现浇城镇河道护岸生态混凝土现状及发展趋势

杨海兵 李新龙

(1.江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京 210007;2.江苏省高淳县国土资源局，江苏高淳 211300)

0 引言

生态混凝土是既能减少给地球环境造成负荷，又能与自然生态系统和谐共生、为人类构建更好更舒适环境的混凝土材料，其有以下基本特点:

1)具有一定的耐久性和强度，能满足结构物的使用功能和力学性能以及使用年限的要求;

2)具有与自然环境的协调性;

3)具有良好的使用功能，能为人类构造舒适、温和和便捷的生活环境。

从20世纪90年代开始，日本秩父小野田和前田制管共同进行了混凝土和绿色植物相结合的目标研究，其成果已在住宅区、道路、边坡等工程上进行了工程实施。日本研制成功的生态混凝土具有连续的空隙，在生态混凝土块体的空隙部分，使用特殊工艺技术填充无机培养土、种子和肥料等混合生长基料，施工后种子即在混凝土的空隙中发芽和生长。国内对生态混凝土的研究起步较晚，但生态混凝土的开发和应用越来越受到重视，已开发出能用于城市休闲绿地、住宅小区、停车场、边坡等。

1 城镇河道作用

城镇河道是指发源于城区或流经城镇区域的河流或河流段，也包括一些历史上虽属人工开挖，但经多年演化已具有自然河流特点的运河、渠系、航道等，不包括长江、黄河这样的大江大河。城镇河道是城镇物质循环和能量流动的一个重要通途，它们常被看作是城镇的动脉和静脉，是影响城镇风格和美化城镇环境的重要因素。城镇河道具有提供绿地、供应水源、保护环境、保护资源、休闲娱乐、文化教育、交通运输等作用，在城镇生态建设、拓展城镇发展空间方面显示出不可替代的意义。

随着社会经济的发展和城镇建设步伐的加快，人类对城镇河道进行了多目标、大规模、全方位、高频次的干预，破坏了城镇河道生态系统的健康，具体表现在与我们生活、生产息息相关的城镇河道水质恶化、功能退化。在河道生态系统中，处于水生生态系统与陆生生态系统交界处的岸坡生态系统带构成了具有边缘效应的生态交错带，它最集中地反映了人类的改造活动和人类—河流之间的能量、物质和信息的冲突与交换。

在城镇河道发育的地区，往往是经济发达的地区。在经济发展的同时，岸坡生态系统带破坏十分严重，表现在滑坡、塌岸、河水污染等现象十分常见，严重影响了周边人民的生产生活。这与党的十八大提出的“努力建设美丽中国、坚持节约资源和保护环境的基本国策、着力推进绿色发展、为人民创造良好生产生活环境”总要求相矛盾。

2 城镇河道护岸技术

目前，一方面人类与城镇河道间的相互作用更为强烈;另一方面，城镇的社会经济系统和居民日常生活更加依赖于城镇河道所提供的各种服务功能。城镇河道护岸植物少、水中生物少、水量小、河道普遍较浅、流速慢、枯水季节甚至断流，上述水力特征决定了城镇河道环境容量小、生态系统“脆弱”的特点。

为了保证城镇河道的原有功能，首先要保证河道岸坡的稳定。从目前国内外的城镇河道护岸技术来看，主要有四类:

1)混凝土类材料护岸技术。材料虽然具有强度高、耐久性好等诸多优点，但混凝土表面质地脆弱，抗土壤协调应变能力差，表面粗糙且呈强碱性，触觉效果差，加上混凝土颜色灰暗，视觉效果缺乏生机，给人以精、硬、冷、暗的感觉，最致命的是绿色植物无法在混凝土上生长发育。

2)预先浇制常规多边形混凝土块，在多边形内部放置土，然后在土上植草，该方法的缺点是碱性环境的混凝土会导致周边土壤也呈碱性环境，结果草的生命时间短。

3)预先浇制生态混凝土，然后用人工灌浆的方法向生态混凝土空隙内灌注含草籽、肥料的浆液，草籽在空隙内生长发育，然后穿过生态混凝土中的空隙扎根在被护河道岸坡的土壤层中。该方法的缺点是灌浆工艺复杂，灌浆质量得不到保证，而且生态混凝土易被注浆压力破坏，影响了大规模的推广应用。

4)现浇生态混凝土铺在被护岸坡上，然后在上面铺一层含草籽、肥料的土壤层，草籽在生态混凝土上面的土壤层生长发育，然后穿过生态混凝土中的空隙扎根在被护河道岸坡的土壤层中。该方法的缺点是由于土内摩擦角通常为35°，在草籽完全生长发育前，土壤层易受雨水冲刷，导致被护岸坡的坡度不能大于40°，影响了推广应用。

从上述介绍可以看出，现浇生态混凝土具有既能保证岸坡稳定，又能保证坡面生态效果的城镇河道护岸技术，将工程防护与植被防护有机地结合起来，形成稳固而又有生态景观效应的防护结构体系。但目前现浇城镇河道护岸生态混凝土有三个方面的不足，而影响了它的大规模推广应用:

1)护岸成本高，是普通混凝土价格的几倍。

2)只能保护坡度小于40°的岸坡。

3)植物只能在最高水位线以上的区域生长发育，导致水位变化区经常光秃秃，影响了被护岸坡的整体美观。

3 现浇城镇河道护岸生态混凝土发展趋势

目前，城镇河道护岸工程设计的趋势是设计出更合理的工程结构，使得岸坡面上基本看不到工程结构，全部显现植被和优美的景观。实现上述要求的现浇城镇河道护岸生态混凝土关键技术性能指标如下:

1)抗压强度达到15 N/mm2～30 N/mm2，孔隙率在15%～30%之间，透水系数为1.0×10－1cm/s以上，pH值为10左右。

2)耐久性指标符合国家有关规定要求。

3)满足坡度大于40°的要求。

4)找到适合无水区域的植物。

5)找到适合水位变化区域的植物。

6)价格比普通混凝土造价高50%左右。

前面四项性能指标通过文献查阅得知:已经得到了解决，且已经应用于一些工程中。指标5)在技术上也是可行的，因为湿地是水陆变化的区域，湿地的植物种类丰富，完全可通过在湿地植物中筛选出能在水位变化区域生长的植物。指标5)是目前生态混凝土得不到推广的关键因素。

生态混凝土由日本开始进行研究并取得了成功，但日本对生态混凝土的配方特别是配方中的添加剂守口如瓶。国内高性能生态混凝土的添加剂都不得不从日本进口，其占生态混凝土成本的50%以上，导致生态混凝土价格是普通混凝土价格的几倍。为了解决此问题，可通过室内试验，筛选出满足1)，2)和3)性能指标、价格只比普通混凝土造价高50%左右的现浇城镇河道护岸生态混凝土配方。

4 结语

1)城镇河道随处可见，而由城镇河道岸坡引起的灾害也很多，如滑坡、塌岸等事件，严重影响了岸坡周围建筑物的稳定和百姓的生产和生活。再加上，城镇河道发育的地方，往往是经济发达的地区，为了保证经济的可持续性发展，必然对城镇河道进行整治。经济发达地区交通运输压力大，而水运具有价格低、运输量大的优点，因此，在国内水网发育地区，航道、运河等整治、生态护岸工程会越来越多。2)目前对于河道护岸，普通做法是在岸坡上挂网喷浆等混凝土类材料护岸技术，这种护岸技术方法的成本虽然比生态混凝土护岸的成本稍低一些，但达不到美化环境的要求。3)现浇城镇河道护岸生态混凝土的发展趋势是:在保留传统生态混凝土护岸美化功能的同时，能在水位变化区、坡度大于40°的岸坡上使用，且价格只比普通混凝土造价高50%左右。这样，生态混凝土能在城镇河道护岸工程中大规模地推广使用，同时，也能向矿山、公路边坡、海岛生态复原等领域进军。4)未来的生态混凝土不仅具有传统混凝土的护岸、护坡功能，可以减轻水流对岸坡、边坡的冲刷，而且具有自然净化水质(生态清淤)、自然排水(透水护坡)、实现植物生长(植生)、降噪消音等性能，从而达到改善城镇河道水质、美化岸坡景观，达到社会效益、生态效益、经济效益三者的统一。

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