植被混凝土綠站生產(chǎn)作業(yè)一體化技術(shù)

馬念平

(廣西百寧高速公路有限公司,廣西 南寧 530022)

0 引言

高速公路標(biāo)準(zhǔn)化施工經(jīng)過多年發(fā)展,白站、混凝土站、黑站、集中鋼筋加工廠、混凝土構(gòu)件預(yù)制廠基本普及,工業(yè)化建造成為品質(zhì)公路建設(shè)的基本特征。邊坡綠化和生態(tài)防護(hù)所需的植生基材加工,在整個行業(yè)范圍內(nèi)基本沿用傳統(tǒng)的人工配料、現(xiàn)場拌和方式,工藝簡陋、配合比不精準(zhǔn)、生產(chǎn)效率低,是實現(xiàn)高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化要求的一處典型盲區(qū),和工程建設(shè)整體建造水平存在較大差距。為使高速公路邊坡生態(tài)防護(hù)施工工藝更優(yōu),在實施過程中更好地保證基材加工質(zhì)量及施工效率,新型的綠站生產(chǎn)作業(yè)一體化技術(shù)值得進(jìn)一步探究。

1 概述

綠站,特指邊坡綠化與生態(tài)防護(hù)用基材集中廠拌設(shè)施。綠站的出現(xiàn),對完善高速公路工業(yè)化建造要求具有創(chuàng)新意義,是生態(tài)防護(hù)施工傳統(tǒng)模式發(fā)展進(jìn)步的必然產(chǎn)物。工業(yè)化集中拌和基材,對于加快邊坡防護(hù)速度、確?；某善焚|(zhì)量、防止邊坡病害、保障節(jié)點工期、促進(jìn)品質(zhì)工程建設(shè),具有顯著積極作用。

平果至南寧高速公路項目于2021年8月建造了國內(nèi)首個綠站,主體為一條具有多項獨創(chuàng)技術(shù)的植生水泥土(生態(tài)基材)生產(chǎn)線,由土壤篩分加工系統(tǒng)、主輔分離自動配料系統(tǒng)、立式雙向強(qiáng)制攪拌系統(tǒng)、熟料輸送裝車系統(tǒng)組成,可拌和生產(chǎn)植生水泥土、噴混植生客土、厚層基材、CS混合纖維等邊坡綠化與生態(tài)防護(hù)基材。單條生產(chǎn)線設(shè)計產(chǎn)能為25 m3/h,可滿足2 000 m2/d生態(tài)護(hù)坡施工需求,單站配送半徑為20～40 km。

2 植被混凝土綠站生產(chǎn)作業(yè)一體化技術(shù)研究

2.1 工藝原理

植被混凝土生態(tài)基材集中廠拌和連續(xù)噴植系統(tǒng),由土壤篩分加工系統(tǒng)、主輔分離自動配料系統(tǒng)、立式雙向強(qiáng)制攪拌系統(tǒng)、熟料輸送裝車系統(tǒng)等四個子系統(tǒng)組成,各系統(tǒng)之間通過皮帶或密封管道相連通。主材料中的土壤、生境改良劑、有機(jī)肥、椰糠、稻殼等原材料通過自動配料機(jī)稱重后再由皮帶傳輸機(jī)輸送至主攪拌機(jī);水泥則通過螺旋密封管道輸送至自動配料稱重后再進(jìn)入主攪拌機(jī)和其他物料一起攪拌。所有原材料通過自動稱重準(zhǔn)確配料、自動傳輸至攪拌機(jī),整個配料過程全自動計量,保證了植被混凝土的配合比精確度[1]。同時,整個拌和系統(tǒng)自動化運行,通過PLC電路集中控制,拌和效率高,能夠充分滿足現(xiàn)場施工進(jìn)度的需要。

2.2 適用條件

植被混凝土生態(tài)基材集中拌和廠可以在新建高速公路任意閑置場地設(shè)置。植被混凝土生態(tài)護(hù)坡能夠在坡率不陡于1∶0.1的邊坡上實現(xiàn)生態(tài)修復(fù),在巖質(zhì)邊坡上應(yīng)用時,有助于路塹設(shè)計采用極限坡率、壓縮紅線寬度,減少石方開挖量和征遷數(shù)量[2]。

2.3 技術(shù)優(yōu)勢

2.3.1 噴植適用于多種坡面

植被混凝土生態(tài)護(hù)坡可以在水泥混凝土坡面、漿砌片石坡面上實現(xiàn)生態(tài)修復(fù),可用于既有公路的生態(tài)景觀升級,滿足公眾日益關(guān)心的綠色環(huán)保需求[3]。

2.3.2 防護(hù)設(shè)計多樣化

植被混凝土生態(tài)護(hù)坡可以和其他邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)協(xié)同應(yīng)用,形成具有生態(tài)修復(fù)功能的防護(hù)支護(hù)綜合系統(tǒng),擴(kuò)大生態(tài)防護(hù)的應(yīng)用范疇,如植被混凝土+邊坡錨固、植被混凝土+主動防護(hù)網(wǎng)、植被混凝土+框格梁等[4]。

2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)化程度高

通過建設(shè)綠站,集中拌和植被混凝土生態(tài)基材解決以往沿用傳統(tǒng)的人工配料、現(xiàn)場拌和、工藝簡陋、配合比不精準(zhǔn)、生產(chǎn)效率低等弊端,有利于提高基材成品質(zhì)量、加快邊坡防護(hù)速度、優(yōu)化綠色環(huán)保評價、促進(jìn)品質(zhì)工程建設(shè)。

2.3.4 推廣價值高

植被混凝土采用水泥土加綠色生態(tài)基材拌和,具有良好的環(huán)保生態(tài)效果,植物存活率高[5]。植被混凝土綠站生產(chǎn)作業(yè)一體化施工工藝大幅提高了邊坡防護(hù)施工效率,真正推動邊坡開挖一級防護(hù)一級的建設(shè)管理新理念落地,且施工過程中安全性能高,施工便捷,具有廣泛的推廣價值。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

平果至南寧高速公路項目區(qū)位于百色平果市、南寧市隆安縣、武鳴區(qū)及西鄉(xiāng)塘區(qū)境內(nèi),沿線地貌類型主要有低山地貌、喀斯特地貌、丘陵地貌、沖洪積平原地貌。本項目填挖方工程量巨大,且分布極不均衡,其中填方為1 340.79×104m3,挖方為2 598.15×104m3。全線填方為高邊坡為2 737 m/15段,填方最大邊坡高度為50.7 m,中線最大填高為38.4 m;全線挖方高邊坡為2 555 m/21段,挖方最大邊坡高度為93.6 m,中線最大挖深為88.6 m。

3.2 試驗段簡介

項目工程試驗段位于平果至南寧高速公路K163+823～K163+983段右側(cè)第5級邊坡,邊坡坡率為1∶1。該處路基最大開挖深度為53.60 m,邊坡高度約10 m,坡面面積約為1 260.03 m2。該處地質(zhì)主要為強(qiáng)風(fēng)化砂巖,施工時間為2021-09-10至2021-09-17。

3.3 工藝工法

3.3.1 施工組織

綠站配置總調(diào)度1人,負(fù)責(zé)對接現(xiàn)場供求;監(jiān)督員1人,負(fù)責(zé)綠站運轉(zhuǎn)全過程監(jiān)控;分揀工4人,負(fù)責(zé)分揀各種基材;設(shè)備員2人,負(fù)責(zé)操作拌和設(shè)備;機(jī)械手2人,負(fù)責(zé)站區(qū)材料轉(zhuǎn)運。施工點配置現(xiàn)場生產(chǎn)負(fù)責(zé)1人,全面主持現(xiàn)場生產(chǎn)技術(shù)工作;配置測量2人,負(fù)責(zé)現(xiàn)場測量放樣工作;配置現(xiàn)場調(diào)度1人協(xié)助生產(chǎn)經(jīng)理組織現(xiàn)場施工;配置現(xiàn)場技術(shù)人員2人,負(fù)責(zé)現(xiàn)場技術(shù)質(zhì)量管理工作;配置安全管理人員1人,負(fù)責(zé)現(xiàn)場安全文明施工;配置設(shè)備人員1人,負(fù)責(zé)設(shè)備報驗及現(xiàn)場臨時用電管理;設(shè)置試驗人員1人,負(fù)責(zé)現(xiàn)場試驗管理工作;配置cbs植草護(hù)坡施工隊伍進(jìn)行具體施工;配置2～3臺5 t以上自卸汽車進(jìn)行基材運輸。

3.3.2 試驗段基材配合比(表1～3)

表1 CBS植被混凝土護(hù)坡試驗段實際采用基材配合比表

表2 混合植物種子(面層)實際用量表(g/m2)

表3 試驗坡噴植基材消耗量統(tǒng)計對比表

3.3.3 施工時間

2021-09-10至2021-09-11,設(shè)備及材料準(zhǔn)備。

2021-09-10至2021-09-11,坡面修整及驗收。

2021-09-12至2021-09-13掛網(wǎng)錨固。

2021-09-14至2021-09-16基材噴植。

2021-09-17至今,養(yǎng)護(hù)。

3.3.4 生產(chǎn)作業(yè)步驟

(1)綠站原材準(zhǔn)備。土壤采用經(jīng)過篩分后粒徑≤10 mm、含砂率≤20%、含水率≤15%、pH值在4.0～8.5的黏土。水泥采用散裝普通硅酸鹽水泥P.O42.5,不得采用復(fù)合硅酸鹽和礦渣硅酸鹽水泥等。生態(tài)基材改良劑要求效活菌數(shù)≥1.0×106 cfu/g、pH值2.5～5.5、含水率≤20%、亞甲基藍(lán)吸附值≥0.13 mg/g。有機(jī)肥采用牛、羊糞便肥或植物殘骸粉末狀有機(jī)肥,盡量避免使用顆粒狀有機(jī)肥。有機(jī)質(zhì)(椰糠、稻殼)采用顆粒狀的粒徑≤8 mm、纖維狀的纖維長度≤50 mm、含水量≤20%。合成纖維采用合成高分子聚丙烯纖維。

(2)現(xiàn)場坡面清理。施工前將坡面危石、浮渣及大粒徑填料進(jìn)行處理,并對坡面高程、平整度、坡率進(jìn)行驗收。

(3)現(xiàn)場測量放線。結(jié)合圖紙及現(xiàn)場坡面進(jìn)行錨桿位置放樣,錨桿間距為2 m×2 m。

(4)現(xiàn)場錨桿施工。按設(shè)計布置錨桿孔位,用風(fēng)鉆鑿孔,孔深為80 cm。鉆孔孔眼方向與坡面垂直。采用水泥砂漿固定錨桿。錨桿為φ16 mm螺紋鋼筋。

(5)現(xiàn)場掛網(wǎng)施工。坡頂施工一排錨釘,鐵絲網(wǎng)掛入坡頂錨釘后順沿坡面從上到下進(jìn)行鋪設(shè),拉緊至坡底錨釘固定,同時與錨桿連接,綁扎牢固,然后鋪設(shè)下一幅鐵絲網(wǎng)。兩幅網(wǎng)邊搭接寬度≥20 cm,并每隔30 cm用18#鐵絲綁扎。錨釘采用φ8 mm圓鋼制作,長20 cm,間距為0.5 m×0.5 m錨固,錨釘外露8～10 cm。距坡面4～6 cm處與錨釘綁扎,綁扎后將錨釘向上彎折。光滑巖面或平整度高的土坡面,應(yīng)在鐵絲網(wǎng)下面安裝混凝土墊塊,墊塊高度為5 cm,用扎絲固定。

(6)綠站材料拌和。按照既定配合比對各基材進(jìn)行稱重,由分揀工配合裝載機(jī)倒入相應(yīng)入料口進(jìn)行拌和。工作完成后,切斷電源,填寫出料記錄。監(jiān)督員定期計算原材料實際消耗和理論用量的差值,及時掌握材料用量和檢測稱重計量是否準(zhǔn)確。

(7)綠站材料運輸?；慕?jīng)綠站拌和完成后由皮帶機(jī)傳送至自卸車運抵現(xiàn)場,材料拌和與噴植作業(yè)間隔時間不得超過4 h,防止因水泥初凝影響基材噴植強(qiáng)度。

(8)現(xiàn)場噴植施工。材料運至現(xiàn)場后,由裝載機(jī)導(dǎo)入干噴機(jī),對邊坡進(jìn)行植生水泥土噴植作業(yè),噴作按自上而下,逐層噴植。植被混凝土噴植平均厚度一般為10 cm,分為2～3層噴植,基層厚度為8 cm,面層厚度為2 cm,面層中含有植物種子。坡率≤1∶0.75時,可在完成一定面積基層后,再集中噴面層,噴之前也需用高壓水槍潤濕基層。

(9)現(xiàn)場坡面養(yǎng)護(hù)。噴植完成后采用無紡布覆蓋,現(xiàn)場設(shè)置養(yǎng)護(hù)水桶,視保水情況定期進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),以保證幼苗生長所需的水分和養(yǎng)分[6]。

3.4 邊坡防護(hù)成效

通過長時間觀察發(fā)現(xiàn),黑麥草對溫度比較敏感,夏季容易干枯,建議降低其比例,或用寬葉草、結(jié)縷草、紫花苜蓿草等植物替換種植。同時,在邊坡平臺表面撒播一些灌木種子或種植格?；ňG化,邊坡景觀效果更好。經(jīng)過近一年時間的生長后,K163+823～K163+983段右側(cè)第5級邊坡整體效果較好,試驗段工藝及成效均取得令人滿意的效果。截至目前,平果至南寧高速公路項目利用植被混凝土綠站生產(chǎn)作業(yè)一體化技術(shù)累計完成生態(tài)護(hù)坡施工170 650 m2,坡面復(fù)綠效果極佳,綠色品質(zhì)雙示范工程創(chuàng)建成效顯著。

4 經(jīng)濟(jì)效益及社會效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

作為主要原材料的土壤宜就地取材,植生水泥土生態(tài)基材集中廠拌和連續(xù)噴植作業(yè),可生產(chǎn)基材料25 m3/h,日產(chǎn)200 m3,折合可噴播基層面積達(dá)2 500 m2,可噴播面層面積達(dá)10 000 m2;可同時滿足至少4個工作面施工,供應(yīng)8臺干噴機(jī)連續(xù)作業(yè),與傳統(tǒng)的小型滾筒攪拌機(jī)現(xiàn)場攪拌功效相比提高3倍,具有客觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 社會效益

該工法較傳統(tǒng)方法操作簡單,安全性高,使用的材料為綠色環(huán)保材料,邊坡防護(hù)效果良好。同時,由于施工效率的提高,能夠有效實現(xiàn)“邊坡開挖一級防護(hù)一級”的管理目標(biāo),有利于品質(zhì)工程提升,也是標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的良好體現(xiàn),值得進(jìn)一步推廣。

5 結(jié)語

植被混凝土綠站生產(chǎn)作業(yè)一體化技術(shù)對完善高速公路工業(yè)化建造要求具有創(chuàng)新意義,是生態(tài)防護(hù)施工傳統(tǒng)模式發(fā)展進(jìn)步的必然產(chǎn)物。工廠化集中拌和、配送生態(tài)基材,有利于提高基材成品質(zhì)量,加快邊坡防護(hù)速度,優(yōu)化綠色環(huán)保評價,促進(jìn)品質(zhì)工程建設(shè)。該技術(shù)可廣泛運用于新建或改擴(kuò)建的高速公路項目中,具有廣闊的應(yīng)用前景。