城市河道整治工程中生态混凝土护坡结构设计与施工关键技术探析

引言：

河道在城市生态系统中占据重要的位置，其健康情况直接影响居民生活环境。传统河道护坡施工技术对生态环保的重视程度不高，浇筑普通混凝土材料后，虽然能够提升堤坝的稳固性，但对周围土壤与水体造成污染，引发生物多样性减少、水质恶化等问题。而生态混凝土是环保材料，如何在城市河道整治工程中，正确应用生态混凝土护坡施工技术成为当前研究重点。

1 工程概况

某河流流域面积为 11.2km2 ，河道全长为 3.65km ，流域内没有水库和塘坝工程。随着城市化进程的不断发展，对该河流的防洪要求不断提升。然而，当前该河流部分河段的防洪能力已经不能满足城市设定的防洪要求，需要及时开展河道整治工程，将该工程的防洪能力提高至 50 年一遇。由于该河道水生态环境问题较为严重，在河道整治时，既要提高河道防洪能力，又要稳定河流水生态系统，最终决定选择开展生态混凝土护坡施工技术，达成河道防洪目标的前提下，焕发该河流生态活力。

2 城市河道整治工程中生态混凝土护坡结构设计

（一）护坡结构设计

要想发挥出生态混凝土护坡的作用，提升该河道整治效果，设计人员需要综合经济成本、施工效果、工程地质等情况，最终选择BSC 生物基质护坡，采用 2 层结构设计，构建稳固的坡面结构，实现河道坡面的生态保护与生态修复[1]。在河道坡面敷设5cm 的回填客土，混合BSC 生物活性添加剂，营造适合植物生长的环境。同时，坡面上层设置 10cm 带孔土工格室，并在内部填充 5cm 细骨料生态混凝土，将植被种子种植到土工格室中，通过喷播技术喷射生态混凝土，最终形成强抗冲刷能力的护坡层。

（三）生态混凝土配合比

生态混凝土是由 32.5 普通硅酸盐水泥、直径 20cm 碎石、特细砂、TGC-002 植被混凝土绿化添加剂组成，其配合比为水泥∶砂∶碎石∶水∶添加剂 =210:50:1500:65:50 。此外，生态混凝土中水泥为碱性材料，为了避免护坡施工期间发生水化热反应、基材变形等问题，需要添加中和碱性的次添加剂，增强基材孔隙率，增添土壤中的微生物与有机菌[2]。

3 城市河道整治工程中生态混凝土护坡施工技术

（一）生态混凝土浇筑

生态混凝土浇筑前，要精准的计算该河道生态混凝土整体用量，并将其定量装入料斗中，由汽车运送至指定的地点，避免出现施工材料浪费的情况[3]。生态混凝土浇筑需要做好时间控制，要求生态混凝土加入添加剂后，需在 1h内完成浇筑作业，预防生态混凝土硬化无法使用。生态混凝土振捣时振捣器应插入下层 10cm 左右，注意不漏振，不过振，钢筋密集处加强振捣，分区分界交接处要延伸振捣 1.5m 左右，确保护坡外光内实，钢筋工、木工加强值班检查，发现问题及时处理，保证正常施工，交接班时交清情况后才能离岗。

（二）灌注营养基材

为了强化生态混凝土绿化效果，要积极创新混凝土浇筑灌注工艺。基于护坡植物根系“趋肥趋水”的特点，将灌注基材与生态混凝土浇筑相结合。根据护坡种植植物的营养需求制备稀泥浆，在生态混凝土浇筑 7 天后，通过注浆设备，将稀泥浆打入混凝土空隙中，待稀泥浆溢出后停止填充，确保营养基材与生态混凝土完美融合，为植物健康生长创造条件。

（三）表面精加工

为了提升生态混凝土护坡质量，需要加强生态混凝土表面平整度处理，确保材料颗粒均匀分布，为植被生长创造良好的环境 [4]。同时，为了增强生态混凝土护坡结构稳定性，在浇筑结束后，施工人员要使用金属抹子对生态混凝土表面进行收面操作，消除表面的气泡、砂眼等缺陷，使混凝土表面的压实度、平整度、光洁度达标。此外，施工人员要做好生态混凝土养护，进行有效的湿润保养，在混凝土表面覆盖保湿保温膜，保证其能够得到足够的水化，防止浇筑后出现生态混凝土含水量不足引发的裂缝问题。

（四）植草种植与养护

（1）植草品种

优质健康的植草品种是确保其健康生长的前提基础，筛选优质的植草品种也是植草种植的首要环节。以耐旱、耐涝、根系发达的品种为主，确保生态混凝土护坡种植该品种植草后，能够快速的生长，全面覆盖护坡[5]。此外，要想保证植草能够健康生长，在选种期间要结合当地的气候条件与地质情况，以植物病虫害与昆虫传感检疫要求为基准，挑选出最为适配的植草品种，保证生态混凝土护坡草坪的种植效果。

（2）养护

草坪养护主要分为三部分，分别为施肥、灌溉、病虫害管理。首先，施肥是草坪养护的关键，做好施肥管理是促进草坪健康生长的关键。该工程草坪施肥要基于“减肥、协同、高效、环保”的原则，以提升草坪生长率为目标，根据草坪需求控制化肥量，为草坪生长提供必要的养分补给。草坪施肥主要集中在 4 月 ~10 月，以氮肥与复合肥为主，总施肥量控制在 15g/m2～18g/ m2。为了确保肥料充分吸收，施肥时要均匀铺设，并及时浇水，促进肥料快速溶解，便于草根茎吸收养分。

其次，该工程生态混凝土护坡草坪铺设结束后，要使用无油、无盐的水进行全面灌溉，使土壤含水量充足。一周后每天浇水两次，根据草坪的水分需求以及气候条件决定浇水量，以满足植被的生长需求，直到草坪完成扎根。在草坪生长期间，为了实现草坪水分的精准管理，工作人员可借助智能灌溉系统，集成先进的传感器技术、自动化控制和数据分析技术，利用通常由土壤湿度传感器、气象站、智能控制器、灌溉设备等组成的系统，实时监测土壤水分含量、气象条件、草坪生长状态，从而精确计算出适宜的灌溉时间和水量，进而规避水分过多“烂根”以及水分不足干枯等问题。

最后，病虫害管理对草坪至关重要，是确保草坪健康成长，提升生态混凝土护坡施工质量的重要环节。根据草坪植物生长特点，制定全面细致的病虫害管理方案，为草坪提供良好的生长环境。工作人员在草坪周边部署智能摄像头和传感器，实时监测草坪的生长状态和病虫害发生情况，一旦检测到草坪出现锈病、白粉病、菌核病、炭疽病等病虫害，及时向工作人员发出预警信号，并推荐相应的防治措施，如喷洒甲基托布津、多菌灵、百菌清等农药。若草坪出现斑秃或局部枯死，需要及时复播。

（五）生态混凝土护坡稳定性验算若土条处于静力平衡状态，根据竖向力平衡条件 ΣFz=0 ，应有：

W_i+ΔH_i=N_icosθ_i+T_isinθ_i

N_icosθ_i=W_i+ΔH_i-T_isinθ_i

根据满足安全系数为Fs 时的极限平衡条件：整理可得：