水库灌区边坡植被混凝土生态护坡技术

2023-05-27蔡宗霖广东鹏清建设集团有限公司

珠江水运 2023年9期

◎ 蔡宗霖广东鹏清建设集团有限公司

植被混凝土生态护坡技术不仅可以增强土壤的抗剪强度，还有助于防止水土流失和稳定边坡[1]。相比于传统的护坡技术，植被混凝土生态护坡技术可以达到绿化环境和改善景观的效果。因此，应用植被混凝土生态护坡技术是未来水库灌区边坡防护的重要发展方向。

1.植被混凝土生态护坡概述

1.1 植被混凝土生态护坡简介

植被混凝土生态护坡技术是按一定配比将混合料、水泥以及保水剂等加入到多孔混凝土中，在这一过程中使有机材料能够与无机材料达到充分混匀的效果，以此为植被提供生长所需要的水分和养分，通过植被良好的生长态势加强边坡的生态防护，并提高边坡的稳定性能[2]。在水库灌区边坡中应用植被混凝土生态护坡技术，应该深入结合水库灌区边坡分布特点，合理采取多品种植被交叉种植的方法，并适当提高植被种植密度，在最大程度上发挥植被混凝土生态护坡技术的利用价值[3]。

1.2 植被混凝土生态护坡优势

1.2.1 生态效益

植被混凝土生态护坡技术不但能有效治理边坡土表裸露、水土流失等问题，还能打造边坡景观效应，改善边坡生态环境。边坡依靠覆盖层可在短时间内提高自身抗冲、抗蚀性能，避免边坡坡面土壤滑落[4]。相比于传统护坡技术，可显著增加边坡绿化面积，提高边坡吸收灰尘与二氧化碳能力。经初步估算，在1平方千米的水库灌区边坡内采用植被混凝土生态护坡技术，边坡可抵抗100毫米/小时的暴雨冲刷，年水土保持率不低于99%，年吸收灰尘可达500吨左右，年吸收二氧化碳可达1000吨左右[5]。在水库灌区边坡应用植被混凝土生态护坡技术，还可显著降低坡面温度，相较于传统护坡技术，坡面温度降低程度可达5℃[6]。同时，还可大幅减弱边坡附近噪音，监测发现，与传统护坡相比可使噪声降低610dB。

1.2.2 经济效益

植被混凝土生态护坡技术在水库灌区边坡防护中可解决边坡缺乏绿化景观效果和生态失衡等问题，起到涵水固土的作用，能够大量减少水库灌区边坡的维护费用、治理费用，确保水库灌区边坡在完建期与正常蓄水期的安全性和经济性。植被混凝土生态护坡技术在水库灌区边坡改造中工程造价明显低于浆砌片石护面墙等护坡技术的造价成本，在水库灌区边坡生态治理方面具有显著的经济效益。

2.水库灌区边坡植被混凝土生态护坡技术要点

2.1 选用优质的土壤

土壤是植被混凝土生态护坡技术应用的重要根基，不仅是植生基层的主要成分之一，还能够提供植被生长所需的水分和养分，为植被良好的生长态势提供保障。因此需要选择优质的土壤，以保证所选土壤能够符合水库灌区边坡生态防护的需求。尽量选择富含养分、水分以及大气条件的砂壤土，含水量尽量在20%左右，砂粒含量不超过5%，并且砂壤土中砂粒大小最好在7毫米左右，以防止因为砂粒过大而造成砂壤土中间隙较大，导致植被在植生基层上的附着性降低[7]，对其良好的生长态势造成影响，在实际施工时，应尽可能做到均匀铺设砂壤土，并使其厚度保持在9厘米到13厘米左右。

2.2 合理控制水泥掺量

植被混凝土的抗冲刷性与强度会随着水泥掺入量的增加而得到提高，同时植被良好的生长态势也会受到水泥掺入量的影响，且不同植被对水泥掺入量的适应性存在差异。通过对不同种类的边坡防护植被的水泥适应性进行研究，植被在种子萌发与幼苗生长期间受水泥掺入的影响存在较为明显的生长缓慢现象，且水泥掺入量不低于8%时生长缓慢现象更为明显。但植被的光合作用、呼吸作用以及蒸腾作用的强度会随水泥掺量的增加而逐渐降低，在对护坡效果和植被生长进行综合考虑后，明确应将水泥掺量控制在8%。

2.3 添加鲜嫩的有机质

在应用植被混凝土生态防护技术时，要在植被混凝土基层中添加鲜嫩的有机质来为植被生长提供养分。比如稻壳、麦穗等粉碎物中富含鲜嫩有机质，就能够作为植被混凝土基层的成分，为植被生长提供养分。不过在植被混凝土生态护坡技术实际应用过程中，为了保证这些粉碎物中的有机质能够充分发挥作用，使水库灌区边坡的防护效果更为理想，需要提前对这些有机质进行充分发酵[8]。当然，如果缺乏富含鲜嫩有机质的粉碎物，也可以根据水库灌区边坡实际情况，选用适量的草炭木等来充当植被混凝土基层的成分。

2.4 种植适宜的植被

植被良好的生长态势与其生存环境有着密不可分的关系，所以在选择植被时，应该结合水库灌区边坡的实际环境状况对喷播植被进行合理选择，比如水库灌区边坡及其周边区域的气候特征、植物生长特征、土壤水分含量等等。不仅要保证喷播植被的根系发达、抗逆性强、能够达到一定的出苗率，还要尽可能选择当地植被，避免后期造成生态灾难[9]。在植被实际种植过程中，为了使植被的出苗率得到提高，对水库灌区边坡起到更好的防护作用，也能够采用冷暖植被交叉种植的措施。

2.5 适当适量施肥并添加保水剂

对植被进行适当适量的施肥，不仅能够保证植被良好的生长态势，还能提高植被的出苗率，保水剂能够确保植被在生长过程中获得充足的水分。因此在采用植被混凝土生态护坡技术对水库灌区边坡进行防护的过程中，应对植被进行适当适量的施肥并添加保水剂，从而为植被的生长提供保障。在实际施肥时，为保证植被能够获得充足的养分与肥力，可以按照2:1的比例将有机肥料与复合肥料充分混匀后，再对植被进行施肥。

3.水库灌区边坡植被混凝土生态护坡施工工序

3.1 开挖排水沟

在整治水库灌区边坡之前，需要根据施工要求与规划布局率先开挖排水沟。在整治水库灌区边坡的过程中，根据施工要求与规划布局可以每间隔8米10米的高度设置一级马道，且马道宽度不应小于2米。马道上设排水沟，为最大程度缓解水库灌区边坡受雨水冲刷程度，需要同时完成对马道的施工和排水沟的开挖。

3.2 整治边坡

将水库灌区边坡上妨碍施工的杂草、浮土等障碍物进行彻底清扫，并对边坡上的特殊地段进行整治。比如对边坡坡面进行修理与整治，将枯枝散叶、浮石、野草、浮土等进行清扫；还需要对植被结合处进行清理，即植被混凝土生态护坡施工工程和原始坡面之间的过渡部分，以将植物地下根茎铲除为标准，对水库灌区原始边坡上的植被进行清理，同时要求清理宽度不小于1米。对于水库灌区边坡上存在凸出部分的地段，可以通过电锤对凸出部分与原始坡面连接处进行钻孔操作，直至凸出部分松动后，再依靠人力用铁锤将凸出部分击落。而水库灌区边坡上存在凹陷部分的地段，需要进行填平操作，可以通过电锤在凹陷部分击出深度不小于2厘米的麻面，之后利用高压水枪进行喷水冲洗，再使用抗压强度等级为M7.5的砂浆将其填补平整。

3.3 安装锚钉并铺设铁丝网

沿垂直于边坡的方向使用电锤在边坡上打孔之后钻入锚钉。其中锚钉使用直径为16毫米的螺纹钢筋，锚固长度在45厘米左右，相邻铆钉间距在1米左右，打孔深度不小于20厘米，并保持锚杆外部露出10厘米。锚钉与水库灌区边坡间的夹角保持在98度左右。若水库灌区部分边坡存在受岩石风化破坏的现象，可以根据现场实际状况加长锚钉，以保持边坡稳定。

将型号为18#的镀锌勾花铁丝网铺设于排水沟底部，其中网目为6厘米×6厘米。将镀锌勾花铁丝网与先前铺设的铁丝网进行捆绑，并沿水库灌区边坡进行铺设，再利用锚钉固定铁丝网，通过镀锌丝将二者进行连接，并在水库灌区边坡与镀锌勾花铁丝网之间铺设钢筋保护层垫块，使钢筋保护层垫块的厚度保持在植被混凝土基材厚度的，同时要求铺设的铁丝网在植被混凝土基材基层内，搭接宽度为15厘米。为了保证铺设的铁丝网与水库灌区边坡之间的连接具备一定的稳定性，后期验收时需要仔细检查锚钉与铁丝网之间的连接是否足够牢固。

3.4 配制植被混凝土基材

植被混凝土基材由砂壤土、水泥、有机质、植被、有机肥以及保水剂等充分混匀后组成。砂壤土可以利用水库灌区边坡上的原始地表土壤经过简单的加工处理提取得到；水泥主要充当粘结剂，一般选用型号为P.O.32.5的硅酸盐水泥，也可以结合水库灌区边坡实际情况选择其他合适的水泥，一般情况下水泥用量应保持在种植土用量的10%以内。对于植被混凝土基材的配制分为基材基层和基材表层两类，两类植被混凝土基材的配置分别对应不同的配合比，见表1。

表1 植被混凝土基材配合比表

按相应配合比添加材料，将其放入搅拌机内进行充分搅拌。

3.5 喷播植被混凝土

根据植被混凝土基材配合比，通过搅拌机对各种原材料进行充分混匀后，对植被混凝土进行喷播施工。可将植被混凝土分为两类，分别是基层和表层，厚度分别为7.5厘米左右和1.5厘米左右。在基层喷播施工时，不需要在混合料中添加植被种子，表层喷射施工时，则需要按照一定比例在混合料中添加植被种子[10]。应沿垂直于边坡方向进行喷播，对于不容易喷播到的地方还应重点进行喷播，严禁出现仰喷、漏喷的现象，并且要确保整体喷播的均匀性。

3.6 强制性养护与管理

强制性养护即在喷播结束后的头两个月内对植被进行日常浇水工作。需要在喷播结束后的两天内，在基材表面覆盖无纺布，这样不仅可以起到保墒、控温的作用，加快植被种子出芽速度，而且还可以防止植被种子出现被风吹走和被飞禽啄食等特殊情况，提高植物种子出芽率和存活率。也可以安装喷灌系统，每天对植被种子进行均匀灌溉。在强制性养护期内，还要注意观察植被种子的出芽均匀度和出芽率，需要对出芽不齐和未出芽的边坡局部地段进行补种。