能較好。

2.3抗紫外老化

德國(guó)亞太拉斯材料測(cè)試技術(shù)有限公司（Altas Material Testing Technology Gmbh）2010年進(jìn)行了聚氨酯碎石材料的抗紫外線老化試驗(yàn)[3]。試驗(yàn)采用氙弧燈（模擬自然光的首選光源）對(duì)聚氨酯碎石試樣進(jìn)行照射，通過(guò)檢查試樣在紫外線照射前后的抗壓強(qiáng)度來(lái)判斷其抗紫外線老化性能。聚氨酯碎石試樣尺寸為10 cm×10 cm×10 cm，采用16～32 mm玄武巖石料和比重為1.8%的聚氨酯制備而成。試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)12 000 h照射后，紫外線未對(duì)試樣的抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響。根據(jù)ISO 4892-2：2006標(biāo)準(zhǔn)，12 000 h紫外線模擬照射相當(dāng)于歐洲中部地區(qū)陽(yáng)光照射12 a。

漢堡-哈爾堡工業(yè)大學(xué)采用阿列紐斯-相關(guān)性方法對(duì)聚氨酯碎石護(hù)坡的耐久性進(jìn)行了試驗(yàn)[3]。在試驗(yàn)過(guò)程中，研究人員將環(huán)境溫度提高到80℃，從而使原本在海水中緩慢進(jìn)行的材料降解作用加快，然后利用試驗(yàn)結(jié)果外推得到20℃～30℃條件下試驗(yàn)材料耐海水侵蝕及抗紫外線老化的耐久性。試驗(yàn)結(jié)果表明：聚氨酯碎石試件在20℃～30℃的海水環(huán)境中工作性能完全穩(wěn)定，即使暴露在紫外線照射環(huán)境中，聚氨酯碎石材料也具有顯著的耐海水侵蝕性能，預(yù)測(cè)其在20℃～30℃海水環(huán)境使用年限為70～100 a。

2.4 抗酸堿腐蝕

聚氨酯材料主要由A組分-特種植物油改性多元醇和B組分-異氰酸酯混合而成，屬于反應(yīng)性高分子材料。其中，B組分的異氰酸酯鏈段剛性比較大，有利于阻止介質(zhì)的入侵，使聚氨酯硬段富含剛性結(jié)構(gòu)，結(jié)晶能力強(qiáng)，耐腐燭性更為優(yōu)異。

聚胺酯抗多種酸堿和有機(jī)溶劑腐蝕，因此在惡劣環(huán)境下經(jīng)常用替代橡膠制品。目前常用于飛機(jī)外壁涂料、木器涂料、交通運(yùn)輸工具、防腐蝕涂裝、機(jī)床及儀表儀器涂裝、塑料涂料等。

2.5 抗凍融性

黑龍江水利科學(xué)研究院進(jìn)行了聚氨酯碎石技術(shù)在高寒區(qū)工程中應(yīng)用研究[10]，并進(jìn)行了聚氨酯低溫凍脹適應(yīng)性室內(nèi)模型試驗(yàn)。試驗(yàn)箱體尺寸4.5 m×3.0 m×1.5 m（長(zhǎng)×寬×高），模型箱體底層結(jié)構(gòu)分為3層：第一層為底板加熱層，由直徑2.0 cm的銅管彎曲構(gòu)成;第二層為無(wú)紡布和5 cm砂石墊層;第三層為底板補(bǔ)水層，由盤曲的塑料管制成，塑料管周圍鋪設(shè)5 cm卵石，其上覆蓋無(wú)紡布。試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)為300 h，溫度變化范圍為-25℃～25℃。試驗(yàn)結(jié)果表明：聚氨酯碎石材料在凍融循環(huán)條件下會(huì)發(fā)生一定的凍脹變形，最大變形量可達(dá)到13.5 mm，考慮到該材料為柔性結(jié)構(gòu)，斷裂延伸率超過(guò)48%，故該變形不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)安全造成不利影響。同時(shí)，經(jīng)過(guò)多次凍融循環(huán)后，聚氨酯材料均未出現(xiàn)凍融剝蝕現(xiàn)象，且增加用膠和增大碎石粒徑可以有效抑制凍融剝蝕。聚氨酯碎石材料的抗凍融性能較好，可廣泛應(yīng)用于高寒地區(qū)的岸坡防護(hù)工程中。

2.6 生態(tài)環(huán)保性

聚氨酯材料中包含約50%的脂肪酸脂天然產(chǎn)物，是可再生資源。其環(huán)保性通過(guò)國(guó)內(nèi)外多家研究或檢測(cè)機(jī)構(gòu)的論證。

（1）聚氨酯碎石材料2016年通過(guò)了英國(guó)飲用水監(jiān)督管理局的飲用水源地使用許可，說(shuō)明聚氨酯碎石材料與水體直接接觸，無(wú)毒性污染。

（2）聚氨酯碎石材料2018年獲得了上?；ぱ芯吭簷z測(cè)中心的非限制性貨物鑒定證書，證書對(duì)其毒性監(jiān)測(cè)結(jié)果為無(wú)毒物質(zhì)。

（3）2009年德國(guó)弗勞恩霍夫分子生物學(xué)與應(yīng)用生態(tài)學(xué)研究所研究了聚氨酯碎石護(hù)坡對(duì)水生生物群落的急性和慢性毒性影響，研究的水生生物對(duì)象包括假單胞桿菌、亞斑點(diǎn)苔蘚、搖蚊、大型蚤、斑馬魚(yú)胚胎。研究報(bào)告指出：聚氨酯對(duì)以上水生生物均無(wú)急性和慢性毒性影響。

（4）獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)德國(guó)費(fèi)森尤斯研究所（Institut Fresenius）和荷蘭英創(chuàng)（INTRON）對(duì)聚氨酯與碎石復(fù)合物巴斯夫（Elastocoast）（包含未硬化和已硬化）在6種水體環(huán)境中進(jìn)行了測(cè)試[3]，證明聚氨酯與碎石復(fù)合物材料對(duì)水生生物及生態(tài)環(huán)境沒(méi)有任何不良影響。

（5）荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)對(duì)聚氨酯的環(huán)保性進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究[11]。將聚氨酯包裹的碎石與所培育的藻類混合在一起，其中有矽藻、單細(xì)胞聚球藻、瘦鞘寺藻、假魚(yú)腥藻經(jīng)過(guò)27 d的培育，所有的石頭都覆蓋了海藻，說(shuō)明聚氨酯對(duì)藻類生長(zhǎng)無(wú)毒性污染。

3 工程實(shí)例

3.1 武漢漢江閻王嘴護(hù)岸工程（長(zhǎng)江）

閻王嘴護(hù)岸工程位于武漢漢江，施工時(shí)間為2018年7月，面積1 300 m2，主要設(shè)計(jì)流速為3 m/s，護(hù)坡厚度為15 cm，坡比為1∶3，碎石粒徑為20～40 mm。施工完成1～2 a后，坡面植被生長(zhǎng)良好（圖3～5）。

該護(hù)岸工程段分別采用了聯(lián)鎖護(hù)坡磚、聚氨酯碎石、雷諾護(hù)墊格和立體網(wǎng)狀4種生態(tài)護(hù)坡型式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：聚氨酯碎石護(hù)坡具有更好的生態(tài)效果。工程實(shí)施后岸坡完整性、穩(wěn)定性均較好，未出現(xiàn)損毀情況。

3.2 上海橫沙東灘圈圍（八期）工程（河口）

上海橫沙東灘圈圍（八期）工程位于上海橫沙島，施工時(shí)間2018年1月，面積972 m2。由于該工程位于長(zhǎng)江口，受到風(fēng)暴潮影響較大，設(shè)計(jì)荷載為4.09 m波高。該工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)分段采用了不同的厚度和碎石粒徑，護(hù)坡厚度20，25，30 cm，坡比為1∶2，碎石粒徑分別為10～30，20～40 mm。

2018年7月22日臺(tái)風(fēng)“安比”、2018年8月3日臺(tái)風(fēng)“云雀”、2018年8月17日臺(tái)風(fēng)“溫比亞”在上海登陸，2018年8月12日臺(tái)風(fēng)“摩羯”在浙江溫嶺登陸，該護(hù)坡結(jié)構(gòu)在一個(gè)月內(nèi)經(jīng)歷了4次臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)，局部出現(xiàn)碎石脫落、護(hù)坡面層變薄的情況。2018年10月，業(yè)主單位組織參建各方對(duì)破壞現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了查勘，并提出對(duì)護(hù)腳塊石進(jìn)行修整、清理以及對(duì)護(hù)坡聚氨酯碎石進(jìn)行修復(fù)的方案（圖6～7）。調(diào)查研究表明：在大波浪作用下，護(hù)腳平臺(tái)處塊石對(duì)上方聚氨酯碎石護(hù)坡面的碎石進(jìn)行持續(xù)的撞擊，導(dǎo)致護(hù)坡面層碎石不斷脫落，厚度變薄直至完全喪失，是橫沙東灘圈圍（八期）聚氨酯碎石護(hù)坡試驗(yàn)段發(fā)生局部損壞的根本原因。

3.3 三亞市三亞灣西端岸線修復(fù)工程（海岸）

三亞灣西端岸線修復(fù)工程位于三亞市三亞灣，施工時(shí)間2019年6月，面積1 000 m2，主要設(shè)計(jì)荷載為2.0 m波浪。護(hù)坡厚度為20 cm，坡比為1∶2，碎石粒徑為20～40 mm。

2019年7月，臺(tái)風(fēng)“木恩”過(guò)后，護(hù)坡完整性較好，岸坡穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)損毀現(xiàn)象。施工完成后1～2 a，坡面上植物生長(zhǎng)良好。工程實(shí)踐表明：聚氨酯碎石護(hù)坡的抗風(fēng)浪能力較強(qiáng)，生態(tài)性較好（圖8～11）。

4 結(jié) 論

（1）聚氨酯碎石護(hù)坡的建筑原料主要為碎石骨料和聚氨酯黏合劑，來(lái)源廣泛，質(zhì)量可控。聚氨酯碎石護(hù)坡的技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，便于施工。

（2）聚氨酯碎石護(hù)坡具有良好的抗風(fēng)浪沖蝕和抗水流沖刷能力。相關(guān)研究表明：聚氨酯碎石護(hù)坡的多孔開(kāi)放結(jié)構(gòu)能有效地消散與吸收波浪沖擊力，降低波浪爬高，且能夠適應(yīng)一定程度的荷載和變形，具有較好的穩(wěn)定性。

（3）聚氨酯碎石護(hù)坡具有較好的耐久性。相關(guān)研究表明：聚氨酯碎石材料的抗壓強(qiáng)度在紫外線照射前后無(wú)明顯變化，聚氨酯碎石護(hù)坡在20℃～30℃海水和紫外線環(huán)境條件下，其使用壽命預(yù)測(cè)為70～100 a。同時(shí)，聚氨酯材料具有良好的耐酸堿腐蝕和嚴(yán)寒地區(qū)的抗凍融性能。

（4）聚氨酯碎石護(hù)坡具有良好的生態(tài)環(huán)保性。廣泛的毒物學(xué)研究充分證明，聚氨酯黏合劑對(duì)水生生物及生態(tài)環(huán)境沒(méi)有任何可以預(yù)期的不良影響，且聚氨酯碎石護(hù)坡的多孔結(jié)構(gòu)可成為水生動(dòng)植物的棲息地，有利于護(hù)坡植被的恢復(fù)和水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高。

（5）聚氨酯碎石材料已在長(zhǎng)江、河口、海岸等工程得以應(yīng)用，并具有良好的抗沖刷、抗侵蝕和生態(tài)環(huán)保性。實(shí)踐表明：聚氨酯碎石材料可廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)江中下游堤防和護(hù)岸工程的岸坡防護(hù)中，同時(shí)也可逐步運(yùn)用于現(xiàn)狀灘面相對(duì)較高的海堤、海岸線修復(fù)整治工程中。

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（編輯：江 文）

Application of porous polyurethane mixture in bankslope protection engineering

DENG Jian1，XIE Bingbing2，LYU Peng1

（1. Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.， Ltd.，Wuhan 430010，China;? 2. Institute of Rock and Soil Mechanics，

Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430071，China）

Abstract：With the continuous improvement of environmental protection requirements， the using amount of block stone and cement is gradually restricted. It is urgent to explore new slope protection materials that have performances of safety and ecology. Through practice and exploration of river improvement projects， it was proposed to apply porous polyurethane mixture in bank slope protection projects. In this paper，we introduced the technological process， related parameters and material requirements of porous polyurethane mixture slope protection. Also， we analyzed the anti-wave erosion and scouring， anti-ultraviolet aging， corrosion resistance， freezing- thawing resistance and ecological environmental protection of slope protection material. The protection performance and ecological effect of the slope protection material were demonstrated through three typical engineering examples of Yangtze River， estuary and coast. It is expected to be popularized and applied in bank protection engineering.

Key words：porous polyurethane mixture;ecology;channel improvement;bankslope protection engineering