混凝土边坡绿化技术

混凝土边坡绿化技术研究摘要：土坡上种草已司空见惯，但要在混凝土边坡上进行绿化却是一个难题.三峡大学利用植被混凝土护坡绿化专利技术,经过多年的试验和研究,成功应用于清江隔河岩电厂高陡混凝土边坡绿化.本文详尽介绍了植被混凝土护坡绿化技术在高陡混凝土边坡绿化的试验结果、施工工艺、植被混凝土配比、混合植物种子的确定以及养护方法。关键词：混凝土边坡植被混凝土边坡绿化护坡1.引言过去进行水利水电建筑物的设计时,只是按功能要求来设计建筑物的大小和形式,没有或很少从工程技术美学、环境艺术和园林景观的角度去综合考虑建筑物的形式和美化措施。因此，形成了许多裸露的、不美观的建筑设施。这些建筑设施直接经受风吹雨打、高温暴晒,使其耐久性遭到侵害.在环境方面,夏季太阳的直接暴晒，形成热岛效应，导致了局部小气候恶化.植被恢复也受到限制。如何通过绿化的手段，改善环境、恢复植被、营造景观，是我们工程技术人员非常关注的课题。2.水电工程混凝土边坡的特点及绿化措施2.1水电工程混凝土边坡的特点水电工程的混凝土边坡通常可分为两类:一类是破碎或不稳定岩石边坡经喷锚支护而形成的混凝土护坡或挡墙;一类是水电工程建筑物的混凝土结构面.这些混凝土边坡具有以下特点:⑴在结构形式和强度上都有严格的设计要求和功能要求;⑵所在位置大都处于重要设施附近,如电厂周围混凝土护坡、船闸两侧混凝土支护面等；⑶没有植物自然生长的条件，而且隔离了原来岩石边坡的地气和水微循环系统。所以，在混凝土边坡上进行绿化时，我们要：⑴不能随意改变或破坏原有结构的强度和形状;⑵不能影响护坡混凝土的寿命;⑶须采取有效人工措施保证绿化成功。2.2水电工程混凝土边坡绿化措施针对混凝土边坡所具有的特点和不利因素。我们采取了以下的专门针对混凝土边坡绿化的技术措施：⑴调整了植被混凝土护坡绿化技术的配方，使之适用于混凝土边坡。选用了耐旱性强、互补性好的混合植绿种子;同时增加了植被混凝土层厚.土质的选择也比岩石边坡绿化要求的高.⑵试验成功了混凝土边坡固网技术（三峡大学专利技术）。由于受到不能改变或破坏原有结构的强度和形状的限制，不能在混凝土表面上随意打孔或开挖，所以加筋铁丝网就无法固定。因此，我们利用特制的等强度胶剂，试验成功了混凝土边坡不打孔不开挖的固网专利技术。⑶由于混凝土边坡大都处于重要设施附近。所以,喷制的植被混凝土层决不允许出现坍塌脱离现象.以免造成堵塞排洪或影响交通等.因此，我们采取了增加锚固数量和防洪措施.⑷建立永久性排灌养护系统。由于混凝土边坡隔离了原来岩石边坡的地气和水微循环系统，只靠自然降雨来满足植物生长的水份要求，显然是不可能的。特别是7、8、9月份连续半月左右不降雨且高温暴晒，不进行养护植物就会发黄枯萎.这个时候就需要启动人工养护系统,适当补充水份.如果希望草坪生长更旺盛,也可以通过养护系统给植物补充液体肥.3.植被混凝土护坡绿化技术及国内外研究状况简介3.1植被混凝土边坡防护绿化技术简介植被混凝土护坡绿化技术(三峡大学专利技术)是采用特定的混凝土配方和种子配方，对岩石(混凝土)边坡进行防护和绿化的新技术。它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥料学、硅酸盐化学、园艺学、环境生态和水土保持学等学科于一体的综合环保技术。植被混凝土是根据边坡地理位置、边坡角度、岩石性质、绿化要求等来确定水泥、土、腐植质、保水剂、长效肥、混凝土添加剂（三峡大学专利技术）及混合植绿种子的组成比例。混合植绿种子是采用冷季型草种和暖季型草种，根据生物生长特性混合优选而成，植被能四季常青、多年生长、自然繁殖。护坡绿化技术核心中最关键的技术是混凝土绿化添加剂，混凝土绿化添加剂的应用不仅可以增加植被混凝土中的水泥用量，增强护坡强度和抗冲刷能力，而且使植被混凝土层不产生龟裂，又可以改变植被混凝土化学特性，营造较好的植物生长环境。植被混凝土边坡防护绿化技术具体做法是：先在岩体(混凝土)面上铺上铁丝或塑料网，并用锚钉和锚杆固定。将植被混凝土基材经搅拌后，由常规喷锚设备喷射到岩石(混凝土)坡面，形成近10-12cm厚度的植被混凝土。喷射完毕后，覆盖一层无纺布防晒保墒，水泥使植被混凝土形成具有一定强度的防护层。经过一段时间洒水养护，植被就会覆盖坡面，揭去无纺布，茂密的青草自然生长。植被混凝土护坡绿化技术可以一劳永逸地解决岩坡防护与绿化问题。因此，我们又称为工程绿化技术。3.2边坡绿化技术国内外研究状况简介发达国家比较重视环境绿化，如美国、法国、加拿大、澳大利亚等到处绿色成茵。边坡绿化日本起步比较早，在工程建设中他们的主导思想是建设与绿化同步进行。边坡绿化常用的方法有钢筋水泥框格法、植生卷铺盖法、客土植生带法、纤维绿化法、生态多孔混凝土绿化法、厚层基材喷射绿化法等。其中客土植生带法、纤维绿化法、生态多孔混凝土绿化法、厚层基材喷射绿化法可用于岩石边坡绿化。但是客土植生带法、纤维绿化法和厚层基材喷射绿化法共同弱点是强度很低不能承担边坡防护作用，并且客土植生带法只能用于缓边坡，纤维绿化法和厚层基材喷射绿化法存在保水性能差、不耐旱等缺点。目前，国内在边坡防护与绿化方面的研究还比较少，多限于模仿和引进国外的边坡防护绿化方法，如国内常用的客土植生带法、生态多孔混凝土绿化法、纤维绿化法等技术。这些技术在日本由于地理位置、气候条件相当优越，很适应植物的生长，所以在日本是比较成功的.但由于气候的差异，不适合我国。4.厂清江隔河岩电厂高陡混凝土边坡概况清江隔河岩电厂开挖形成的高陡岩石边坡,边坡长约350m,施工坡高约200m,自西向东走向由N30°转为N70°E,倾向NW,岩石走向70--80°,倾角25--30°.虽为上硬下软二相结构逆向坡,但岩体上部为硬灰岩,坡高约100m多,坡度60°;中部为页岩,坡高约40m多,坡度40°;下部为页岩,坡高约30m多,坡度50°.上部有两个危岩体及岩溶塌陷体等地质缺陷,局部地区岩体软弱破碎.为了保证高陡岩石边坡的稳定和电厂厂房安全,中下部岩石边坡采用了厚1-2m的混凝土支护.形成了近3万平米的混凝土边坡.分6级码道.如图1.该地区属亚热带气候,年平均降雨量1200mm,最大降雨强度114.4mm/h,最热月平均气温7月是28.8℃,最低月平均气温1月是3.0℃.5.植被混凝土护坡绿化技术在清江隔河岩电厂高陡混凝土边坡的应用5.1清江隔河岩电厂高陡混凝土边坡绿化区域选择电厂周围,高陡岩石边坡的右侧的混凝土边坡,边坡长约120m,绿化第一、二级坡面。面积约3300m25.2植被混凝土基质材料的选择及配比植被混凝土基质材料由水泥、土、腐植质、长效肥、保水剂及混凝土添加剂6种材料组成。5.2.1水泥为了提高植被混凝土层的抗冲刷能力和增强植被层与混凝土坡面的粘结力,必须在植被混凝土基质中加入相对较大量的水泥.通常采用425#大坝水泥.一般每立方米基质材料中的用量为100-160kg.5.2.2土土是营造植物长期生长提供养分储存养分的基础材料，一般采用壤土或砂壤土（含砂量不超过8%）,对混凝土面采用含砂量稍低的砂壤土。土要保持干燥,粉碎过筛,符合喷锚机要求.5.2.3腐植质腐植质优先为植物提供养分和产生植物根系生长空间的基础材料，一般采用酒糟、锯末、稻壳、秸干纤维等,这些有机物持水性能强,通气性好,肥效时间长.而且,能防止土壤板结,改善土壤物理结构.5.2.4长效肥长效肥(缓释肥)是为植物生长提供长期效力的复合肥，一般采用尿素、生物肥、化学复合肥.这些肥料通常是采用科技手段使其长久缓慢的为植物生长释放养分.5.2.5保水剂岩石面或混凝土面上喷射的植被混凝土层平均厚度10-12cm,保水性能要比一般土壤差一些,而且岩石面或混凝土面基本上为不透水层面,深层无望储存水分.植物种子的发芽和生长对气候环境非常敏感,稍一干旱植物便发黄枯萎.所以适当加入保水剂是补给植物水分，防止干旱枯萎的有效方法.保水剂在水分丰裕时吸收水分，天气干燥时为植物提供水分，吸水倍数高达300倍,这些水分通常不易自然释放出来,但植物根系却能吸获储存在保水剂中的水分.保水剂一般采用粒度100目的保水剂.但对于岩石面或混凝土面应选择吸水重复性好使用寿命长的产品.5.2.6混凝土添加剂混凝土添加剂是三峡大学绿野环保工程有限公司专利产品,主要功能有个四方面:首先,为了提高植被混凝土强度，在基质材料中使用了较大量的呈碱性的水泥,这就严重危害了植物的发芽、生根和生长.加入混凝土添加剂能起到碱性中和因子的作用调节基材pH值;第二,增加植被混凝土空隙率,提高透气性，改善植被混凝土物理结构;第三,提供菌根菌,增强植物养分自我补给功能,营造较好的植物生长条件;第四,改变基材变形特性,使植被混凝土不产生龟裂.通过现场生产性试验，隔河岩电厂高陡混凝土边坡植被混凝土基质配比用量如表1。5.3混合植绿种子的选择及用量岩石或混凝土面上喷射的植被混凝土层一般厚度只有10-12cm,植物生长环境受到限制.植物品种的选择要因地制宜,多选择适合本地区气候的品种,还要注意选择抗旱性、抗逆性和互补性强的品种。在混凝土面上，我们通常采用冷季型草种和暖季型草种,混合根据生物生长特性优选配制，多种草籽混播，可以在四季常青、覆盖效果、根系生长、营养补给、抗逆性等方面优势互补，确保绿化效果。隔河岩电厂高陡混凝土边坡混合植绿种子选择及配比如表2。5.4实验室试验结果植被混凝土土壤学性能：①容重14-15KN/M3②孔隙率30-45%.植被混凝土力学性能：现场试验强度为：7天0.3MPa，28天0.45Mpa.边坡浅层防护功能：具有抵抗每小时降雨100毫升的雨水冲刷能力,表面未见冲刷破坏现象。植物生长指标：①植物发芽率90%②植物覆盖率95%③土壤肥力合理。6.绿化施工方法隔河岩电厂高陡混凝土边坡,第一级马道高15m,第二级马道12m，采用吊篮升降干喷法施工。6.1植被混凝土喷射厚度植被混凝土的厚度应满足抗雨水冲刷能力要求和适应植物长期生长要求。为了满足这两个要求，考虑到隔河岩混电厂边坡是混凝土边坡，我们设计植被混凝土喷射厚度为12cm。并且分基层和面层二次喷射，基层喷射厚度为10cm，面层喷射厚度为2cm。混合植物种子只拌合在面层喷射。6.2主要施工机械(1)粉碎机；（2）搅拌机；（3）空压机；（4）混凝土喷射机；（5）升降机；（6）手风钻；（7）高压水泵;(8)吊篮。6.3施工工艺流程主要施工工艺流程如图2所示。（1）修筑天沟及排水沟。在边坡四周、马道设置排水沟。（2）清理、平整坡面。清除坡面淤积物，再用高压水枪清洗坡面，使坡面有利于植被混凝土的完全结合。（3）铺设固定复合网。铺设固定复合网的目的是增强护坡强度、形成加筋植被混凝土，应用固网技术按1.5m*1.5m交叉锚固。（4）搅拌植被混凝土。根据搅拌机大小，按植被混凝土的配比计量拌合。在面层喷射层拌料时加入混合植物种子。（5）喷射植被混凝土。要求喷枪口距岩面1m左右，加水量应保持植被混凝土不流不散。分基层和面层二次喷射，在基层喷射过程中，应注意第二次找平。（6）覆盖无纺布。在面层喷射层完成后，覆盖28g/m2无纺布进行保墒，营造种子快速发牙环境。（7）喷水养护。在养护期应当保持植被混凝土呈湿润状态。喷水设备应采用喷雾喷头移动喷洒，杜绝高压水头直接喷灌。一般养护期为植物覆盖地面为限（50天左右）。图2植被混凝土绿化施工工艺流程图7.现场监测结果与绿化实效植被混凝土物理性能：①容重14-15KN/M3②孔隙率30-45%。性能稳定，抗湿变、抗光照性能好。植被混凝土力学性能：现场试验强度为：7天0.3MPa，28天0.45Mpa，半年后0.43Mpa，一年后0.41Mpa。边坡浅层防护功能：植被混凝土在施工过程中采用挂网加筋，边坡上生长的植被也有效地防御了暴雨冲刷、太阳暴晒、温度变化。2002年6月8日（宜昌）实际经历了2个小时降雨120mm的暴雨，未见表面冲刷破坏现象。植物生长指标：①植物发芽率90%②植物覆盖率95%③土壤肥力合理④植物多年生情况良好。清江隔河岩电厂高陡混凝土边坡，自2002年3月喷植完成后，经过一年多的风吹雨打，没有发现坍塌脱落现象，植物自然生长良好.没有表现出退化现象.如图2。图1清江隔河岩电厂混凝土边坡原貌-------------图2清江隔河岩电厂混凝土边坡绿化效果8.结语植被混凝土护坡绿化技术在混凝土边坡的成功应用,为混凝土边坡提供了绿化手段.使不美观的厂区得以美化,不和谐的景观得以装点.此项技术还可以通过改进应用于城市的立体绿化.参考文献：1许文年等工程边坡绿化技术初探宜昌三峡大学学报2001年第6期2许文年等岩石边坡护坡绿化技术应用研究北京水利水电技术2002年第7期3王铁桥等挖方岩石边坡绿化技术研究宜昌三峡大学学报2003年第3期4李建林著卸荷岩体力学理论与应用北京中国建筑工业出版社19995哈秋聆节理岩体卸荷非线性岩体力学北京中国建筑出版社19986加拿大矿物和能源技术中心编祝玉学刑修祥译边坡工程手册北京冶金工业出版社19847牛光庭等建筑材料北京水利水电出版社19938孙本信等草坪植物种植技术北京中国林业出版社