谈生态混凝土在高速公路岩质边坡防护中的应用

孟 秀 元

(山西路桥集团阳蟒高速公路有限责任公司，山西 太原 030006)

谈生态混凝土在高速公路岩质边坡防护中的应用

孟 秀 元

(山西路桥集团阳蟒高速公路有限责任公司，山西 太原 030006)

通过阳蟒高速公路利用生态混凝土对岩质边坡进行绿化防护的工程实例，介绍了生态混凝土岩质边坡防护技术的原理、主要材料及施工工艺，并具体讲述了实施过程中的重要环节及控制点，为高速公路岩质边坡的绿化和生态恢复提供了经验，并具有一定的推动和指导意义。

生态混凝土，高速公路，岩质边坡，防护

1 概述

阳蟒高速公路位于山西省东南端，地理位置属于太行山、中条山衔接外，区内地形地貌复杂，沟壑纵横，存在多处高填深挖段，形成大量裸露石质边坡，这些经过人工扰动和失去原有植被覆盖的裸露边坡，容易风化从而造成水尘土流失，甚至出现滑坡、泥石流等灾害性事件，无法保证高速公路的正常运营，更谈不上创建绿色示范公路。

传统的边坡治理方案一般是采用刚性防护方法，如浆砌片石、喷混凝土等，这样不仅景观效果差，而且后期维修和维护成本高。为贯彻落实交通部实施绿色公路建设的指导意见，推动公路建设转型升级，阳蟒高速公路从项目开始就在边坡防护工程设计中融入景观美学和恢复生态学，而不单纯局限在传统的土木工程防护，广泛吸收国内同类工程防护的理论和经验，引入适合当地气候条件的生态混凝土防护岩质边坡技术。在保持边坡安全稳定的同时，最大程度的使自然生态系统得到恢复，景观恢复和绿化效果追求与自然相统一。

2 生态混凝土岩石边坡防护施工工艺

2.1设计依据

生态混凝土根据当地年平均降水量659 mm(335.2 mm～852.2 mm)，年平均气温11.7 ℃(-19.7 ℃～40.2 ℃)，霜冻期170 d～180 d，一般冻土深度30 cm～50 cm进行设计。

2.2物理力学性能

其容重：14 kN/m3～15 kN/m3；孔隙率：30%～45%；力学强度7 d 0.3 MPa，28 d 0.45 MPa，半年后为0.43 MPa，1年后为0.41 MPa。

2.3工艺原理

利用喷浆机将种植土、普通硅酸盐水泥、腐殖质、生态混凝土添加剂、肥料、草灌木种子加水混合后，按一定厚度喷射到岩质边坡表面。通过水泥的胶结作用，将以上混合物在岩质表面形成表面呈米花糖状并有大量连通、细密孔隙的多孔质混凝土。空隙中填充有植物种子及植物生长所需材料，从而实现岩质边坡的植物生长。生态混凝土的配比是这一技术的关键。

2.4工艺流程

清理坡面→挂网锚固→下层生态混凝土料拌和(质量配合比水泥∶种植土∶腐殖质∶生态混凝土添加剂∶肥料=1.29∶1.40∶0.36∶0.35)→喷浆机喷射8 cm厚生态混凝土(不添加草种)→上层生态混凝土料加草种拌和(质量配合比水泥∶种植土∶腐殖质∶生态混凝土添加剂∶肥料=1.02∶46.97∶1.01∶0.83,每立方米生态混凝土加草种1.53 kg)→喷浆机喷射2 cm厚生态混凝土(添加草种)→遮盖无纺布→洒水(均匀无径流)→养护→验收。

2.5材料及设备

2.5.1材料要求

铁丝网：选择14号镀锌活络铁丝网，网孔5 cm×5 cm。

锚杆：采用螺纹钢筋(Φ16～Φ20)，根据现场地貌、地质及边坡形状确定其具体型号和长度。

种植土：应采用种植壤土，含砂量小于5%，经翻晒、粉碎、过筛，粒径控制在1 cm以下，湿度控制在30%以下，土质疏松，最大干密度不大于1.29 g/cm3,pH值6.5～7.5。

普通硅酸盐水泥：P.O32.5，要求水泥熟料碱含量不大于0.6%。

腐殖质：稻壳和锯末各一半，稻壳和锯末要求为干燥细末。其中新鲜稻壳粉碎前应进行发酵处理。

生态混凝土添加剂：采用专利CBS生态混凝土添加剂(A-B菌)。具有调节生态混凝土的pH值、提高透气性和不产生龟裂等多重作用，以利于植被生长。

肥料：采用长效复合肥和动物有机肥各一半掺配使用。短效肥能使植被在短期快速生长，长效复合肥可使植被在以后一段时间内不衰退。

无纺布：14 g/m2，幅宽3 m。进行覆盖保墒。

2.5.2种子要求

种子的正确选择是绿化成功的重要环节，选择草种应满足：1)发芽快，出芽率高、整齐。2)根系发达，抗逆性强。3)冷季型草种和暖季型草种配合，以使绿化效果更好。4)尽量使用当地物种，避免生态灾难。5)尽量做到物种多样化。通过工程实践，得出选用以下草种(含灌木)组合：紫花苜蓿13.5%，紫羊茅10.5%，草地早熟禾10.4%，狗牙草15.0%，狗尾草25.3%，黑麦草25.3%。6)草种的事先处理：将草种和基材直接混入一块儿，不太好发芽。为了提高草种的发芽率，对草种事先采用化学药物进行预处理催芽。具体方法为：将草种放到事先配好的NaOH溶液(0.5%)中浸泡24 h，在浸泡过程中，要时常用木棍进行搅动，浸泡完成后将其捞出，用清水冲洗干净，然后再放入清水中浸泡6 h～8 h，捞出稍微晾干后，便可掺入生态混凝土基材中。

2.5.3主要设备要求

1)PZ-6喷浆机主要技术参数：功率7.5 kW，喷射能力8 m3/h，最大传送距离200 m，骨料粒径不大于2 cm。

2)混凝土拌和机主要技术参数：出料容量350 L,上料容量560 L，生产率10 m3/h～14 m3/h。

3)移动式柴油空压机主要技术参数：排气压力0.7 MPa，公称容积流量9 m3/min～17 m3/min。

4)气腿式凿岩机主要技术参数：工作气压0.5 MPa，耗气量不大于58 L/s，凿岩速度不小于40 cm/min。

5)风镐主要技术参数：工作气压0.63 MPa，耗气量不大于26 L/s。

2.6施工要求

2.6.1清理边坡表面

将边坡表面影响施工的土石、杂物等清理干净，并对坡面进行适当的修整，然后用水进行坡面喷淋，以使生态混凝土与岩面结合紧密。包括生态混凝土结合面清理,还有坡面开口线以上原边坡接触面的清理，将原边坡上植物枝干等铲除干净，铲除宽度1 m～1.5 m，并将坡面上的枯枝、落叶、杂草、浮石、浮土等清理掉，对坡面局部不平整的地方采用铲平或填补的方法进行处理，以保证坡面平整。

2.6.2挂网

采用镀锌活络铁丝网片(14号)，网片从生态混凝土结合部的顶面从上到下铺设，要将铺设的网片拉紧。网片与网片上下间保持不小于5 cm的搭接。网片与网片左右间无需搭接，但全部网片间和与锚钉接触处，均应用镀锌铁丝(18号)将其绑牢。坡面应与网片保持6 cm～7 cm的垂直距离，在坡面与网片之间可采用垫块进行支撑。

2.6.3锚固

锚杆间距采用1.0 m×1.0 m，长度根据现场坡面的实际情况确定，锚杆通常应外露9 cm～10 cm。锚钉(杆)稍上倾，与坡面夹角95°～100°，对坡顶部及个别岩体风化严重的地方，可根据情况将锚杆适当的加长，以锚杆打入后可有效稳定岩体为原则。

2.6.4喷射生态混凝土

喷植所用设备为一般混凝土喷射机，分基层(下层)和表层(上层)分别进行，先基层后表层，沿坡面由上而下分两次进行，喷射总厚度控制在10 cm，一般上层2 cm(含混合植物种子)，下层8 cm。植被混凝土基材由砂壤土、水泥、有机质、植被混凝土添加剂组成，各材料配比根据坡面实际情况而定。

1)生态混凝土应先进行试喷，将其水灰比调节到合适范围后，进行正式喷射生态混凝土施工。

2)喷射生态混凝土开始时，作业顺序为：送风→开机→给料→关机(喷射料喷完后)。

3)上层，下层喷射厚度分别为2 cm和8 cm，均可一次喷至设计厚度。

4)喷射施工时，坡面与喷嘴的距离保持在0.8 m～1.0 m之内，喷嘴应尽量垂直坡面，倾斜角度不得大于10°，以降低喷射混凝土的回弹量。

5)喷射混凝土时，喷枪输出压力应不小于0.1 MPa。

6)喷射混凝土应自上而下进行，喷射采用S形或螺旋形移动。

7)上、下层分两次喷射，下层喷射结束8 h内进行上层喷射，一般应控制在3 h～4 h之内。

8)上层喷射之前在下层混凝土面上喷一次透水，以保证上、下层粘结紧密。

9)上层喷混凝土厚度2 cm，采用近距离进行喷射的方式，以确保草种可均匀喷撒。单片宽度按4 m～6 m划分，同样由上至下进行喷射。

10)上层喷射完成后，覆盖、保墒。

2.6.5生态混凝土养护管理

这一阶段主要从喷灌水、追肥、防治病虫害、拔除杂草等几方面进行管理。

无纺布履盖上后，视边坡的干湿情况，定期对其喷灌水，以保持应有的湿度。现场经常进行观察，主要为前、中、后三个时期的管理。前期喷灌水养护时间为3 d，喷播后的第一次喷灌水应当浇洒透，但不应有径流和水分流失出现。之后可视天气情况，头一月每3 d进行一次喷灌水，使生态混凝土保持湿润状态，以促使种子快速发芽。第二月每5 d～7 d进行一次喷灌水，使生态混凝土保持干湿交替的状态，以使幼草与灌草生根及尽快生长。中期主要靠天然雨水进行养护，若天气较为干旱，可每个月喷灌水2次～3次，后期养护每个月进行1次喷灌水，直到验收时为止。在这期间，要密切关注种子的出芽情况，包括出芽率及出芽均匀度等，对没出芽和出芽不齐的坡面进行补种，及早对未成活苗木进行补种或更换。

为维持草本植物和苗木正常生长，需为其补充氮磷钾等肥料，可根据实际土壤及生长情况在苗齐后对其进行追施肥料，追施肥料分春、冬两次进行，一次是春肥(3月～4月)，另一次是冬肥(10月～11月)，可伴随喷灌水作业进行追施。

草苗露出地面后，要勤于观察是否有病虫害，不同的植物所发病虫害是不相同的。如有发生，立即有针对性的喷洒农药。防除杂草的方法有：播种前土壤可采用卡可基酸、草甘膦等防除杂草；出苗前可采用环已隆、恶草灵、地散灵等对杂草种子进行预先灭除，以防止其发芽。杂草长的高出主草丛时，可人工进行拔除。

2.7一般设计图

植被混凝土生态护坡技术施工设计图由图1～图5组成，未设比例，各结构尺寸及单位由图中标出。

通过生态混凝土在路基石质边坡防护中的应用，为路基石质边坡防护工程开创了一条新路子，可很好的适应目前美化环境、绿色施工的环保目标，同时也可有效降低石质边坡防护的工程造价，具有显著的社会经济效益。为该技术的进一步推广应用、发展进步起到了一定的助推作用，也为阳蟒高速公路创造全省绿色示范工程奠定了基础。

Theapplicationofecologicalconcreteintheprotectionofhighwayrockslopeisdiscussed

MengXiuyuan

(ShanxiLuqiaoGroupYangboaHighwayCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

By Yang python highway ecological concrete was carried out on the rock slope greening engineering examples, this paper introduces the principle of ecological concrete rock slope protection technology, the main material and construction technology, and specific tells the story of the important link in the process of implementation and the control points, for highway rock slope greening and ecological recovery provides experience, and has certain promoting and guiding significance.

ecological concrete, highway, rock slope, protection

1009-6825(2017)28-0131-03

2017-07-25

孟秀元(1976- ),男，高级工程师

U418.52

A