装配式植草混凝土护岸技术在中小河流岸坡工程中的应用分析

陈健勇

（中山市中珠排洪渠工程管理中心，广东 中山 528463）

0 引言

部分中小河流治理仅侧重于防洪，缺乏对两岸生态环境的防护，采取粗放的方式进行护岸施工，导致生态环境受损严重。因此，如何在传统河流护岸工程的基础上进行技术升级，有效保护生态环境则显得尤为重要。其中装配式植草混凝土护岸技术颇具代表性，此项技术兼具质量可靠、施工便捷、生态环境防护效果好等多重优势，在河岸护岸工程中的应用前景较佳。本文将结合实际案例工程，对装配式植草混凝土护岸技术进行分析探讨，以促进该项技术更加广泛深入的应用。

1 工程概况

某中小规模河流生态护岸工程，护坡厚度为0.1m，采用生态混凝土护坡和无纺土工布护坡两种方式，护坡面积分别为40213m2、40213m2。为满足安全、质量可靠、生态保护等方面的要求，采用的是整体箱式装配护岸，其中每段长度均取12.04m，分4 个标准节段有序施工。整体箱式装配护岸的单箱体尺寸为3.0m（长）×2.5m（宽）×3.5m（高），重量12.45t。

2 植草混凝土的制备及性能检测

植草混凝土以水泥、砂石、粗细集料、矿物质掺合料、水、外加剂等为原材料，按特定的比例拌和后制备而成，混合料的防洪抗冲性能稳定，且提供充足的养分以满足植物的生长需要[1]。

2.1 植草混凝土的制备方式

植草混凝土的制备，首先准备合适规格的模具，按比例掺入原材料，经搅拌后制作试块，做30d 的标准养护；养护期满后，测定试块的孔隙率、pH 值，检验抗压、抗冲刷及抗折等多项性能，综合多项检测结果，客观评价试块的质量，据此对植草混凝土在工程中的可行性做出判断，若无误则进行批量化制备，用于护岸施工[2-3]。在该工程中，试块尺寸为100mm×100mm×300mm、120mm×120mm×120mm，抗压、抗冲刷及抗折性能测试采用万能液压机进行。

2.2 植草混凝土性能检测

透水性是评价植草混凝土质量的重要项目，具体根据孔隙率进行评定，此项指标包含有效孔隙率和全孔隙率两项，需分别检测。按前述提及的方法制备120mm×120mm×120mm（体积记为V0）的试块后，进行有效孔隙率的测定；随后，向量筒内加适量水并读取刻度值，将此时水的体积记为V1；向加入水的量筒内放置试块，再次读取刻度，确定含有试块的体积，记为V2。经前述流程的操作后，按照如下方法计算有效孔隙率（N1）：

以称量法检测试块的全孔隙率，基本方法是：准备烘箱，向其中放置试块并在60℃的恒温环境中做持续24h 的烘烤处理；达到烘烤时间要求后，自然冷却至室温，取出试块，测定质量M，随后按下式计算，得到试块的全孔隙率（N2）：

式中：V0——试块标准体积，cm2；

ρt——试块的理论密度；

M——试块的干重，g。

植草混凝土的pH 值用碱性释放法测定，具体操作方法为：制备试块，将其置于水桶中，加水至水面恰好没过试块表面；在该水位状态下进行24h 的浸泡处理；经过浸泡后，用pH测量仪检测溶液的pH值。

3 装配式植草混凝土护岸技术及应用效果分析

3.1 装配式植草混凝土制备

3.1.1 材料选取

水泥、粗细骨料、矿物掺合料、水是装配式植草混凝土的主要原材料，同时掺入适量化学添加剂，用于改善混合料的性能[4]。

水泥：密度为3.09g/cm3的普通硅酸盐水泥，28d抗压强度49.9MPa，初凝时间、终凝时间分别为195min、235min。考虑到过量使用水泥易引起强烈碱反应的情况，在植草混凝土拌和时用适量的硅粉代替硅酸盐水泥。

粗骨料：连续级配碎石骨料，粒径约为15mm，最大不超过30mm，含沙量不大于0.8%，堆积密度1500kg/m3。

细骨料：以砂为宜，含泥量约为2.8%，堆积密度1525kg/m3。

外加剂：出于改善混合料性能的目的而掺入外加剂，本次试验采用以碳酸钙为主要成分的SR-4 添加剂，通过此类材料的应用，有利于降低pH 值，以便两岸植物的生长。

3.1.2 配合比设计

在以往的装配式植草混凝土配合比设计中，通常按照“水泥220kg/m3、碎石1480kg/m3、砂200kg/m3、水100L/m3”的比例进行拌制，混合料的液固比取0.25。按该方法拌制的混合料综合性能良好，可满足中小规模河流治理对混合料强度、抗冲刷性能等方面的要求，但骨料的粒径较小，不利于装配式护岸结构的有效成型。结构的边角较为丰富，接触点较少，箱体的强度可能偏低，甚至出现箱体断裂问题。因此，需要在原配合比的基础上加以调整，提升配合比的可行性。调整后的植草混凝土配合比，如表1 所示，按该配合比拌制植草混凝土后，28d的抗压强度达到8.8MPa，孔隙率超过25%，利用此类混合料建设的护岸结构在中小河流护岸工程中具有可行性。

表1 中小河流装配式植草混凝土配合比设计

3.2 装配式植草混凝土预制块结构设计

在确定植草混凝土的配合比后，设计出如图1、图2所示的2种预制块。图1为嵌固式通孔正六边形结构，边长16cm，厚度8cm/10cm，若按照10cm厚度进行预制，在结构中预留7.5cm的四边形通孔，此结构的巧妙之处在于利用通孔种植香根草，提高生态防护水平；而对于8cm的预制块，不预留通孔，通常对8cm、10cm厚度的预制块做拼接处理，两者结合后产生2cm 高差的消浪坎，起到消能减速的作用。图2为嵌固式凹槽六边形结构，边长16cm，厚度8cm/10cm，其中厚度为8cm的预制块预留通孔，厚度为10cm的预制块在中间区域开设凹槽，使用时对两种厚度的预制块做拼接处理。

图1 嵌固式通孔正六边形预制块结构示意图

图2 嵌固式凹槽六边形预制块结构示意图

3.3 装配式植草混凝土护岸效果分析

装配式护岸结构形式的变化所带来的河道流速也存在差异，例如结构表面凹凸不平时，水流的流程增加，存在阻力从而对水的流动产生一定程度的阻碍，水流流速降低；在水位一致的前提下，流速差将随着水流流速的增加而加大，表明高速水流在护岸结构所消耗的能力较之于低速水流更高，预制块的抗冲刷能力减弱；在流速一致的前提下，流速差将由于水位的升高而加大，在较高水位时，护坡结构对水流的消能效果较为明显；若流速和水位均相同，此时嵌固式通孔正六边形流速差较大，能够取得较好的消能效果。

4 装配式植草混凝土护岸技术施工要点

4.1 空箱预制

预制材料采用C60 混凝土，预制时严格控制模板的尺寸、平整度等指标，混凝土浇捣后进行养护，保证预制混凝土的有效成型。预制模板平台采用6mm的船用钢板，保证模板有足够的强度和刚度[5]。在确认模板质量达标后，进行混凝土浇筑，随后用高压蒸汽养护，使混凝土有效成型。

4.2 底板施工

箱体预制期间同步安排底板施工作业，保证底板顶面有足够的平整度以及底板具有稳定性，以利于护岸结构的安装。底板空箱安装部位的顶模和趾坎侧模材料采用大刚度的特制槽钢，原因在于此类材料的平整度较高，可保证建设成型的趾坎具有良好的线形，以实现装配式护岸的高精度施工。

4.3 箱体吊装

吊装设备采用40t 全回转浮吊船，加装3 根定位桩，在专员的指挥下高效吊装。吊装的具体流程如下：

（1）试吊。试吊分空载试吊和载荷试吊。空载试吊：进行3 次起重吊钩的起落，检查在此运动过程中限位器的灵敏度；在此基础上，分别在最小、最大工作幅度状态下进行3 次以上的运动，检验在此运动过程中限位器的精密度；再进行左、右两个方向的回转吊臂操作，评价回转机构的运动状态。经过多项检查后，对吊装设备在空载状态下的工作状态做出客观的判断。载荷试吊：取4 根钢丝绳，将其与箱体四角吊环连接，依次提升、变幅、回转，检验在此吊装期间吊装设备的制动性能，同时判断是否存在吊装松动的异常状况。

（2）正式吊装。经过试吊后，若确认吊装设备无异样，则进行正式吊装：安排专员在现场指挥，保证吊装的安全性以及提高吊装精度[6]；回转吊臂至空箱上方，下放吊钩；连接起吊设备和待吊装的箱体，钢丝绳的水平夹角约为60°；将箱体向上吊起约20cm，检查在此过程中各装置的运行状态，确认无误后继续吊装，待吊装高度超过围堰后，回转吊臂进行转动与调整，要求箱体与安装位置保持垂直；缓慢下放箱体，距底板高程10cm 时暂停，检查箱体的姿态后进行回转角度的调整，待箱体对准安装位置线后，平稳下放箱体；借助千斤顶精细调节箱体落位情况，待箱体安装至3 段时开始封底，而后进行灌浆、回填等后续的工作。

（3）预制构件连接。湿法连接：以现浇混凝土的方法连接预制构件；干法连接：连接装置采用螺栓，或经过焊接后实现构件的稳定连接。在中小河流护岸工程的装配式植草混凝土护岸施工中，通常采用干法连接。

5 结束语

综上所述，装配式植草混凝土护岸技术在中小河流岸坡工程中的应用效果良好。其嵌固式通孔正六边形护岸结构的抗冲刷性能良好，同时结构形式简单，拼装便捷。嵌固式通孔正六边形护岸结构属于装配式植草混凝土护岸工程中应用效果较好的结构型式，在类似工程中可结合实际条件予以应用，但需结合实际条件进行施工技术的优化，从而保证河道护岸的有效性。