王 潔，王忠凱，李章林，曹 明

(1.揚州市水利局，江蘇 揚州 225009；2.泰興市水務局，江蘇 泰州 225400)

現(xiàn)澆綠化混凝土作為一種生態(tài)混凝土，萌芽在20世紀中葉的歐洲，由于砂子短缺，英國發(fā)明了無砂混凝土。20世紀90年代中期開始，日本進行了混凝土和綠色植物相結(jié)合為目標的研究[1]，并于2000年成立了綠化混凝土協(xié)會。與此同時，國內(nèi)學者也進行了大量綠化混凝土研究[2- 9]?，F(xiàn)澆綠化混凝土抗沖刷能力強，具有良好的生態(tài)型和景觀性，是對傳統(tǒng)護岸技術(shù)的一次重大改變，真正實現(xiàn)了在混凝土上種草的愿望，使剛性護砌與環(huán)境綠化完美地結(jié)合起來。目前，現(xiàn)澆綠化混凝土廣泛應用于上海、浙江、江蘇、四川、湖北等地河湖水系、農(nóng)田水利以及道路交通護岸工程中[10- 16]，2017年揚州市在農(nóng)村河道整治工程中將現(xiàn)澆混凝土應用于河道護岸工程。

1 揚州市農(nóng)村河道提標整治工程

農(nóng)村河道疏浚整治及長效管護是建設水生態(tài)文明城市的重要內(nèi)容，疏浚農(nóng)村河道、整治農(nóng)村環(huán)境，是農(nóng)民群眾最關(guān)心、最直接的現(xiàn)實問題，揚州市委、市政府2014—2015年每年安排1億元，完成了全市農(nóng)村河道疏浚整治全覆蓋。

隨著城鎮(zhèn)化建設步伐的加快，對城鎮(zhèn)周邊水生態(tài)環(huán)境提出了更高的要求，農(nóng)村河道疏浚整治及管護需要與水生態(tài)文明建設、新型城鎮(zhèn)化建設、水美鄉(xiāng)村建設相結(jié)合，還要積極響應國家“海綿城市”戰(zhàn)略要求。市委、市政府在農(nóng)村河道疏浚整治兩年全覆蓋基礎上，提出開展農(nóng)村河道提標整治工程建設，加快實施農(nóng)村水環(huán)境、水生態(tài)示范工程。

揚州市生態(tài)科技新城九圩河先行試點。生態(tài)科技新城氣候濕潤，四季分明，雨量充沛。年平均氣溫15.2℃，冬冷夏熱較為突出。年均降水量1015.9mm，最高1608.6mm(1991年)，最小389.2mm(1978年)，年變幅達3.4倍，且降雨量時空分布不均，年際、年內(nèi)差異較大，經(jīng)常出現(xiàn)先旱后澇、旱澇急轉(zhuǎn)、旱澇交替的天氣形勢。地表沉積以砂壤土為主，俗稱“高沙土”。九圩河位于揚州市生態(tài)科技新城杭集鎮(zhèn)南部圩區(qū)，穿越雙隆、八圩兩個村，與夾江相連，長約2.7km，是圩區(qū)內(nèi)骨干引排河道，保障農(nóng)田灌溉5000畝，受益人口6000多人。河道自1978年開挖，規(guī)劃了道路，栽植了水杉，一直處于較好的管理狀態(tài)。但是，由于河水長期沖刷且“高沙土”，迎水坡多處出現(xiàn)了掏空、斷崖式坍塌現(xiàn)象，高大的水杉根部裸露，河床淤積增高，引排能力大打折扣。九圩河提標整治工程涉及整治長度2.43km，河道清淤2.43km，新建護岸4.69km(兩岸)，設計河道底寬4.50～6.00m，設計河底高程為0.00m。

2 護岸結(jié)構(gòu)方案比選

項目區(qū)河道基本未建護岸，南端排澇站附近建有漿砌塊石護坡，其余大部分河段存在岸坡坍塌的現(xiàn)象。規(guī)劃中該工程的護岸結(jié)構(gòu)主要有綠化混凝土護坡、自嵌式加筋擋墻、漿砌塊石擋墻、鋼筋混凝土懸臂式擋墻等型式。護岸型式對比見表1。

3 現(xiàn)澆綠化混凝土構(gòu)造形式及技術(shù)要求

3.1 構(gòu)造形式

綠化混凝土護坡分預制和現(xiàn)澆兩種，本工程采用底柱表孔現(xiàn)澆綠化混凝土護坡新技術(shù)，主要由底梁、現(xiàn)澆綠化混凝土、客土及營養(yǎng)土、草籽組成。其中綠化混凝土原材料主要為水泥、石子、水、綠化混凝土添加劑。水泥采用強度等級42.5普通硅酸鹽水泥，石子粒徑為5～20mm。

九圩河現(xiàn)狀河道兩邊為成林成行的參天水杉，風景優(yōu)美。參照九圩河原設計標準，設計河道底寬4.50～6.00m，河底高程為0.00m；結(jié)合現(xiàn)場條件，設計邊坡1∶1.60。河道常水位2.20m，護坡底高程0.60m，設0.3m×0.4m底梁；為不破壞現(xiàn)狀水杉，護坡頂高程3.20m，不設置隔梗、頂梁，護坡頂部以斜坡連接至原坡面。斷面如圖1所示。

3.2 關(guān)鍵點控制技術(shù)要求

綠化混凝土與普通混凝土相比，其組分缺少沙子，粗骨料之間沒有沙子的填充，孔隙增多，孔隙率增大，有些孔隙相互連通，連通的孔隙貫穿混凝

土的厚度方向，貫通孔隙為植物根系生長提供空間，使混凝土上長草具有理論可行性。綠化混凝土保護環(huán)境、改善生態(tài)條件及基本保持原有防護作用等基本功能的實現(xiàn)，需要注意以下關(guān)鍵點。

3.2.1 孔隙率控制

孔隙率指塊狀材料中孔隙體積與材料占自然狀態(tài)下總體積的百分比。綠化混凝土的孔隙率是綠化混凝土一個至關(guān)重要的參數(shù)，有效孔隙能夠儲存水分、養(yǎng)料，并且連通孔隙允許植物根系的穿過。有效孔隙率可以用排水法測得。研究表明，綠化混凝土連通孔隙率在25%以上，就能滿足植物生長對孔隙率的要求[17]。本工程綠化混凝土使用具有發(fā)明專利“底柱表孔型現(xiàn)澆綠化混凝土及制備方法和設備”(申請?zhí)?01610158057.3)和實用新型專利“現(xiàn)澆混凝土護坡結(jié)構(gòu)”(申請?zhí)?01621085759.5)規(guī)定的原材料組分制備，孔洞孔隙率在25%～35%之間，滿足植物生長對孔隙率的要求。

3.2.2 孔隙鹽堿環(huán)境改造

植物生長需要適宜的酸堿環(huán)境，一般適合植物生長的pH值為7～8，而普通混凝土中由于存在大量水泥水化產(chǎn)物，其孔隙間堿性水環(huán)境的pH值為12.5～13.5，因此要取得良好的綠化和防護效果必須要降低綠化混凝土的堿性。本工程使用具有發(fā)明專利“綠化混凝土添加劑”(申請?zhí)?01610158058.8)中規(guī)定的添加劑組分，其成分主要由水、保水劑、氮磷鉀肥、氨基酸、黃腐酸、生根劑、赤霉素等組成，能中和混凝土堿性，儲存微量的多種能促進植草生長的營養(yǎng)元素，保障植物正常生長。

表1 護岸型式比選

圖1 九圩河CS0+900斷面結(jié)構(gòu)圖

3.2.3 護坡強度

綠化混凝土不僅要種植出植物，還要保持其基本的結(jié)構(gòu)功能，應具有一定的強度，尤其是應用在河岸護坡的綠化混凝土。綠化混凝土孔隙率越高，強度越低，本工程使用的綠化混凝土孔洞孔隙率在25%～35%之間，能滿足護坡強度要求。且底柱表孔制備方法及施工工藝，結(jié)構(gòu)合理，強度大，表面均勻分布的孔洞特別適合根系較粗的植物生長，而且底部插入泥土中的混凝土柱狀體像釘子一樣牢牢扎入河坡中，能有效防止混凝土的滑落等現(xiàn)象，使護坡更牢固。

4 護坡效果

本工程現(xiàn)澆綠化混凝土護坡整體穩(wěn)定好，2017年汛前完工后，已經(jīng)經(jīng)受住2017、2018年汛期洪水及暴漲暴落水位條件的持久性適應性考驗，同時表現(xiàn)出良好的生態(tài)功能，生態(tài)效果如圖2所示。現(xiàn)澆綠化混凝土護坡在自然地形、地貌、不破壞現(xiàn)有水杉的基礎上，建立起陽光、水、植物、生物、邊坡之間的生態(tài)系統(tǒng)。此外，綠化混凝土護坡利用植草生長和自身的多孔隙結(jié)構(gòu)起到緩沖過濾、水質(zhì)凈化的作用，夯實堤坡，防止水土流失，甚至在綠化混凝土上發(fā)現(xiàn)了生長的螺螄，同時還能調(diào)節(jié)氣候，在一定程度上減少城鎮(zhèn)熱島效應。總之，通過現(xiàn)澆綠化混凝土護坡，治理后的九圩河“水清、河暢、岸綠、景美”，實現(xiàn)了真正意義上的水生態(tài)修復。

圖2 九圩河現(xiàn)澆綠化混凝土生態(tài)效果圖

5 結(jié)語

現(xiàn)澆綠化混凝土護坡技術(shù)是目前非大流量行洪河道護坡中較先進的技術(shù)，具有護坡固土、生態(tài)景觀、節(jié)省材料、廣泛適用、施工簡便等特點，是治理河坡坍塌、城市黑臭河道生態(tài)整治的最佳選擇，應用前景廣闊。九圩河護坡現(xiàn)澆綠化混凝土整治效果顯現(xiàn)后，揚州市陸續(xù)在揚泰機場護場河、開發(fā)區(qū)大寨河、邗江區(qū)運西中心河、團結(jié)河及江都區(qū)農(nóng)村河道整治工程中進行了應用，效果顯著。