高速公路边坡绿化技术中生态混凝土的应用

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　　摘要：随着不断探索边坡项目的设计，开发了各种对边坡有效防护的技术，并改善工程的环境。可以凸显自然环境美的植物防护边坡技术，能收获良好的绿化效果，但难以达到传统防护结构的强度、承受力等要求。而生态混凝土不仅强度高，且有效防护边坡，提升了边坡的稳定性，延长了防护的时间，凭借较大孔隙率保证植物生长，在一定程度上改善了环境。
　　关键词：高速公路;边坡绿化技术;生态混凝土
　　传统治理边坡方案通常采取刚性防护方法，不仅影响景观的效果，还增加了后期维修的成本。为促进高速公路转型升级，在边坡绿化设计中融入适合本地气候的生态混凝土工艺，保证边坡稳定的同时，尽可能恢复自然生态系统。
　　1 生态混凝土的组成结构
　　生态混凝土特点是高强度，良好的稳定性，拥有20%～30%的孔隙率，并在表面附着一层栽培介质和填充孔隙的材料，可以填人花草种子，并为其创造生长所需的水分与营养，令其快速生根和发芽。生态混凝土孔隙为植物根系提供了必要的环境，使植物扎根于底部土壤。生态混凝土下产生连片的草根，形成天然滤网，发挥了防护的作用，同时混凝土凭借多孔结构对坡体有效保护。实际结构如下：①植被层：包括有关的植物、植被草皮与适合的树木，进一步提升景观结构的绿化水平。②表层或孔隙土：在生态混凝土表面铺设或以泥浆形式注入到生态混凝土中，为植物创造发芽的空间并控制混凝土蒸发水分，为植被发芽提供充足的养分，可选择养分丰富的土壤覆盖或注入泥浆。混凝土结构成分主要是生态透水混凝土，由粗骨料、水泥添加剂混合配置产生，透水混凝土成型后加人生态添加剂，从而降低混凝土的碱性，使混凝土表面产生致密的有机膜，提升混凝土的强度。注浆液可结合各地区情况合理配置，主要成分是保水材料、肥料等。
　　2 生态混凝土应用的优势和劣势
　　2.1 优势
　　植物的根系在生长过程中需要养分、水分以及土壤深度的共同作用，这样才能保障植物的根系发达。植物的根系直接决定了植物枝叶的繁茂情况。一般情况下，在公路护坡当中，坡面上无法添加土壤，因此在坡面当中大多数种植的是草本植物和藤本植物。而通过生态混凝土的利用，可以在护坡面当中填充客土，等到土体完全夯实之后，使用强度和孔隙数量达到相关标准的生态混凝土进行覆盖处理，从而为植被的生长营造一个良好的环境，植物的选择范围也会随之提升。此外，通过生态混凝土的使用，不仅能够提升固土和护坡的效果，同时生态混凝土的多孔隙还能够使雨水快速渗透到土壤当中，在强降水天气当中，土壤当中的多余水分会从生态混凝土层孔隙当中流出，使植物的生长状态达到最佳。
　　2.2 劣势
　　生态混凝土是一种新型的材料，目前尚未完全投人使用，在施工过程中缺少与之相契合的施工设备，因此大規模的施工工作开展存在着一定的难度。此外，利用生态混凝土，有很多植物品种都可以作为护坡绿化的原材料。护坡地段的不同直接影响着植被的种植状况，如何对所种植的植物进行最合理的搭配，目前的研究还未取得突破性的进展。虽然生态混凝土的性能比较卓越，但在实际应用的过程中同样存在着一定的局限性。例如要对生态混凝土的浇捣进行控制，确保生态混凝土当中孔隙的畅通性。如果施工面积较大，需要在施工现场设置网格式的混凝土框架梁，这些操作都具有一定的难度，以目前的技术水平很难大规模推广。此外，生态混凝土的表面非常粗糙，在使用过程中美观性有所欠缺。
　　3 生态混凝土配合比设计
　　3.1 设计原则
　　3.1.1 提升碱性中和水准。一般来说，植物需要通过专用的递减胶凝材料与边坡进行连接，由于植物适合在pH值6.0～8.0间生长，因此植生基材具有中和碱性功能。
　　3.1.2 抗冲刷性。由于草坪植被难以生长，对固结土壤和抗冲刷作用产生了非常显著的影响，其中植生基材重点凸显了附着力和抗冲刷的性质。
　　3.1.3 吸水和保水能力。受到外部条件的制约，高速公路的边坡水分流失非常严重，因此植生基材必须科学使用降水，从根源上提升其吸水和保水能力，使植物在发芽的过程中能够得到充足的水分供应，优化植物的抗旱能力。
　　3.1.4 加强肥力。植生基材可以依照实际状况为植物供应一定的肥力，显著提升有机质的保肥和土壤的抗冲击能力。
　　3.2 配合比具体设计方案
　　植生基材在不同项目中产生的效果也不相同。经不断试验，生态混凝土利用的植生基材需因地制宜实行配比，即结合不同的工程项目特点，选择与本地地形、降雨等相适应的配比，使植生基材的作用最大限度地发挥出来，这样可以达到最佳的护坡绿化效果。鉴于这种情况，植生基材的配合比需要进行针对性的设计。
　　在一些气温湿润的地区，基材的性能首要是抗雨水冲刷，避免雨水冲洗未成型的植物;二要保证植生基材的混合物能够生成一种团状结构，这种团状结构可以调整土壤的肥力状况，注意土壤不能产生较高的含砂量，同时要经过干燥和粉碎处理，以满足喷锚机的相关处理要求;三要保证植物的长期养分供应，保证形成坡面之前不会发生耗尽养分的现象，因此，除了加入有机肥料，还要根据一定比例加入秸秆和酒糟等。
　　4 喷射生态混凝土设计方法
　　4.1 设计调查
　　4.1.1 收集资料。调查工地周围的气象资料，包括降水量、干旱持续时间、降水分布以及海拔高度等。
　　4.1.2 仔细勘查周边环境。重点检查高速公路边坡的形状、坡度以及岩石性质等。并在边坡工点周围全面调查，检查是否出现滑坡、崩塌和冲刷等严重的问题。查看工点边坡的形状、坡度、倾向、节理发育水平等。
　　4.1.3 调查附近植物。掌握工点边坡附近的植物类型，包括灌木、花草等，结合分布植物特点，为选择坡面植物群落提供参考。
　　4.2 坡面处理方法
　　在设计使用生态混凝土时，应保证坡面的稳定性，加固处理缺乏稳定的坡面，之后开展具体施工。待坡面状态趋于稳定之后，现场工作人员需要在挂网结束之后立即进行喷射处理。在处理过程中需要注意的是，凝石会对坡面产生一定的粘连性，在这种情况下，可以直接越过坡面处理，并立即开展喷射工作。如果在处理过程中发现坡面当中存在突出的岩石，需要在第一时间对这些岩石进行处理。如果坡面的超挖非常严重，需要立即进行回填。 　　4.3 挂网设计
　　科学使用镀锌活络铁丝网片，在顶面应用生态混凝土由上至下铺设网片，并保证拉紧。上下搭接网片保持5cm距离。网片左右间无需进行搭接处理，但全部网片与锚钉接触的位置都要利用镀锌铁丝牢固绑扎。在铺面和网片之间保持6～7cm的垂直距离，使用垫块有效支撑坡面和网片。保持1.0m×1.0m间距布置锚杆，根据坡面状况明确其长度，锚杆通常要外露9～10cm，使锚杆略微上倾，与坡面保持一定夹角即95°～100°，针对严重风化的坡顶部与个别岩体，应结合实际情况对锚杆适度延长。
　　4.4 喷层厚度设计
　　一般情况下，设计岩石边坡喷射层厚度为100cm，结合边坡岩石条件、年均降水量等整体考虑。植生基材的喷射厚度与植物的生长发育状况有着明显的关联性。如果喷射厚度不足，会影响水分的维持。若喷射厚度过大，会在一定程度上增加工程的建设成本。因此，要根据实际情况，全面而细致地控制喷射厚度。
　　4.4.1 边坡岩土条件。裂隙状况和风化水平对植物根系的生长情况有着直接的影响。鉴于硬质延边坡的裂隙相对较少，因此，必须具备充足的喷射厚度才能保证根系健康生长。对于软质延边坡，由于裂隙很多，可以减少喷射厚度。
　　4.4.2 年均降水量。植物生長不能离开水分，缺少水分容易导致植物枯死，尤其是喷射生态混凝土产生的粗放型管理的植物群落。降水量多少对植物的分布与发育密切相关，在降水量不足的地区用喷射生态混凝土护坡技术，需借助增加基材厚度供应水分。
　　4.4.3 边坡坡度。陡峭的坡面，植物很难较好生长发育，在生长层瘠薄、干旱等环境中影响更加明显。当坡面存在较大坡度时，容易流失水分并无法在生长层内长时间贮存。因此，边坡坡度的大小直接反映喷射厚度。随着坡度增大，相应增加了喷射厚度，从而优化水分条件。
　　5 结语
　　21世纪人类面临的最严峻问题就是环境问题，在人们对大自然开发的过程中，也对生存环境造成严重的破坏。特别是在公路、铁路、水利、电力等工程建设中，需要对岩质边坡进行开挖，必须基于生态角度防护岩质边坡，整体思考工程结合植被的措施，科学利用生态防护技术，使生态工程不仅达到护坡固坡、防止冲刷的要求，还可以有机联系附近的生态景观。
　　（收稿：2019-08-08）
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