植被混凝土在岩石边坡中的应用

植被混凝土在岩石边坡中的应用

重庆交通大学重庆40074

摘要:道路、水利、铁路等工程在建设过程中需要开挖大量边坡,会造成岩石裸露,生态破坏,并且存在众多安全隐患,容易造成水土流失、滑坡、泥石流等灾害。为适应国家基础设施建设和海绵城市建设的要求,修复生态系统,实现绿色化,对岩石边坡采取绿化加固措施显得尤为重要。本文介绍了植被混凝土岩石边坡的制备、施工及养护工艺,对植被混凝土在岩石边坡中的应用进行了探讨,并对未来植被混凝土在岩石边坡中的应用前景提出了展望。

关键字:植被混凝土,岩石边坡,防护,城市建设

1引言

植被混凝土也叫植生混凝土、生态混凝土,是多孔混凝土的一种,其主要由大粒径的粗骨料、水、水泥等胶凝材料浇筑而成,具有孔隙率大、透水、透气性强、质量轻等特点,在孔隙中添加种子及植生基材、营养土、客土等营养成分,可以很好地满足植物生长的初始条件。把植被混凝土应用于岩石护坡对岩石坡面进行防护,可以减少水土流失等问题,同时植被迅速生长,可以达到生态修复的目的,可以减少噪音,降低热岛效应。植被混凝土岩石护坡的应用技术颇多,包括液压喷播植草、三维土工网垫植草、挂网喷射植被混凝土防护岩质路堑。其中最常用的是挂网喷射植被混凝土技术。

2植被混凝土的设计、施工及养护

2.1植被混凝土的设计

植被混凝土不同于一般的多孔混凝土,它不仅要求具有一定的强度,还需要具备良好的水、养、热、气等条件,以能适应植物的生长。植被混凝土主要由大骨料构成框架,水、水泥及部分掺合料添加剂构成胶凝材料,形成类似“沙琪玛”的结构形式,其组合可以满足植物生长的大孔隙从而满足植物生长的孔隙率,但因水泥的碱性环境不适宜植物的生长,所以还要采取一定的降碱措施。

(1)强度。植被混凝土因其对孔隙率的要求比较大,所以采用的是粒径比较大的粗骨料,植被混凝土受力主要由粗骨料之间的胶结点来传递受力。对于稳定岩石边坡,其强度要求在10MPa左右。

(2)孔隙率。植被混凝土属于多孔混凝土,其在孔隙率的标准也有要求,但因其保证透水性的同时还要留有满足植物生长的孔隙,所以它比普通的多孔混凝土要求更高的孔隙率。据研究表明一般孔隙率在20%以上时就可以满足植物生长的条件,因为孔隙率也同时影响着其他力学性能,所以并不是孔隙率越大越好。

(3)降碱。为了满足植物生长的环境,需要对植被混凝土进行一定的降碱处理。目前降碱的方法颇多,有针对配合比方面,减少水泥的用量,添加粉煤灰、矿渣掺合料的方法,也有在混凝土成型后,对其进行降碱处理的方法。但目前还没有统一的,行之有效的降碱方法。

(4)客土、营养土等填充材料。为满足混凝土基本的生长条件,需向植被混凝土孔隙内填充植物生长期间所需要的营养物质。主要由肥料、缓释剂、有机质、保水剂等。

(5)草种。因植被混凝土的特殊生长条件,需要选择适宜当地及岩石护坡环境的植被进行播种,一般集中草种同时使用,避免使用不属于本土的外来物种。目前使用的有百喜草、狗牙根、画眉草等。

(6)绿化添加剂。主要由着色剂、酸碱缓冲剂、团粒剂、消毒剂等。用来调节植被混凝土的某些性能,有利于植物的生长。

2.2植被混凝土的施工工艺

2.2.1植物护坡与喷射厚度介绍

先介绍一下植物护坡跟土木工程护坡作用的对比。

2.2.2绿化时机的选择

绿化时机的选择需要运用岩体力学理论,在岩石边坡上设置位移点,观测变形情况。岩石开挖时会造成岩石卸荷,伴随着卸载,有些边坡变形较大。岩石开挖过程中也会破坏原有的水、地循环系统,岩石裸露风吹日晒,造成水土流失等各种危害。因此采用边坡支护和植物绿化尤为重要。

2.2.3施工步骤与内容

(1)边坡表面清理

对坡面进行平整,清理杂草、碎石等,对凹洼地进行填充,保证坡面平顺无杂物,以使植被混凝土与坡面紧密结合。

(2)锚杆、锚钉锚固

采用“先安装锚杆后注浆”的施工方法。

(3)挂网

铁丝网从生态混凝土结合面顶部向下铺设,用锚杆固定,两个网片的搭接宽度不应小于5cm(见图2)。网片要固定绑牢,网片与坡面保持3-7cm,固定网片时,可以采用混凝土垫块进行支撑。

(4)喷射植被混凝土

采用喷射法时应采用分层施工,分基层跟表层分层注射,沿岩石表面从上到下分两次喷射。喷射总厚度一般为10cm,上层含植物种子一般为2cm,下层8cm。

2.2.4植被混凝土护坡养护

植被混凝土的养护主要有喷灌水、施肥、防治病虫害、拔除杂草等几方面。在覆盖上无纺布后,进行现场观察边坡的干湿情况进行喷灌水。一般分为前、中、后三个时期。前期的养护时间为三天,第一次喷灌应该喷透,不应该出现径流跟水土流失。第一个月每3d进行一次喷灌,以保持植被混凝土湿润,以促进种子的发育。第二个月每5d到7d进行一次喷灌,保持植被混凝土干湿交替,以促进幼草生根跟生长。中期主要是靠天然雨水进行养护,若天气干涸,可每个月喷2到3次,后期养护大约一个月进行一次喷灌养护,直至验收。为了维持种子,植物的正常生长要定时施肥,包括氮磷钾等肥料。待草苗生长露出表面后,要观察植物生长情况,是否存在病虫害,根据具体情况可进行农药喷洒、除草等。

3结论

(1)植被混凝土绿化是对岩石边坡进行防护和绿化的一项新技术,它涉及了多门学科,适应于稳定的边坡防护。

(2)植被混凝土进行岩石护坡防护的同时,还可以起到生态修复及绿化的作用。

(3)植被混凝土护坡技术与其他工程护坡技术相比具有前期施工方便,单位面积投资少,后期维护费用低等优点。

(4)植被混凝土从宏观力学与微观力学角度分析其稳定性及耐久性,播种的重复性等问题还需进一步钻研跟探讨。

(5)植物混凝土配合比还没有统一的标准,有效降碱技术也需要进一步研究讨论。

(6)植被混凝土的配比、施工、养护等还有需要改进空间,需要在未来的试验和工程中进行进一步的研究总结,做出定量分析。

参考文献:

[1]邱声林.论植被混凝土岩石边坡绿化[J].广东科技,2011.

[2]郭声波,石新勇,叶建军.中国标准化[J].岩石力学与工程学报,2005.

[3]贾振鹏,高志飞,高艳军.岩石边坡植被混凝土施工技术与应用[J].低碳世界,2018.

[4]王俊.混凝土绿化法在岩石边坡水土保持中的应用[J].科技创新导报,2008.

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