生态混凝土在山区河道治理中的应用

王术礼

近年，我国进行了大规模中小河流治理工程，其中有不少为山区河道，山区河道一般集雨面积不大，暴雨集中，汇流历时短，水位暴涨暴落，流量洪枯变化大，河道坡降陡，水流流速快，河水冲刷力大。传统防护型式，如混凝土、浆砌石等虽然能够满足防冲要求，但是由于它的不透水性，刚性护砌工程面上寸草不生，恶化了水生态环境，与现代生态防护理念不相符。格宾石笼、生态袋等现代生态防护型式，虽然生态效果良好，但有时其抗冲能力不能满足要求。生态混凝土防护既能抗冲，又具有良好的生态效果，满足了山区河道的防护要求。

1. 生态混凝土介绍

1.1 生态混凝土简介

生态混凝土，是利用高强度黏结剂把较大粒径的骨料稳固成型，是一种有着连续孔隙的多孔混凝土，水、土与空气能够很容易进入孔隙内，利用骨料间孔隙存储能使植物生长的基质，通过播种或其它手段使得多种植物在较坚固骨料混凝土中的基质层生长，进而完成生态环境的植被恢复。植被形成后，植物的根、茎、叶可防止雨水对坡面的冲蚀，植物根系深嵌入坡体，在坡体内部形成立体防护结构，从而达到既保护坡面又恢复生态的目的。它是一种能减少环境负荷，提高与生态环境的相协调性，并能为环保做出贡献的混凝土。

1.2生态混凝土技术特点

一是强度发展快，几小时内即可达到5MPa，抗压、抗弯强度大。

二是具有大量连通的孔隙，空隙率高，可达25%～30%，孔隙分布均匀，孔径可控性好。

三是施工简便，凝固时间快，适宜现场浇筑，自然养护。

四是配合植生材料，可在短期内实现岸坡绿化效果。

五是透水、透气性好，植物根系可穿透防护层至土壤深处，进一步稳固岸坡。

六是抗冻融性好，可在寒冷地区应用。

七是耐化学腐蚀性良好，可改善水生态环境，净化水质。

1.3 生态混凝土技术优势

格宾网石笼生态效果好，一般用在水流速度不太大，河道中没有大滚石的河段，但对石料缺乏的地区应用较少；铰接连锁砖采用线缆连成一体，抗冲流速大，是一种柔性生态护坡，但是其投资很大；普通混凝土抗冲流速大，但是防护面寸草不生，破坏了生态环境；生态混凝土护坡具有抗冲能力好、具生态效果好双重优点，且投资不是太大，能够满足山区河道防护要求，是山区河道高流速条件下岸坡防护的优良材料。不同防护型式比较见表1。

2. 山区河道防护应用

2.1 工程概况

十里沙河发源于怀安、宣化两县交界的化皮岭，为洋河支流，南北向贯穿怀安东部山区，河道全长29.5km，流域面积98.5km2，多年平均径流量为492.5万 m3，整段河道比降 6.7‰～55.67‰，行洪特点是河陡流急，破坏力大。

治理段河道位于十里河大桥上游，左岸为中瑞中小企业国际合作园，右岸为张家口南山产业集聚区，治理后河道为梯形断面，两岸坡比为1:3，河道纵坡为6.69‰～38.23‰，平均水流速度为4～5m/s，河道局部流速达到 6～7m/s。

2.2 地质概况

根据地质勘查报告，工程区分布的主要地层岩性为中元古界长城系高于庄组上段(Chg2)白云岩，第四系上更新统马兰组（Q3m）含黄土砾石层及黄土状壤土、黄土状砂壤土，第四系全新统冲洪积（Q4pal）砂壤土、卵砾石。地下水位埋深大于100m，对工程没有影响。

2.3 护岸型式比较

表1 不同防护型式比较表

治理段河道两侧均为产业园区，与产业园区规划相适应，后期该河段需进行生态景观治理，打造优美的河道生态景观带，形成一河两岸的产业化布局，因此，该河段治理不宜采用传统硬性防护，如浆砌石、普通混凝土防护等非生态材料。

治理段河道为山区河道，坡陡流急，局部流速达到 6～7m/s，冲刷力强，根据表1分析，可采用生态混凝土或铰接连锁砖方案。铰接连锁砖抗冲性能好，属于柔性护坡，适应地形能力强，且施工速度快，但是其投资大。

生态混凝土强度大，抗冲性能好，满足河道局部高流速冲刷，能保持完整的水生态沟通系统，具有良好的生态和环境亲和性能，投资适中，现浇施工，技术简单，施工速度快，满足工程设计需要，本工程采用生态混凝土防护。

2.4 岸坡防护设计

岸坡基础处理：先对岸坡进行整治，对原状土（回填土）进行压实，粘性土时，压实度≥0.93；非粘性土时，相对密实度≥0.60。压实后削坡至设计1:3坡比。

防护层结构：根据工程设计，防护层自下向上依次为：原状土（回填土），反滤土工布，生态混凝土。坡脚处为浆砌石护脚，埋深为冲刷深度+0.5m。

反滤土工布：为避免水流淘刷生态混凝土下土体，在生态混凝土和土体之间铺设反滤土工布，规格为400g/m2。土工布其它指标应满足规范《土工合成材料 机织非织造复合土工布》（GBT 18887-2002）的要求。

生态混凝土层：先浇筑好素混凝土框格，纵横间距为3m，框格内铺设生态混凝土厚为200mm。

素混凝土框格分缝：混凝土分缝包括施工缝、伸缩缝、沉降缝等，本工程主要设置伸缩缝、施工缝，伸缩缝和施工缝建议布置在一起，纵横间距不大于10m，缝宽20mm，缝内填充闭孔塑料板。

3. 结论

生态混凝土护坡进行人工植生后，植物根系穿过混凝土，深入土层，使护坡和土体连成一体，加强了护坡的稳定性，植物的生长增强了护坡的抗冲刷性，根据相关研究，生态混凝土护坡技术，为植物生长提供了良好的条件，可有效地促进植物的生长，植生3～6个月后，植被覆盖度可达到95%以上。

生态混凝土护坡即克服了传统护坡生态效果的不足，又满足了山区河道高流速强冲刷的要求，在满足岸坡防护安全的同时，打造了河道生态景观，为山区河道治理提供了理想防护材料。