趙靜怡

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055)

1 概述

近年來，為了加強(qiáng)綠色生態(tài)環(huán)境建設(shè)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)響應(yīng)國(guó)務(wù)院推進(jìn)全國(guó)綠色通道建設(shè)的要求，國(guó)家鐵路局頒布了一系列關(guān)于指導(dǎo)鐵路工程綠色通道設(shè)計(jì)、施工的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。其中，原鐵道部建設(shè)管理司和原鐵道部工程設(shè)計(jì)鑒定中心聯(lián)合發(fā)布的“建技［2008］27號(hào)《關(guān)于進(jìn)一步做好鐵路綠色通道建設(shè)工作的通知》”中明確要求:路基邊坡坡面防護(hù)和加固，應(yīng)優(yōu)先選用綠色植物防護(hù)或綠色植物防護(hù)與工程防護(hù)相結(jié)合的措施，不得采用全坡面圬工防護(hù)。

依照上述文件精神，以往鐵路路基邊坡防護(hù)中較為常用的以磚、石、混凝土為主要材料建造的單純工程措施，側(cè)重于保證邊坡穩(wěn)定、抵抗暴雨沖刷、防止水土流失等防護(hù)功能，基本無綠化可言，而且景觀效果欠佳，不符合新形勢(shì)的要求;而很多目前已有的綠色植物邊坡防護(hù)措施，往往不同程度地存在邊坡穩(wěn)定強(qiáng)度較差、抗暴雨沖刷能力較弱、植物難以扎根以致成活率較低、種植養(yǎng)護(hù)要求及日常管理費(fèi)用較高等各種問題。以下將要論述的綠化混凝土是以水泥、單粒級(jí)碎石、摻合料等為原料，制備出的滿足25% ～30%孔隙率和設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的無砂大孔隙混凝土;在用復(fù)合改良性營(yíng)養(yǎng)材料進(jìn)行處理后，于其面層種植植物，植物在綠化混凝土孔隙內(nèi)發(fā)芽、生長(zhǎng)，植物根系能完全深入混凝土之中，最終和混凝土及其底部的原生土壤結(jié)合成為一個(gè)整體。綠化混凝土作為一種新型混凝土材料，應(yīng)用于鐵路路基邊坡防護(hù)中，將能夠同時(shí)滿足路基邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、生態(tài)環(huán)保和景觀美化的要求。

2 綠化混凝土的概念

綠化混凝土是生態(tài)混凝土的一種。生態(tài)混凝土，是能夠適應(yīng)生物生長(zhǎng)，對(duì)調(diào)節(jié)生態(tài)平衡、美化環(huán)境景觀、實(shí)現(xiàn)人類與自然的協(xié)調(diào)具有積極作用的混凝土材料，是通過材料研選，采用特殊工藝制造出來的具有特殊結(jié)構(gòu)與表面特性的混凝土，能夠減少環(huán)境負(fù)荷，并與周圍生態(tài)環(huán)境相互協(xié)調(diào)。生態(tài)混凝土可分為環(huán)境友好型和生物相容型兩類。環(huán)境友好型是指在生產(chǎn)和使用過程中可降低對(duì)環(huán)境負(fù)荷的混凝土;生物相容型是指能與動(dòng)物、植物等生物和諧共存的混凝土［2］。綠化混凝土，即為生物相容型生態(tài)混凝土。

綠化混凝土是指賦有生態(tài)系統(tǒng)的基本功能，能生長(zhǎng)植物，可進(jìn)行植被作業(yè)，基本保持原有物理、力學(xué)性能的無砂混凝土及其制品。它能夠利用多孔混凝土孔隙部位的透氣、透水等性能，滲透進(jìn)植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)成分，促使植物根系成長(zhǎng)發(fā)育;種植上小草、低矮灌木等植物后，可用于河道、公路、鐵路等工程的邊坡綠色防護(hù)，同時(shí)美化環(huán)境［3］。相較于傳統(tǒng)混凝土，綠化混凝土具有更高的強(qiáng)度和耐久性，可以同時(shí)滿足邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、使用功能以及使用年限的要求;并且可與自然環(huán)境更加協(xié)調(diào)，減輕對(duì)地球生態(tài)環(huán)境的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)非再生型資源的循環(huán)利用［2］。

3 綠化混凝土邊坡防護(hù)的實(shí)施要點(diǎn)

綠化混凝土邊坡防護(hù)的實(shí)施主要有預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)場(chǎng)澆筑兩種方式，選擇實(shí)施方式的基本原則為:①在坡面較為平緩、坡長(zhǎng)較為一致的地段，宜采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑方式，可大大縮短施工工期，并節(jié)約施工場(chǎng)地;②在坡面起伏較大、坡長(zhǎng)較不規(guī)則的地段，宜采用預(yù)制構(gòu)件方式，這種方式需要專門的預(yù)制施工場(chǎng)地，且由于增加了預(yù)制養(yǎng)護(hù)期，所以施工工期相應(yīng)較長(zhǎng)。

綠化混凝土邊坡防護(hù)的施工步驟基本包括:坡面修整、種植土貯備、無紡布鋪設(shè)、綠化混凝土構(gòu)件鋪設(shè)或現(xiàn)澆、復(fù)合改性材料填充、客土回填、植物種植及養(yǎng)護(hù)。

3.1 坡面修整與種植土貯備

坡面修整應(yīng)結(jié)合種植土貯備同步進(jìn)行。先將準(zhǔn)備采用綠化混凝土防護(hù)的邊坡地表的土塊打碎，使其成為均勻的可種植土;不能打碎的土塊、石塊、樹根、樹樁及其他廢物垃圾等應(yīng)予清運(yùn)，保持邊坡地表的平整。

對(duì)于天然表土覆蓋較厚的路段，坡面修整過程中富余的表層可耕作土，可統(tǒng)一堆積備用;坡面無天然表土或天然表土厚度小于設(shè)計(jì)規(guī)定的厚度時(shí)，應(yīng)加鋪可耕種的表土，所形成表土的總厚度應(yīng)符合所選植物的種植要求。當(dāng)?shù)責(zé)o可利用土壤時(shí)，要額外貯備客土，需貯備的種植土總量按下式計(jì)算

式中 Vm——種植土體積/m3;

hc——綠化混凝土厚度/m;

δ——表面覆土厚度/m;

S——可種植護(hù)砌面積/m2。

3.2 無紡布鋪設(shè)

在綠化混凝土與原生土壤之間鋪設(shè)的無紡布，為營(yíng)養(yǎng)層在上、反濾層在下的雙層營(yíng)養(yǎng)型無紡布，既具有反濾作用，又可為植物生長(zhǎng)長(zhǎng)期提供養(yǎng)料。

鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)避免無紡布折疊、打皺、破損等，同時(shí)還應(yīng)避免泥土或雜物淤堵無紡布，以免影響滲透效果;布幅間可采用搭接或縫接(采用專用設(shè)備縫合)的方式連接，接縫寬度不小于5 cm;無紡布應(yīng)得到有效的遮光保護(hù)，鋪設(shè)工程中應(yīng)避免被陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間照射，以防老化。

營(yíng)養(yǎng)型無紡布鋪好后，宜使用U形釘將其固定在被保護(hù)邊坡的土面上，防止其滑移、錯(cuò)位。

3.3 綠化混凝土構(gòu)件鋪設(shè)或現(xiàn)場(chǎng)澆筑

(1)綠化混凝土構(gòu)件鋪設(shè)

綠化混凝土構(gòu)件于施工前在專用的構(gòu)件成形機(jī)內(nèi)預(yù)先澆筑成形。

綠化混凝土預(yù)制構(gòu)件的鋪設(shè)應(yīng)平整、穩(wěn)定，縫隙應(yīng)緊密、規(guī)則;相鄰兩塊構(gòu)件邊沿基本無錯(cuò)位，間隙不宜大于4 mm;相鄰構(gòu)件間外沿相對(duì)高差不宜大于3 mm。整體護(hù)砌面鋪設(shè)后四周空缺處，應(yīng)采用相應(yīng)幾何形狀的半塊形綠化混凝土構(gòu)件或無砂混凝土進(jìn)行補(bǔ)充。遇到坡面局部地表不平整的情況時(shí)，可于鋪設(shè)構(gòu)件前，在營(yíng)養(yǎng)型無紡布表面用種植土找平或夯平。

(2)綠化混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑

在預(yù)制或現(xiàn)澆的混凝土框格內(nèi)，預(yù)先鋪設(shè)一層小粒徑碎石，以承接滴落的液態(tài)泥漿，防止淤堵無紡布。

按設(shè)計(jì)的施工配合比配制綠化混凝土原料，用工程車或傳送帶運(yùn)輸?shù)交炷量蚋駜?nèi)，按設(shè)計(jì)厚度進(jìn)行澆筑。澆筑作業(yè)時(shí)間不宜過長(zhǎng)，以避免綠化混凝土表面風(fēng)干。澆筑時(shí)不可采用大功率振搗器進(jìn)行振搗，應(yīng)采用微型振搗器(電動(dòng)抹具)壓平或人工拍實(shí)無砂混凝土表面，并與周邊緊密結(jié)合。

3.4 復(fù)合改性材料填充

需進(jìn)行植被作業(yè)的綠化混凝土孔隙內(nèi)必須填充復(fù)合改性材料，復(fù)合改性材料具有如下功能:①不破壞維持混凝土穩(wěn)定性、耐久性的堿性環(huán)境;②將混凝土析出的鹽堿性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為植物可吸收的營(yíng)養(yǎng)元素，避免植物產(chǎn)生鹽堿中毒現(xiàn)象。

復(fù)合改性材料通常先在工廠制成母料，然后在施工現(xiàn)場(chǎng)按設(shè)計(jì)配比與當(dāng)?shù)乜筛良安萏客脸浞只旌虾?，填充入綠化混凝土的孔隙內(nèi)，填充量以孔隙基本充滿、無法繼續(xù)填入為度。

3.5 客土回填

回填可耕作客土能夠提高綠化混凝土的植物發(fā)芽率，同時(shí)防熱曬，阻止復(fù)合改性材料中的氮肥逸出?；靥钔敛豢蛇^厚，以使植物根系能夠順利深入到綠化混凝土之下的原生天然土壤之中。回填后可在土表適量灑水，以保持土壤的含水率。

3.6 植物種植及養(yǎng)護(hù)

在綠化混凝土上種植植物的方法以及植物生長(zhǎng)初期的養(yǎng)護(hù)方式與普通土壤基本相同，對(duì)于所選擇的植物品種也并無特殊要求，只需以耐熱、耐貧瘠、匍匐型為最佳。

由于營(yíng)養(yǎng)型無紡布上攜帶的緩釋肥料和綠化混凝土中填充的復(fù)合改性材料均能夠長(zhǎng)時(shí)間為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，故通常不需或很少需要對(duì)植物進(jìn)行追肥，在植物的根系充分深入至綠化混凝土之下的原生天然土壤中之后，一般不需特殊養(yǎng)護(hù)。

4 綠化混凝土邊坡防護(hù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

(1)綠化混凝土能夠增加護(hù)砌材料表面的透水透氣性，提高濕熱交換能力，降低護(hù)砌材料表面溫度，減輕城市熱島效應(yīng)。

(2)綠化混凝土邊坡防護(hù)比傳統(tǒng)的混凝土邊坡防護(hù)，每立方減少了約25%的混凝土用量，也就相應(yīng)地減少了生產(chǎn)混凝土所需的水泥用量和二氧化碳排放量。

(3)綠化混凝土內(nèi)填充的鹽堿改良劑和復(fù)合長(zhǎng)效緩釋營(yíng)養(yǎng)材料，不僅改變了傳統(tǒng)混凝土析出物質(zhì)的次生鹽堿化危害，還可將析出物質(zhì)轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料，為植物生長(zhǎng)提供必要條件。

(4)傳統(tǒng)混凝土邊坡防護(hù)表面無法綠化，而綠化混凝土邊坡防護(hù)表面的綠化覆蓋率為95% ～100%，植物通過光合作用吸收二氧化碳，排出氧氣，直接為修復(fù)生態(tài)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

(5)僅通過綠化混凝土本身已可達(dá)到邊坡防護(hù)所需穩(wěn)固強(qiáng)度，在綠化混凝土上種植的植物與混凝土之間相互依存，又使錨固強(qiáng)度進(jìn)一步得到提升。

(6)綠化混凝土可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)澆筑，施工操作簡(jiǎn)單方便。

(7)綠化混凝土對(duì)植物品種的要求不高，只要為當(dāng)?shù)氐目梢吧L(zhǎng)的物種即可，并無特殊要求。

(8)綠化混凝土的維護(hù)成本較低，充填材料中的改良劑和營(yíng)養(yǎng)型無紡布上攜帶的緩釋肥料，提供了植物生長(zhǎng)所需的適生環(huán)境，在植物進(jìn)入正常生長(zhǎng)周期之后，即可如同本地可種植土壤一樣，無需或較少需要額外的人工養(yǎng)護(hù)，減少了人力和物力的投入，并且適合鐵路線路較長(zhǎng)且養(yǎng)護(hù)人員較少的需求。

5 結(jié)論

綜上所述，綠化混凝土將混凝土的防護(hù)功能和植物的生態(tài)功能完美結(jié)合，是既能滿足硬質(zhì)邊坡防護(hù)強(qiáng)度要求又能實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)環(huán)保的一項(xiàng)全新的混凝土技術(shù)，與其他形式的鐵路邊坡防護(hù)相比，在施工難易度和綠化效果上都有其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)。將綠化混凝土應(yīng)用于鐵路路基邊坡防護(hù)，可以在保持邊坡穩(wěn)固、抵抗暴雨沖刷、防止水土流失的同時(shí)，美化周圍景觀、保護(hù)自然環(huán)境、改善生態(tài)條件，非常符合當(dāng)下國(guó)家及各地方大力發(fā)展生態(tài)環(huán)保、節(jié)能減排工程建設(shè)的方針政策。目前，綠化混凝土技術(shù)已成功應(yīng)用于水利、園林等領(lǐng)域的生態(tài)防護(hù)工程，希望在不久的將來，該項(xiàng)技術(shù)也能夠在鐵路工程領(lǐng)域得到更廣闊的應(yīng)用和發(fā)展。

［1］ GB 50286—2013 堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

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［10］李靜．路基工程施工階段環(huán)境保護(hù)問題淺析［J］．科技信息，2013(11)